Конструкция полупроводниковых диодов
Основой диодов является кристалл полупроводника n - типа проводимости, который называют базой диода. Базу приваривают к металлической пластинке, которую именуют кристаллодержателем. Для плоскостного диода на базу накладывается материал акцепторной примеси, например, на пластинку из германия помещают таблетку из индия. В вакуумной печи при высокой температуре (порядка 500 °С) происходит диффузия акцепторной примеси в базу диода, в результате чего образуются область p - типа проводимости и p-n переход большой плоскости (отсюда и название). К p и n области электронно-дырочного перехода подсоединяют выводы. Вывод от p - области называется анодом, а вывод от n - области катодом (рис. 6.2).
Рис. 6.2. Конструкция плоскостного дио
Корпуса мощных плоскостных диодов выполняют чаще всего из металла или керамики. Коэффициент расширения материала корпуса диода должен быть таким же, как у полупроводника кристалла, иначе герметичность корпуса или целостность соединения кристалла с базой кристалло-держателя будет нарушена. Металлические корпуса обычно изготовляют из специального сплава - ковара. Большая плоскость p-n перехода плоскостных диодов позволяет им работать при больших прямых токах, но за счет большой барьерной емкости они будут низкочастотными. Для точечного диода к базе диода подводят тонкую проволоку из вольфрама или бериллиевой бронзы, легированную атомами акцепторной примеси (рис. 6.3).
Рис. 6.3. Конструкция точечного диода
Затем через проволоку пропускают короткие импульсы тока силой до 1 А в прямом и обратном направлениях, что называется формовкой. Процесс легирования заключается во введении веществ, придающих исходному материалу новые свойства. Легирование чаще всего выполняют либо методом диффузии, либо методом ионной имплантации. Рассмотренный выше метод относится к локальному диффузионному типу. В точке разогрева атомы акцепторной примеси переходят в базу, образуя р-область (рис. 6.4). Цель формовки заключается в обеспечении механической прочности и стабильности соединения проволоки с кристаллом путем их локального сплавления.
Рис. 6.4. Образование р-области
Получается p-n переход с небольшой емкостью и очень малой площадью, за счет чего точечные диоды будут высокочастотными, но могут работать лишь на малых прямых токах, исчисляемых десятками миллиампер.
Корпуса маломощных точечных диодов изготовляют чаще всего из стекла или пластмассы. Как и для мощных диодов, коэффициент линейного расширения кристаллов и корпусов должен быть одинаковым.
Микросплавные диоды получают путем сплавления микрокристаллов полупроводников p и n типа проводимости. По характеру исполнения микросплавные диоды будут плоскостные, а по параметрам близки к точечным диодам.