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Diodo túnel: estrutura e fabricação

Diodo túnel: estrutura e fabricação


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Compreender a estrutura e a fabricação de diodos de túnel fornece uma visão adicional sobre a operação de diferentes dispositivos de diodo de túnel.

Existem muitas semelhanças entre a estrutura do diodo em túnel e a da junção PN padrão, mas também existem algumas diferenças importantes que permitem que o diodo em túnel opere como o faz.

Para fabricar dispositivos de diodo túnel, os processos de fabricação padrão podem ser processados, permitindo que os dispositivos sejam feitos de forma econômica.

Fundamentos da estrutura de diodo de túnel

O diodo túnel é semelhante a uma junção p-n padrão em muitos aspectos, exceto que os níveis de dopagem são muito altos. Densidades da ordem de 5x1019 cm-3 são comuns.

Outra diferença é que a região de depleção, a área entre as áreas do tipo p e do tipo n, onde não há portadores, é muito estreita. Normalmente está na região de cinco a dez nanômetros, o que equivale a uma largura de apenas alguns átomos.

Com uma região de depleção tão pequena, os níveis de capacitância são muito pequenos e isso se presta à operação de alta frequência e, normalmente, o desempenho se estende bem na região de microondas.

Os diodos de túnel podem ser fabricados a partir de uma variedade de semicondutores diferentes, mas o germânio é o que tem sido mais amplamente usado. Tem a vantagem de possuir um pequeno gap de energia que permite um tunelamento mais eficiente.

Estruturas e técnicas de diodo de túnel

Os diodos de túnel podem ser fabricados usando uma variedade de estruturas diferentes. Essas estruturas geralmente se enquadram em um dos três tipos básicos:

  • Estrutura de diodo de túnel de liga esférica: Este tipo de formato de diodo em túnel é fabricado como uma estrutura de mesa. Para atingir essa forma de estrutura, a técnica de fabricação envolve colocar uma liga contendo os dopantes necessários em contato com um substrato fortemente dopado. A temperatura usada é de cerca de 500 ° C, ponto em que os dopantes derretem rapidamente e se difundem no substrato. A geometria geral da estrutura é então definida gravando o diodo nas proporções necessárias.
  • Estrutura de diodo de túnel de ligação pulsada: Esta é uma estrutura de diodo em túnel relativamente simples de criar, embora seja necessário um controle cuidadoso do processo durante o processo de fabricação. O diodo túnel é criado usando um fio revestido com uma liga contendo os dopantes necessários. Isso é pressionado fortemente sobre o substrato fortemente dopado e, em seguida, um pulso de tensão é aplicado. O efeito disso é que a junção se forma por um processo de liga local. Apesar disso, há desvantagens nesse processo porque ele só pode produzir uma pequena junção, e as propriedades exatas, incluindo a área da junção, não podem ser controladas com precisão.
  • Estrutura de diodo de túnel plano: A tecnologia planar pode ser usada para criar diodos de túnel. Usando essa abordagem para o processo de fabricação, o substrato n + fortemente dopado é mascarado por uma camada isolante para deixar uma pequena área exposta. Esta área exposta é então aberta para se tornar a área ativa do diodo. O doping para a área pode ser introduzido por difusão, liga ou crescimento epitaxial. Alternativamente, é possível fazer crescer uma camada epitaxial sobre toda a superfície e então remover as áreas que não são necessárias para deixar uma estrutura de mesa.

Todas as três estruturas permitem que diodos de alto desempenho sejam obtidos.

Diodos de túnel usando todas essas estruturas foram fabricados e ainda são fabricados, embora em quantidades menores do que costumavam ser. Todas as três estruturas de diodo em túnel fornecem bons níveis de desempenho e, com novas técnicas e tecnologias de fabricação, o desempenho pode ser melhorado.


Assista o vídeo: Diodo Gunn 2017-1 (Julho 2022).


Comentários:

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