Диод

 

Всеооюзн-гя

A G T O H Y 80 - T À!. » Ч Е МЗДОЙ библиотекаМБД, >

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ (ii) 389732

Союз Советских

Социалистических

Реслублик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Зависимое от авт. свидетельства (22) Заявлено 24,12.71 (21) 1728715/26-25 с присоединением заявки № (32) Приоритет

Опубликовано 25.07.74. Бюллетень № 27

Дата опубликования описания 09.01.75 (51) М. Кл. Н Oll 9/00

Гасудвротвенный комитет

Соввта Министров СССР

IIp делам изаорвтений и открытий (53) УДК 621.382(088.8) (72) Авторы изобретения Б. В. Царенков, Б. И. Вишневская, В. В. Евстропов, А. Н. Именков, Д. М. Коган, И. В. Попов и В. A. Рубисова

Физико-технический институт им. А. Ф. Иоффе (71) Заявитель (54) ДИОД

Изобретение относится к полупроводниковой электронике.

Известные диоды с накоплением заряда изготавливают из полупроводника, легированного мелкими донорами и акцепторами (I. Z. Moll, S. Kra1auer, Proc. 1 КЕ 50, № 1, 87 — 96, 1962. Плоскостныс диоды с накоплением заряда). В таком материале заряд накапливается в виде заряда неосновных носителей. Величина заряда определяется зарядным током 1з и статическим временем жизни носителей т: Q=I>x. Длительность рассасывания заряда t„пропорциональна времени жизни носителей: = 1п

1 -)-1 е

Ir, где 1р — ток разряда. В случае рекомбинации носителей через примесный уровень заряд накапливается и на рекомбинационном уровне, но накопление его не увеличивает длительность разряда.

Однако в известных диодах нельзя достигнуть больших величин накопленного заряда при фиксированном токе заряда, поскольку время жизни неосновных носителей составляет 1 — 5 нсек. Следовательно невозможно увеличить и длительность разряда без увеличения времени жизни носителей.

Цель изобретения — разработка полупроводникового материала из фосфида галлия и твердых растворов фосфид галлия+соединение A В" для изготовления диодов с накоплением заряда, в котором можно было бы накапливать большой заряд и получать независимо от времени жизни неосновных носителей большие длительности разряда при сохранении фиксированного отношения тока заряда к току разряда.

1р Для этого в состав полупроводникового материала наряду с мелкими донорами и акцепторами вводят примесь азота из нитрида галлия до концентрации атомов азота в монокристалле 10" — 10" см —, создавшую ловуш15 ку для неосновных носителей.

В предлагаемом полупроводниковом материале накапливается дополнительный заряд на ловушках, величина которого определяется концентрацией ловушек, а время его рассасывания — временем выброса носителей заряда из ловушки в зону свободных неосновных носителей. Это позволяет выбором уровня легирования управлять величиной накопленного заряда и временем его рассасывания при фиксированном времени жизни неосновных носителей и фиксированнь>х токах заряда и разряда.

Пример. В качестве исходного материала был взят фосфид галлия. Легирование фосфида галлия азотом производилось из

389732

Предмет изобретения

Составитель А. Кот

Корректоры: Л. Корогод и В. Петрова

Техред 3. Тараненко

Редактор T. Орловская

Заказ 3507;6 Изд, № 73 Тираж 760 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комигета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

Москва, R-35, Раушская наб., д. 475

Типография, пр Сапунова, к раствора-расплава нитрида галлия в галлии при эпитаксиальном выращивании и- и р-областей диода. В зависимости от содержания нитрида галлия в галлии были получены различные длительности разряда. Сравнение проводилось при плотности тока заряда

100 а см — и плотности тока разряда

2 а см — в. Площадь р — и-перехода составляла

10- см . Концентрация атомов азота в кристалле оценивалась по форме спектров излучения диодов. Концентрация атомов азота в монокристалле при изменении процентного содержания нитрида галлия в шихте галлия от 0,05 /о до 0,5 /о, когда нитрид галлия полностью растворяется в галлии, изменяется в интервале 10гт — 10" см †. Когда азот отсутствовал в растворе-расплаве, длительность разряда не превышала 0,1 мксек.

При 0,05 /о GaN 4=0,45 мксек; при 0,1 GaN ti — — 0,75 мксек; при 0,5 /о GaN ti — — 1,80 мксек.

При более высоком процентном содержании нитрида галлия в шихте нитрид галлия не полностью растворяется в галлии. Напряжение в процессе разряда плавно спадало от

1,6 — 1,7 в до 1,4 — 1,5 в, а затем резко падало до нуля. Легирование фосфида галлия азотом из нитрида галлия позволило увеличить величину накапливаемого заряда на два порядка и длительность разряда более чем на порядок.

5 В твердых растворах фосфид галлия — арсенид галлия и фосфид галлия — фосфид алюминия, легированных нитридом галлия, напряжение разряда отличается от напряжения разряда в фосфиде галлия из-за того, что

10 в этих твердых растворах другая ширина запретной зоны. При содержании мышьяка в твердом растворе фосфид галлия — арсенид галлия до 70% (пока полупроводник является непрямым) были получены те же самые

15 длительности разряда при том же самом процентном содержании нитрида галлия в шихте и при том же отношении тока заряда к току разряда, Диод с накоплением заряда на основе твердых растворов фосфида галлия с соединениями А В, отличающийся тем, что, с це25 лью увеличения длительности разряда при сохранении фиксированного отношения тока заряда к току разряда, материал диода легирован азотом до концентрации 10" — 10" см- .