DE1514070A1 - Umschaltbare Kapazitaetsdiode - Google Patents

Umschaltbare Kapazitaetsdiode

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DE1514070A1
DE1514070A1 DE19651514070 DE1514070A DE1514070A1 DE 1514070 A1 DE1514070 A1 DE 1514070A1 DE 19651514070 DE19651514070 DE 19651514070 DE 1514070 A DE1514070 A DE 1514070A DE 1514070 A1 DE1514070 A1 DE 1514070A1
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capacitance
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    • H01L29/66—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/86—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor controllable only by variation of the electric current supplied, or only the electric potential applied, to one or more of the electrodes carrying the current to be rectified, amplified, oscillated or switched
    • H01L29/92—Capacitors having potential barriers
    • H01L29/93—Variable capacitance diodes, e.g. varactors
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
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    • H03J5/24—Discontinuous tuning; Selecting predetermined frequencies; Selecting frequency bands with or without continuous tuning in one or more of the bands, e.g. push-button tuning, turret tuner with a number of separate pretuned tuning circuits or separate tuning elements selectively brought into circuit, e.g. for waveband selection or for television channel selection
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Description

Ea sind bereits Kapazitätsdioden mit pnp- bzw. npn-Zonenfolge bekannt (siehe Proc. IRE 1960, Seiten 25*3 - 255 * Electr. Ind. Mai 1958, Seiten 69-79 und Juli 1958, Seiten 77-80). Diese haben gegenüber normalen, aus nur zwei Zonen bestehenden Kapazitätsdioden den Vorteil, daß sie annähernd temperaturkompensiert sind und bei Wechselspannungsübersteuerung nicht in den fflußbereich gelangen, da stets ein äußerer pnübergang in Sperrichtung gepolt ist.
Bekanntlich kann man mit Hilfe von Kapazitätedioden die Mittelwellen-, Kurzwellen- und Ultrakurzwellen-Bereiche eines Rundfunkempfänger* abstimmen. Dazu werden eine entsprechende Anzahl besondere dimensionierter Kapazitätsdioden benötigt* Zur Abstimmung einee Überlagerungsempfängers mit je einem Mittelwellen- und UKW-Bereich sind beispielsweise zum Durchstimmen für jeden Bereich mindestens zwei Kapazitätsdioden erforderlich, nämlich eine für den Eingangskreis und eine für den Oszillatorkreis. Zu diesem Zweck werden gewöhnlich je zwei für diese Bereiche entsprechend dimensionierte Kapazitätsdioden verwendet.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die für diese zwei Frequenzbereiche erforderlichen je zwei Kapazltätsdio^en durch je eine besonders konstruierte, umschaltbare Kapazitätsdiode zu ersetzen. Die umschaltbare Kapazitätsdiode soll so dimensioniert werden, daß sie je nach Richtung
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ORIGINAL INSPECTED
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der angelegten Gleichspannung eine größere und eine kleinere Kapazität besitzt und daß die größere Kapazität eine größere Steigung der Kapazitats-Spannungs-Kennlinie hat als die kleinere Kapazität bei entsprechend umgekehrter Polung der Gleichspannung.
Die vorliegende Erfindung betrifft somit eine Kapazitätsdiode mit drei aufeinanderfolgenden Zonen abwechselnd entgegengesetzten Leitfähigkeitstype und zwei von diesen gebildeten pn-übergängen, die je nach Polung der angelegten Gleichspannung auf zwei Kapazitätsbereiche unterschiedlicher Größe der Grundkapazität und unterschiedlicher Abhängigkeit der Kapazität von der Spannung umschaltbar ist.
Die oben genannte Aufgabenstellung wird erfindungsgemäß da-
elöst, c baw. P+P-P+P*"- Schichtenfolg· besteht.
durch gelöst, dak die mittlere Zon· aus einer n+n~n+n~- ,
01t Erfindung wird la folgenden anhand der Pig. 1 mid der \ 71g. 2 und mit der Zonenfolge pnp beispielsweise erläutert.
Fig. 1 ieigt tine Kapazitätsdiode alt den Merkmalen der * Erfindung,
Fig. 2 veranschaulicht die Kapazitäts-Spannunga-Kennlinie
einer Kapazitätsdiode mit den Merkmalen der Erfindung·
Die in Fig. 1 dargestellte Kapazitätsdiode mit pnp-Zonenfolge weist niedrig dotierte n~ -Zonen 2 und 3 beiderseits einer hochdotierten Halbleiterplatte 1 auf, die die mittlere n+ -Zone bildet. Diese mittlere n+-Zone ist aus bekannten Gründen dicker als die Diffusionslänge der Minoritäten (siehe deutsche Auslege schrift 1 162 484 , Spalte 6), um einen Traneistereffekt zu verhindern· Die n~-Zonen 2 und 3 sind
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INSPECTED
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dünner als die Diffusionslänge der Minoritäten, um den ■Verlustwiderstand bei höheren Frequenzen der je nach Polarität in Durchlaßrichtung geschalteten Diode herabzusetzen. Auf der Seite der n~-Zone 2 befindet sich ein beispielsweise durch Legieren oder durch Diffusion von p-dotierendem. Material entstandener pn-übergang 5 mit steilem Störeteilengradienten, dessen Fläche relativ klein gegenüber der Fläche des auf der anderen Seite der Halbleiterplatte 1 befindlichen pn-Übergange β 8 gewählt wird. Dieser größerflächige pn-Übergang 8 schließt an eine n+-Zone 9 an, deren Störstelienkonzentration vom pn-übergang 8 aus nach innen hin abnimmt. Mit diesen Maßnahmen wird erreicht, daß der Exponent der Spannungsabhängigkeit der Kapazität für die beiden pn-übergang« 5 und 8 unterschiedlich groß ist. Die Kontaktierung der Kapazitätsdiode ist über ohmsche Kontakte 6 und 11 vorgenommen.
Die Kapazitätsdiode nach der Erfindung kann wie folgt hergestellt werden. Zunächst wird eine relativ niederohmige (Ό, 01 SL cm) Halbleiterplatte 1 beiderseits mit 7 /U dikken, relativ hochohmlgen (1ilcm) Halbleiterzonen 2 und 3 des gleichen Leitfähigkeitstype versehen. Danach wird die Zone 2 mit einer gegen die Diffusion von Verunreinigungen schützenden Schicht 4 bedeckt, so daß bei einer nachfolgenden Diffusion von η-dotierenden Verunreinigungen anschließend an die Zone 3 tine n+-Zone 9 mit einem von ihrer Oberfläch· (dem nachfolgenden pn-übergang 8) aus abnehmenden Störittllengradlenten entsteht· Hitrauf wird die Schicht 4 mit eintm Durchbruch versehen, so daß bti eintr nachfolgenden. Diffusion von p-dotiertndtn Verunrtlnigungtn hochdotiert· Zonen 7 und 10 entatthen. In bekannter V·!·· wtrdtn danach die ohmschen Kontakte 6 und 11 angebracht und dit Diod· verkappt·
Die Kapazitäts-Spannunge-Ktnnlinlt der Kapasitätedlod· naoh
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der Erfindung ist in Fig.2 dargestellt. Die Spannung ist in Bezug auf den größerflächigen pn-übergang 8 angegeben. Das Maximum 12 läßt sich durch das Störstellenprofil am pn-Ubergang 8 und die Flächenverhältnisse der pn-tbergänge 5 und 8 verschieben. Der Verlauf der Kennlinie ist gegeben durch die Störstellengradienten an den pn-Ubergangen und 8 . Bei der Kapazitätsdiode nach der Erfindung wird der Ast 13 der Kennlinie für die höheren der abzustinkenden Frequenzen benutzt. Der Betrag der Kennliniensteigung des Astes 13 ist kleiner als der Betrag der Kennliniensteigung des Astes 14· , der bei den niedrigeren der abzustimmenden Frequenzen ausgenutzt wird. Der Ast 13 hat somit eine kleinere Grundkapazität und entspricht der Kapazität des pn-£berganges 5 ; der Ast 14 hat eine größere Grundkapazität und entspricht der Kapazität des pn-tjberganges 8 .
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Claims (6)

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    \1 .,/Kapazitätsdiode mit drei aufeinanderfolgenden Zonen abwechselnd entgegengesetzten Leitfähigkeitstyps und zwei von diesen gebildeten pn-übergängen, die Je nach Polung der angelegten Gleichspannung auf zwei. Kapazitätsbereiche unterschiedlicher Größe der G-rundkapazität und unterschiedlicher Abhängigkeit der Kapazität von der Spannung um- · schaltbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die mittlere kione aus e^ner n+n~n+n~~ , bzw. p+p~p+p"" -Schichtenfolge besteht..
  2. 2. Kapazitätsdiode nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß die n+-Zone (9) einen vom pn-übergang (8) aus abnehmenden Störstellengradienten aufweist, und daß die Fläche des pn-Überganges (5) kleiner ist als die Fläche des pn-Uberganges (8).
  3. 3· Kapazitätsdiode nach den Ansprüchen 1 und 2 , dadurch gekennzeichnet, daß die· Kapazität des pn-Uberganges (5) kleiner ist als die des pn-Uberganges (8) .
  4. 4. Kapazitätsdiode nach den Ansprüchen 1 bis 3 * dadurch gekennzeichnet, daß der Betrag der Steigung der Kapazitäts-Spannungs-Kennlinie des pn-Überganges (5) kleiner ist als der Betrag der Steigung der Kapazitäts-Spannungs-Kennlinie des pn-Uberganges (8).
  5. 5. Kapazitätsdiode nach den Ansprüchen 1 bis 4 , dadurch gekennzeichnet, daß ein niederohmiger Halbleiterkörper (1) eines Leitfähigkeitstyps (n+ oder p+) an zwei gegenüberliegenden Flächen ^e eine hochohmige Schicht (n~ oder p~) des gleichen
    90983Α/0δ1δ " 6 "
    INTJBEJIE -T A'LL 2. Dezember 1965 Pat.Mo/Bu - IM 233
    ■ - Fl 268
    Leitfähigkeitstyps besitzt (2, 3)» daß eine kleinerflächige niederohmige Zone (7) des anderen Leitfähigkeitstyps (p+oder n*) in die eine hochohaige Schicht (n~ oder p~) (2) des Halbleiterkörpers (1) eingesetzt ist und mit dieser einen verhältnismäßig kleinflächigen pn-übergang (5) bildet, daß auf der anderen hochohmigen Schicht (n~ oder p~") (3) des Halbleiterkörper (1) zunächst eine niederohmige Schicht (9) des gleichen Leitfähigkeitstyps mit nach innen abnehmender Störstellenkonzentration angeordnet ist und eine sich über die gesamte Fläche erstreckende Schicht (10) des anderen Leitfähigkeitstyps Cp+ oder n+) mit dieser Schicht (9) einen großflächigen pn-übergang (8) bildet.
  6. 6. Kapazitätsdiode nach den Ansprüchen 1 bis 4- , dadurch gekennzeichnet, daß die Kapazitätsdiode des pn-überganges (5) für den höheren der abzustimmenden Frequenzbereiche und die Kapazität des pn-tiberganges (8) für den niedrigeren der abzustimmenden Frequenzbereiche benutzt wird. .; ■■-■■-■■ ■ .. >.|
    7» Kapazitätsdiode nach den Ansprüchen 1 bis 5 » dadurch gekennzeichnet, daß die Umschaltung durch Umpolen einer Gleichspannung bestimmter Höhe erfolgt.
    909834/05 16
DE19651514070 1965-12-03 1965-12-03 Umschaltbare Kapazitätsdiode Expired DE1514070C3 (de)

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DE1514070B2 DE1514070B2 (de) 1972-05-10
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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US4916716A (en) * 1980-02-13 1990-04-10 Telefunken Electronic Gmbh Varactor diode

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GB2104725B (en) * 1981-07-17 1986-04-09 Clarion Co Ltd Variable capacitance device

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