Принцип работы большинства современных полупроводниковых приборов и интегральных микросхем

Принцип работы большинства современных полупроводниковых приборов и интегральных микросхем основан на свойствах p-n пе­рехода, который можно создать внутри полупроводника, если ввести в одну его область донорную примесь, а в другую — акцептор­ную. Электронно-дырочный переход способен выполнять в ИМС различные функции в зависимости от приложенного напряжения, профиля распределения примесей и геометрии перехода. В частности, обратно-смещенный p-n переход в ИМС используется как элемент изоляции отдельных областей, в качестве «охранных» диодов для защиты диэлектрика под затвором MДП — транзистора или диода Шотки от электрического пробоя, как элемент биполярного транзистора и т.д.

В связи с этим предельно допустимые напряжения на обратно-смещенном p-n переходе определяют возможности работы диодов и транзисторов, а также конкретных ИМС и являются важнейшими рабочими параметрами. При некотором обратном напряжении на p-n переходе наступает так называемое явление пробоя, которое заключается в неограниченном возрастании тока.

Рассмотрим механизмы пробоя в кремниевых p-n переходах, для которых характерны три вида пробоя: лавинный, туннельный и теп­ловой. Первые два вида пробоя связаны с увеличением напряженности электрического поля, а третий — с увеличением рассеиваемой мощности и соответственно температуры.

Пробой p-n переходов

1. Тепловой пробой. При приложении обратного напряжения Uобр к p-n переходу через него протекает обратный ток Iобр, и в диоде выделяется мощность Р=IобрUобр. В области p-n перехода происходит разогрев материала, в основном в области пространственного заряда (ОПЗ), где разделяемые электрическим полем запирающего слоя носители заряда отдают избыточную энергию узлам кристаллической решетки полупроводника.

Перегрев p-n перехода Т = Tj - T0 (где Tj — температура p-n перехода; T0 — температура корпуса прибора) пропорционален мощности P, рассеиваемой диодом

You can leave a response, or trackback from your own site.

Leave a Reply