Почти все полупроводниковые приборы, рассмотренные в насто­ящем пособии, содержат один или несколько p-n - переходов. Для создания в полупроводнике p-n - перехода существует несколько способов

5.1.Получение p-n -перехода формовкой точечного          контакта.

Этот метод нашел наиболее широкое применение для изготовления точечных диодов. Осуществляют контакт металлической за­остренной проволок и с очищенной  поверхностью полупроводника. При этом находят точку, дающую лучшие выпрямляющие свойства, и механически закрепляют иглу в выбранном месте. В таком виде прибор уже является диодом, однако на его параметры могут сильно повлиять внешние условия. Более стабильные параметры имеют при­боры, если в этом полупроводнике в месте контакта создать p-n -переход. Для этого производят формовку: пропускают через контакт большие(до нескольких ампер) импульсы тока, если формовка идёт в прямом направлении. Если полупроводник имел до формовки проводимость n-типа, то в результате формовки под иглой образуется слой полупроводника p-типа. Это связано с тем, что при формовке происходит ряд физических процессов между иглой и полупроводником.

1. Прохождение тока приводит к сильному разогреву приконтактной области и локальному расплавлению полупроводника и конца иглы. При этом возникает ионная проводимость доноров и акцепторов в расплавленной капле. Если ток течет через диод в прямом направлении, то при исходной пластинке n-типа возникает поле, направленное от иглы к полупроводнику, под действием которого происходит оттеснение доноров от места контакта и притяжение акцепторов.

2. Нагретый участок полупроводника вследствие хороших условий теплоотдачи и его малого объёма быстро охлаждается(за несколько микросекунд),что приводит к термичес­ким напряжениям в кристаллической решётке, которые ведут себя как акцепторы и получили название термоакцепторов.

3.Непосредственно под контактом происходит либо сварка полупроводника с иглой, либо образование эвтектического сплава.

4.Вследствие различия коэффициентов линейного расширения по­лупроводника и металла и быстрого охлаждения появляется повы­шенная плотность дислокаций, которые также играют роль акцепторов

5.высокая температура вызывает диффузию примесей из иглы в полупроводник.

После формовки структура приконтактной области имеет вид, изображенный на рис. 5.1. В зависимости от материала иглы область 3 представляет собой сварной или сплавной контакты. Если в качестве материала используют тугоплавкие металлы  (вольфрам, молибден или их сплавы), то при формовке происходит сварка конца иглы из этих металлов с полупроводником. К преимуществам сварных контактов следует отнести малые обратные токи, малые емкости и малое время переключения, а к их недостаткам — значительный разброс характеристик и боль­шое сопротивление контакта в прямом направлении.

Для уменьшения сопротивления диода в пропускном направ­лении переходят от сварных точечных контактов к сплавным точечным. Для этого в качестве иглы используют золото с присад­кой галлия или вольфрамовую проволоку, по­крытую сверху индием. Вследствие того что такие металлы образуют с германием низко­плавкие эвтектики, при их электрической фор­мовке из-за разогрева происходит сплавление металла с полупроводником, а после остывания образуется рекристаллизованный слой дыроч­ного типа проводимости.

При формовке используют пропускание тока через контакт, как в прямом, так и в обратном направлениях. Иногда пользуются переменным током. Следует указать, что в производстве одних диодов лучшие результаты дает прямой ток, а в производстве других — обратный. Вероятно, это связано с наличием различных примесей и влиянием направления электрического поля на их диффузию при формовке.

 

 

Рис. 5.1. Структура приконтактного слоя точечного диода после электрической фор­мовки. 1 — металлическая игла; 2 — пластина полупро­водника; 3 — область сварки или эвтектиче­ского сплава; 4 — область проникновения примесей из расплава и образова­ния термоакцепторов; 5 — область механиче­ских напряжений.