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Diode tunnel: structure et fabrication

Diode tunnel: structure et fabrication

Comprendre la structure et la fabrication des diodes tunnel donne un aperçu supplémentaire du fonctionnement de différents dispositifs à diodes tunnel.

Il existe de nombreuses similitudes entre la structure de la diode tunnel et celle de la jonction PN standard, mais il existe également des différences clés qui permettent à la diode tunnel de fonctionner comme elle le fait.

Pour fabriquer des dispositifs à diode tunnel, les procédés de fabrication standard peuvent être poursuivis, permettant aux dispositifs d'être fabriqués de manière économique.

Principes de base de la structure des diodes de tunnel

La diode tunnel est similaire à une jonction p-n standard à bien des égards, sauf que les niveaux de dopage sont très élevés. Des densités de l'ordre de 5x1019 cm-3 sont communs.

Une autre différence est que la région d'appauvrissement, la zone entre les zones de type p et de type n, où il n'y a pas de porteurs, est très étroite. En général, il se situe dans la région de cinq à dix nanomètres, ce qui équivaut à une largeur de seulement quelques atomes.

Avec une région d'appauvrissement aussi petite, les niveaux de capacité sont très petits et cela se prête à un fonctionnement à haute fréquence, et généralement les performances s'étendent bien dans la région des micro-ondes.

Les diodes de tunnel peuvent être fabriquées à partir d'une variété de semi-conducteurs différents, mais le germanium est celui qui a été le plus largement utilisé. Il a l'avantage d'avoir un petit écart d'énergie qui permet un tunnelage plus efficace.

Structures et techniques de diode tunnel

Les diodes tunnel peuvent être fabriquées en utilisant une variété de structures différentes. Ces structures appartiennent généralement à l'un des trois types de base:

  • Structure de diode tunnel en alliage à billes: Ce type de format de diode tunnel est fabriqué sous la forme d'une structure mesa. Pour réaliser cette forme de structure, la technique de fabrication consiste à mettre en contact un alliage contenant les dopants requis avec un substrat fortement dopé. La température utilisée est d'environ 500 ° C, point auquel les dopants fondent et diffusent rapidement dans le substrat. La géométrie globale de la structure est ensuite définie par gravure de la diode aux proportions requises.
  • Structure de diode tunnel à liaison pulsée: Il s'agit d'une structure de diode tunnel relativement simple à créer, bien qu'un contrôle minutieux du processus soit nécessaire pendant le processus de fabrication. La diode tunnel est créée en utilisant un fil revêtu d'un alliage contenant les dopants requis. Celui-ci est fortement pressé sur le substrat fortement dopé, puis une impulsion de tension est appliquée. Cela a pour effet que la jonction se forme par un processus d'alliage local. Malgré cela, ce processus présente des inconvénients car il ne peut produire qu'une petite jonction et les propriétés exactes, y compris la surface de la jonction, ne peuvent pas être contrôlées étroitement.
  • Structure de diode tunnel plane: La technologie planaire peut être utilisée pour créer des diodes tunnel. En utilisant cette approche pour le processus de fabrication, le substrat n + fortement dopé est masqué par une couche isolante pour laisser une petite zone exposée. Cette zone exposée est alors ouverte pour devenir la zone active de la diode. Le dopage de la zone peut être introduit par diffusion, alliage ou croissance épitaxiale. En variante, il est possible de faire croître une couche épitaxiale sur toute la surface, puis de décaper les zones qui ne sont pas nécessaires pour quitter une structure mesa.

Les trois structures permettent d'obtenir des diodes hautes performances.

Des diodes tunnel utilisant toutes ces structures ont été fabriquées et sont toujours fabriquées, bien qu'en plus petites quantités qu'elles ne l'étaient auparavant. Ces trois structures de diodes tunnel offrent de bons niveaux de performance et avec les nouvelles techniques et technologies de fabrication, les performances peuvent être améliorées.

Voir la vidéo: PSC - Basic Electronics Engineering - Tunnel Diode - Part -18 (Octobre 2020).