TECHNOLOGIE VÝROBY PŘECHODŮ PN

Přechod PN Je to místo mezi dvěma polovodiči typu P a typu N. Říká se mu rozhraní nebo hradlová vrstva, která propouští elektrický proud pouze jedním směrem. Schématické znázornění přechodu PN: P N Voltampérová charakteristika přechodu PN:

Výroba přechodů PN Přechod PN se vytváří na polovodičových destičkách několika způsoby: sléváním, difúzí, epitaxním narůstáním, iontovou implantací. a) Slévání (legování) Je to nejstarší technologie vytváření přechodů. Na povrch základní destičky se přiloží maska s otvorem, do kterého se vloží potřebné množství materiálu, který způsobuje opačný typ vodivosti, než který má základní deska. Celek se zahřeje a dojde k natavení a slití materiálů a v místě dotyku k vytvoření strmého přechodu PN.

Příklad materiálového složení slitinového přechodu (polovodičová dioda) Schéma bipolárního slitinového tranzistoru Využití slitinového přechodu u tranzistoru typu mesa

Skutečné provedení slitinových přechodů: První slitinový Ge tranzistor z r.1947 Slitinový Ge tranzistor řady NU ze šedesátých let dvacátého století.

Využití slitinového přechodu u hrotových diod: Obecné schéma Ge hrotové diody Schéma hrotové diody s wolframovým drátkem Schéma slitinového přechodu PN u hrotové diody se zlatým drátkem.

je pod povrchem největší a směrem do hloubky klesá. b) Difúze Na základní destičku jsou vháněny atomy prvku, který způsobuje opačný typ vodivosti. Atomy pronikají pod povrch a uvíznou v krystalové mřížce. Koncentrace vháněných atomů je pod povrchem největší a směrem do hloubky klesá. Zdroji difundované látky jsou difúze z par (starší způsob) – obr. a) nebo difúze ze zdrojových skel – obr. b): 1 – páry dotační látky 2 – maska (SiO2) 3 – přechod PN Schéma jednoduché difúzní diody

monokrystalické podložky. c) Epitaxe Je to nanášení monokrystalické vrstvy polovodiče na monokrystalickou podložku polovodiče. Atomy z par nebo z taveniny se usazují přesně v mřížkových polohách monokrystalické podložky. Schéma růstu epitaxní vrstvy: 1 – dotační atomy 2 – epitaxní vrstva 3 – přechod PN 4 – podložka 5 – směr růstu Příklad vytvoření difúzních vrstev báze a emitoru do epitaxní vrstvy N.

pronikají i řízení směru jejich dopadu. d) Iontová implantace Je to metoda vpravování (vsazování) iontů cizích atomů do atomové mřížky vysokým urychlovacím napětím. Urychlené ionty pronikají do potřebné hloubky pod povrch polovodičového materiálu. Výhodou je možnost přesnějšího řízení hloubky, do které ionty pronikají i řízení směru jejich dopadu. vznik přechodu PN

Zpracoval ing. František Stoklasa Zdroje: Ižo a kol., Elektrotechnické materiály, SNTL Praha 1987 Maťátko Jan, Elektronika, Idea servis 2002 Wasyluk Rostislav, Elektrotechnologie, Scientia 2004 Häberle H. a kol., Průmyslová elektronika a informační technologie, Europa – Sobotáles 2003 Archiv autora Zpracoval ing. František Stoklasa