Раскройте технологические методы получения переходов различных типов.

методы получения переходов - формовка;- вплавление (сплавление);- электрохимический;- диффузия;- эпитаксия;- ионное легирование;- вакуумное напыление;- оксидное маскирование;- фотолитография;- травление..Метод формовки состоит в том, что тонкую заостренную проволочку (иглу), с нанесенной на нее примесью приваривают при помощи импульса тока и пластины полупроводника с определенным типом электропроводности.Вплавление (сплавление) – это технологический процесс, который состоит в том, что в пластину полупроводника вплавляют металл или сплав металла, содержащий примеси, т.е. вплавляют примесный материал )таблетку примеси). Затем систему нагревают до температуры, при которой примесь расплавиться и начнется частичное растворение материала полупроводника в примесном материале. После охлаждения в полупроводнике образуется область с электропроводностью требуемого типа.электрохимического метода состоит в электрохимическом осаждении металла примеси на поверхность полупроводника. В результате реакции образуется контакт металл-полупроводник, свойства которого зависят от физических характеристик материалов.Диффузия это процесс с помощью которого на поверхности или внутри пластины полупроводника получают p- или n-области путем введения акцепторных или донорных примесей. Проникновение примесей внутрь пластины полупроводника происходит за счет диффузии атомов, находящихся в составе паров, в атмосферу которых помещена нагретая до высокой темпера туры полупроводниковая пластина..Эпитаксией называют процесс выращивания одного монокристалла на грани другого. Полупроводниковые эпитаксиальные пленки могут быть получены различными способами: термическим испарением в вакууме, осаждением из парообразной фазы, растлением в газовом промежутке. Изменяя тип примеси и условия выращивания можно в широких приделах изменить электрические свойства эпитаксиальной пленки..Ионное легирование сводится к бомбардировке в вакууме нагретой полупроводниковой пластины ионами примеси, ускоренными до определенной скорости. Ионы, внедрившиеся в полупроводниковую пластину, играют роль донорных или акцепторных примесей. Это позволяет, не прибегать к процессу диффузии, получать зоны, имеющие определенный тип электропроводности Вакуумное напылениеНапыляемый металл нагревают в вакууме до температуры испарения. Затем его осаждают на покрываемую поверхность, имеющую сравнительно низкую температуру.Оксидное маскирование используют для того, чтобы обес­печить диффузию только в определенные участки пластины, а остальную поверхность защитить от проникновения атомов примеси.Травлениеиспользуют для того, чтобы с участков, не защищенных задубленным фоторезистором плавиковой кисло­той, стравить диоксид кремния. В результате в оксидной пленке образуются окна, через которые и производится .диф­фузия.Фотолитография— это процесс получения на поверхности пластины требуемого рисунка. Поверхность полупроводника, маскированного оксидной пленкой, покрывают фоторезистором (светочувствительным слоем). Затем для обеспечения равномер­ности покрытия пластину помещают на центрифугу и сушат. После этого экспонируют поверхности ультрафиолетовым из­лучением через маску, на которой выполнен требуемый рисунок в виде прозрачных и непрозрачных участков.

12… Объясните устройство и принцип действия, характеристики и параметры фоторезисторов. Изобразите их условное и графическое обозначение . Опишите маркировку и определите области применения

Фоторезистор представляет собой полупроводниковый резистор, сопротивление которого изменяется под действием инфракрасного, видимого или ультрафиолетового излучения. Светочувствительный элемент фоторезистора изготавливают в виде прямоугольной или круглой таблетки, спрессованного материала или тонкой плёнки стеклянной подложке. Фоторезистор имеет пластмассовый или металлический корпус. Отдельные типы фоторезисторов выполняются в бескорпусном исполнении. Светочувствительный элемент в них защищён от воздействия внешней среды прозрачной пластмассовой плёнкойНа диэлектрическую пластину 1 нанесен тонкий слой полупроводника 2 с контактами 3 по краям. Полярность источника питания не играет роли.Если облучения нет, то фоторезистор имеет некоторое большое сопротивление R_т, называемое темновым. Оно является одним из параметров фоторезистора и составляет 10⁴ – 10⁷ Ом. Соответствующий ток через фоторезистор называют темновым током. При действии излучения с достаточной энергией фотонов на фоторезистор в нем происходит генерация пар подвижных носителей заряда (электронов и дырок) и его сопротивление уменьшается.Для фоторезисторов применяют различные полупроводники, имеющие нужные свойства. Так, например, сернистый свинец наиболее чувствителен к инфракрасным, а сернистый кадмий – к видимым лучам. Фоторезисторы характеризуются удельной чувствительностью, т.е. интегральной чувствительностью, т.е. отнесенной к 1 В приложенного напряжения:S_уд = I/(ФU), Существенным недостатком надо считать также их большую инерционность, объясняющуюся довольно большим временем рекомбинации электронов и дырок после прекращения облучения. Практически фоторезисторы применяются лишь на частотах не выше нескольких сотен герц или единиц килогерц. Собственные шумы фоторезисторов значительны. Тем не менее, фоторезисторы широко применяются в различных схемах автоматики и во многих других устройствах.Фоторезисторы обозначаются буквами СФ (сопротивление фоточувствительное) или ФС (старое обозначение). Буквами А, К, Д в старом обозначении и цифрами соответственно 1,2,3 в новом обозначении обозначается материал, используемый для светочувствительного элемента (А(1) – РbS; K(2) – CdS; Д(3) – CdSe).Цифры, стоящие после дефиса характеризуют конструктивное оформление фоторезистора. Перед цифрой может стоять буква Г, обозначающая герметизированную конструкцию

13… Объясните устройство принцип действия характеристики и параметры варисторов и терморезисторов. Изобразите их условное графическое обозначение, опишите маркировку и определите области применения.

Полупроводниковые резисторы, об­ладающие нелинейными свойствами, сопротивление которых зависит от приложенного напряжения, называются варисторами. Они еще на­зываются нелинейными полупроводнико­выми сопротивлениями (НПС). Основным материалом для варисторов служит по­рошок карбида к ремния SiC с каким-либо связующим веществом. Нелинейность сопротивления объясняется глав­ным образом нагревом микроконтактов между зернами карбида кремния. Внеш­не варисторы оформляются в виде стержней или дисков.Варисторы можно использовать на постоянном и на переменном токе с частотой до нескольких килогерц. При более высоких частотах начинает сказы­ваться собственная емкость варистора. Практическое применение варисторов довольно многообразно. Они исполь­зуются для защиты от перенапряжений, в стабилизаторах и ограничителях напря­жения, для преобразования частоты и напряжения, а так же для регулирования усиления в различных схемах автоматики, в телевизионных приёмниках для настройки частоты гетеродинов, в генераторах переменного и импульсного пилообразного напряжения, в схемах размагничивания цветных кинескопов и др.

Важнейшие параметры варисторов:

– коэффициент нелинейности β – отно­шение сопротивления постоянному току к сопротивлению переменному току (обычно 3 – 6);– максимальное допустимое напряже­ние (от десятков вольт до нескольких киловольт);– номинальная мощность рассеяния (1–3 Вт);– температурный коэффициент сопро­тивления (в среднем – 5×10^–3 К^–1);– предельная максимальная рабочая температура (60–70°С).– классификационное напряжение U_кл – условный характер, показывающий значение постоянного напряжения на варисторе при заданном значении классификационного тока.Варисторы обозначаются буквами СН (сопротивление нелинейное, например СН1-2-1-270±10٪Т.)Первая цифра обозначает материал из которого изготовлен варистор, вторая – шифр конструкции: 1 - стержневой тип, 2 - дисковый тип, третья цифра - габарит токопроводящего элемента. Число, стоящее после третьей цифры обозначает классификационное напряжение в вольтах и его допустимое отклонение в процентах. Если варистор изготовлен в тропическом исполнении, то в конце буквенно-цифрового кода ставится буква Т.

Терморезисторы представляют со­бой полупроводниковые резисторы, у которых сопротивление сильно зависит от температуры. Их еще называют термосопротивлениями или термисторами. Чаще всего терморезисторы делаются из оксидов металлов и имеют от­рицательный ТКС, среди материалов, используемых для терморезисторов, наиболее широкое распространение получили сложные системы, в которых исходными компонентами являются такие оксидные полупроводники как Mn₃O₄, Co₃O₄, CuO, CoO, NiO. Они оформлены в виде стержней, пластин, дисков, шайб или бусинок. Выпускаются также термо­резисторы, имеющие в некотором, срав­нительно узком интервале температур положительный ТКС и называемые позисторами.Терморезисторы применяются в ка­честве датчиков температуры и нели­нейных резисторов в различных устрой­ствах автоматики. Специальные мало­габаритные сдвоенные терморезисторы, называемые болометрами, применяются для измерения лучистой энергии. Неко­торые терморезисторы выпускаются с косвенным подогревом, т. е. имеют по­догреватель в виде проволочки, через которую пропускают ток.

Важнейшие параметры терморези­сторов:

– номинальное сопротивление (от не­скольких ом до нескольких десятков и даже сотен килоом с допусками ±5, ±10 и ±20%); Это сопротивление терморезистора при определённой температуре окружающей среды. Обычно для большинства типов терморезисторов указывают пределы номинальных сопротивлений при 20 ⁰С.– температурный коэффициент сопро­тивления, обычно – (0,8÷6,0)×10^–2 К^–1. Максимальная мощность рассеяния (от сотых долей мВт до единиц мВт) Полупроводниковые терморезисторы старых типов обозначаются буквами ММТ (медно - марганцевые терморезисторы) или КМТ (кобальто - марганцевые терморезисторы). Цифра, стоящая после дифиса, обозначает номер конструктивного типа терморезистора (например, ММТ-6, КМТ-10).Согласно новой, действующей в настоящее время, системе обозначения, терморезисторы обозначаются буквами СТ (сопротивление термочувствительное). Цифра, следующая за обозначением, указывает вид материала, из которого изготовлен терморезистор (1-кобальто-марганцевый, 2 –медно-марганцевый, 3 – медно - кобальто - марганцевый оксидный полупроводник). Цифра, стоящая после дефиса, обозначает номер конструктивного типа терморезистора

14… Прокласифицируйте полупроводниковые диоды, приведите их условные графические изображения.

Полупроводниковым диодом называется полупроводниковый прибор, как правило, с одним электронно-дырочным переходом и двумя выводами.Полупроводниковые диоды подраз­деляются на группы по многим при­знакам. Бывают диоды из различных полупроводниковых материалов, пред­назначенные для низких или высоких частот, для выполнения различных функций и отличающиеся друг от друга по конструкции.

Для обозначения исходного материала используются сле­дующие символы:

Г и 1 — для германия или его соединений;

К и 2 — для кремния или его соединений;

А и 3 — для соединения галлия (например, для арсенида галлия);

И и 4 — для соединения индия (например, для фосфида индия).

Второй элемент обозначения — буква, определяющая подкласс (или группу) приборов.

Для обозначения подклассов приборов используется одна из следующих букв:

Д — диодов выпрямительных и импульсных;

Ц — выпрямительных столбов и блоков;

В — варикапов;

И — туннельных диодов;

А — сверхвысокочастотных диодов;

С — стабилитронов;

Г — генераторов шума;

Л — излучающих оптоэлектронных приборов;

О — оптопар;

Н — диодных тиристоров;

У — триодных тиристоров.

Третий элемент обозначения — цифра, определяющая основные функциональные возможности прибора.

Для обозначения наиболее характерных эксплуатационных признаков приборов (их функциональных возможностей) ис­пользуются следующие цифры применительно к различным подклассам приборов.

Диоды (подкласс Д):

1 — для выпрямительных диодов с постоянным или сред­ним значением прямого тока не более 0,3 А;

2 — для выпрямительных диодов с постоянным или сред­ним значением прямого тока более 0,3 А, но не свыше 10 А;

3— диодные преобразователи (магнитодиоды, термодиоды и др.);

4 — для импульсных диодов с временем восстановления обратного сопротивления более 500 нс;

5 — для импульсных диодов с временем восстановления более 150 нс, но не свыше 500 нс;

6 — для импульсных диодов с временем восстановления 30... 150 нс;

7 — для импульсных диодов с временем восстановления 5...30 нс;

8 — для импульсных диодов с временем восстановления 1...5 нс;

9 — для импульсных диодов с эффективным временем жизни неосновных носителей заряда менее 1 нс.

Выпрямительные столбы и блоки (подкласс Ц):

1 — для столбов с постоянным или средним значением прямого тока не более 0,3 А;

2 — для столбов с постоянным или средним значением прямого тока не более 0,3...10 А;

3 — для блоков с постоянным прямого тока не более 0,3 А;

4 — для блоков с постоянным прямого тока не более 0,3... 10 А.

Варикапы (подкласс В):

1 — для подстроенных варикапов;

2 — для умножительных варикапов.

Туннельные диоды (подкласс И):

1 — для усилительных туннельных диодов;

2 — для генераторных туннельных диодов;

3 — для переключательных туннельных диодов;

4 — для обращенных диодов.

Сверхвысокочастотные диоды (подкласс А):

1 — для смесительных диодов;

2 — для детекторных диодов;

3 — для усилительных диодов;

4 — для параметрических диодов;

5 — для переключательных и ограничительных диодов;

6 — для умножительных и настроечных диодов;

7 — для генераторных диодов;

8 — для импульсных диодов.

Стабилитроны (подкласс С):

1 — для стабилитронов мощностью не более 0,3 Вт с номинальным напряжением стабилизации менее 10 В;

2 — для стабилитронов мощностью не более 0,3 Вт с номинальным напряжением стабилизации 10...100 В;

3 — для стабилитронов мощностью не более 0,3 Вт с номинальным напряжением стабилизации более 100 В;

4 — для стабилитронов мощностью 0,3...5 Вт с номиналь­ным напряжением стабилизации менее 10 В;

5 — для стабилитронов мощностью 0,3...5 Вт с номиналь­ным напряжением стабилизации 10...100 В;

6 — для стабилитронов мощностью 0.3...5 Вт с номиналь­ным напряжением стабилизации более 100 В;

7 — для стабилитронов мощностью 5...10 Вт с номиналь­ным напряжением стабилизации менее 10 В;

8 — для стабилитронов мощностью 5... 10 Вт с номиналь­ным напряжением стабилизации 10...100 В;

9 — для стабилитронов мощностью 5...10 Вт с номиналь­ным напряжением стабилизации более 100 В.

Генераторы шума (подкласс Г):

1 — для низкочастотных генераторов шума;

2 — для высокочастотных генераторов шума.

Излучающие оптоэлектронные приборы (подкласс Л):

источники инфракрасного излучения:

1 — для излучающих диодов;

2 — для излучающих модулей;

приборы визуального представления информации:

3 — для светоизлучающих диодов;

4 — для знаковых индикаторов;

5 — для знаковых табло;

6 — для шкал;

7 — для экранов.

Оптопары (подкласс О):

Р — для резисторных оптопар;

Д — для диодных оптопар;

У — для тиристорных оптопар;

Т — для транзисторных оптопар.

Четвертый элемент — число, обозначающее порядко­вый номер разработки технологического типа. Для обозначе­ния порядкового номера разработки используется двухзнач­ное число от 01 до 99. Если порядковый номер разработки превысит число 99, то в дальнейшем используют трехзначное число от 101 до 999.

Пятый элемент — буква, условно определяющая класси­фикацию (разбраковку по параметрам) приборов, изготовлен­ных по единой технологии. В качестве классификационной литеры используют буквы русского алфавита (за исключением букв 3, О, Ч, Ы, Ш, Щ, Ю, Я, Ь, Ъ, Э).

8 качестве дополнительных элементов обозначения ис­пользуют следующие символы:

цифры 1—9 для обозначения модификаций прибора, при­водящих к изменению его конструкции или электрических па­раметров;

букву С для обозначения сборок — наборов в общем корпусе однотипных приборов, не соединенных или соединен­ных одноименными выводами;

цифры, написанные через дефис для обозначений следую­щих модификаций конструктивного исполнения бескорпусных приборов:1 — с гибкими выводами без кристаллодержателя;2 — с гибкими выводами на кристаллодержателе (под­ложке);3 — с жесткими выводами без кристаллодержателя (под­ложки);4 — с жесткими выводами на кристаллодержателе (под­ложке);5 — с контактными площадками без кристаллодержателя (подложки) и без выводов;6 — с контактными площадками на кристаллодержателе без выводов, буква Р — после последнего элемента обозначе­ния для приборов с парным подбором, буква Г — с подбором в четверки, буква К — с подбором в шестерки.

Таким образом, современная система обозначений вмеща­ет значительный объем информации о свойствах прибора.

Примеры обозначений приборов:

2Д921А — кремниевый импульсный диод с эффективным временем жизни неосновных носителей заряда менее 1 нс, номер разработки 21,

группа А;

ЗИ203Г — арсенидогаллиевый туннельный генераторный диод, номер разработки 3, группа Г;

АЛ103Б — арсенидогаллиевый излучающий диод инфра­красного диапазона,