Глава 4. Физические процессы на переходах различных материалов

Разновидности переходов.Полупроводниковые материалы – собственные, электронной и дырочной проводимости нашли относительно редкое применение для построения электронных приборов. Значительно чаще используются физические явления и процессы, происходящие на контактах различных материалов в, так называемых, переходах: переходы полупроводник – полупроводник, металл – полупроводник, металл – металл и т.д. Такие переходы нельзя получить механическим соединением материалов при любой степени обработки их поверхности, поэтому создаются они другими способами – диффузией в газовой или жидкой среде, эпитаксильным наращиванием, ионной бомбардировкой, вплавлением и др. В зависимости от используемых материалов и технологии получения переходы имеют разные параметры и свойства. Наиболее распространены в электронном приборостроении переходы полупроводник – полупроводник, которые называются электронно – дырочными или р – n переходами. На рис. 4.1 показаны переходы различающиеся характером изменения типа проводимости полупроводника в области перехода. Так на рис.

Рисунок 4.1. Распределение концентрации примесей в области перехода

4.1 –а) показан плавный переход, в котором концентрация донорной и акцепторной примесей плавно изменяется по мере удаления от соответствующей области. Рис. 4.1 б) и в) представляют резкие переходы; симметричный, с одинаковыми концентрациями доноров и акцепторов в своих областях (б) и нессиметричный (в), когда Nа > Nд или наоборот Nд > Nа. Все эти переходы могут быть точечными или плоскостными – в зависимости от величины площади перехода. Кроме того различают переходы гомогенные ( в полупроводнике одной природы, например, р – кремний – n кремний) и гетерогенные – различных полупроводниках ( р – кремний – n арсенид галлия); переходы в одном полупроводнике, но между областями с разной концентрацией примеси , т.е. переходы р⁺ - р, n⁺ - n (обычно плюсом обозначают низкоомную область, т.е. область с большей концентрацией примеси). Численные параметры переходов зависят от материала, концентрации и распределения примесей, размеров ( площади и толщины ) и формы ( точечный и плоскостной) – изменяя в процессе изготовления эти величины, можно создавать приборы с требуемыми характеристиками.