изоляция p–n перехода

Изоляция p–n-перехода — это метод, используемый для электрической изоляции электронных компонентов , таких как транзисторы , на интегральной схеме (ИС) путем окружения компонентов обратносмещенными p-n-переходами .

Введение

Окружая транзистор, резистор, конденсатор или другой компонент ИС полупроводниковым материалом, который легирован противоположным типом легирующей примеси подложки , и подключая этот окружающий материал к напряжению, которое смещает в обратном направлении p – n-переход образующийся , это можно создать область, которая образует электрически изолированную «колодцу» вокруг компонента.

Операция

Предположим, что полупроводниковая пластина представляет собой материал p-типа . Также предположим, что кольцо из материала n-типа помещено вокруг транзистора и расположено под ним. Если материал p-типа внутри кольца n-типа теперь подключить к отрицательной клемме источника питания, а кольцо n-типа подключить к положительной клемме , « отверстия » в области p-типа оторвутся от источника питания. p – n-переход, в результате чего ширина обедненной непроводящей области увеличивается. Аналогичным образом, поскольку область n-типа подключена к положительному выводу, электроны также будут оттягиваться от перехода.

Это эффективно увеличивает потенциальный барьер и значительно увеличивает электрическое сопротивление потоку носителей заряда . не будет (или будет минимальный) электрический ток По этой причине через переход .

В середине перехода p – n-материала создается обедненная область для противодействия обратному напряжению. Ширина области обеднения увеличивается с увеличением напряжения. Электрическое поле растет с увеличением обратного напряжения. Когда электрическое поле превышает критический уровень, переход разрушается и ток начинает течь в результате лавинного пробоя . Поэтому необходимо следить за тем, чтобы напряжения в цепи не превышали напряжение пробоя или не нарушалась электрическая изоляция.

История

В статье под названием «Микроэлектроника», опубликованной в журнале Scientific American , сентябрь 1977 г., том 23, номер 3, стр. 63–9, Роберт Нойс писал:

«Интегральная схема, как мы задумали и разработали ее в Fairchild Semiconductor в 1959 году, осуществляет разделение и соединение транзисторов и других элементов схемы электрически, а не физически. Разделение осуществляется путем введения pn-диодов или выпрямителей, которые позволяют току течь. только в одном направлении. Метод был запатентован Куртом Леговцем из Sprague Electric Company».

Sprague Electric Company Инженер Курт Леховец подал заявку на патент США 3 029 366 на изоляцию p – n-перехода в 1959 году и получил патент в 1962 году. Сообщается, что он (во время своих лекций по полупроводниковым ячейкам памяти) сказал: «Я никогда не получал ни цента от это [патент]». Тем не менее, в «Истории ИТ» говорится, что ему заплатили ( проформа ) как минимум один доллар за, возможно, самое важное изобретение в истории, поскольку оно также сыграло важную роль в изобретении светодиода и солнечной батареи , о которых Лау Вай Шинг. говорит Леговец также был пионером в исследовании.

Когда Роберт Нойс изобрел монолитную интегральную схему в 1959 году, его идея изоляции p – n-перехода была основана на планарном процессе Эрни. ^{[ 1 ]} В 1976 году Нойс заявил, что в январе 1959 года он не знал о работе Леговца. ^{[ 2 ]}

См. также

Ссылки

^ Брок, Д.; Лекюе, К. (2010). Лекюйер, К. (ред.). Создатели микрочипов: документальная история Fairchild Semiconductor . МТИ Пресс. стр. 158. ИСБН 9780262014243 .
^ «Интервью с Робертом Нойсом, 1975–1976» . IEEE. Архивировано из оригинала 26 сентября 2012 г. Проверено 22 апреля 2012 г.

[1] Брок, Д.; Лекюе, К. (2010). Лекюйер, К. (ред.). Создатели микрочипов: документальная история Fairchild Semiconductor . МТИ Пресс. стр. 158. ИСБН 9780262014243 .

[r6-2] «Интервью с Робертом Нойсом, 1975–1976» . IEEE. Архивировано из оригинала 26 сентября 2012 г. Проверено 22 апреля 2012 г.

[ 1 ]

[ 2 ]