DE1514070B2

DE1514070B2 - Umschaltbare kapazitaetsdiode

Info

Publication number: DE1514070B2
Application number: DE19651514070
Authority: DE
Inventors: Ljubomir Dipl.-Ing. 7803 Gundelfingen Micic
Original assignee: Deutsche ITT Industries GmbH
Current assignee: TDK Micronas GmbH
Priority date: 1965-12-03
Filing date: 1965-12-03
Publication date: 1972-05-10
Also published as: GB1116250A; DE1514070A1; DE1514070C3; FR1508404A

Description

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Es sind bereits Kapazitätsdioden mit pnp- bzw. npn-Zonenfolge bekannt (s. »Proc. IRE«, 1960, S. 253 bis 255, »Electronic Industries«, Mai 195S, S. 69 bis 73, und Juli 1958, S. 77 bis 80, und die französische Patentschrift 1300 692). Diese haben gegenüber normalen, aus nur zwei Zonen bestehenden Kapazitätsdioden den Vorteil, daß sie annähernd temperaturkompensiert sind und bei Wechselspannungsübersteuerung nicht in den Flußbereich gelangen, da stets ein äußerer pn-übergang in Sperrichtung gepolt ist.

Bekanntlich kann man mit Hilfe von Kapazitätsdioden die Mittelwellen-, Kurzwellen- und Ultrakurzwellen-Bereiche eines Rundfunkempfängers abstimmen. Dazu werden eine entsprechende Anzahl besonders dimensionierter Kapazitätsdioden benötigt. Zur Abstimmung eines 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 Kapazitätsdioden durch je eine besonders konstruierte, umschaltbare Kapazitätsdiode zu ersetzen. Die umschaltbare Kapazitätsdiode soll so dimensioniert werden, daß sie je nach Richtung der angelegten Gleichspannung eine größere und eine kleinere Kapazität besitzt und daß die größere Kapazität eine größere Steigung der Kapazitäts-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 Leitfähigkeitstyps und zwei von diesen gebildeten pn-Übergängen, wobei die mittlere Zone aus mindestens einer hochdotierten (p⁺ oder n⁺) und mindestens einer niedrigdotierten (p~ oder n~) Schicht besteht, die jeweils an die pn-Übergänge angrenzen, wie es aus der genannten französischen Patentschrift ebenfalls bekannt ist.

Die obengenannte Aufgabenstellung wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die mittlere Zone aus einer n~n⁺n~"n⁺- bzw. p~p+p~p+-Schichtenfolge besteht und daß der von der ersten niedrigdotierten Schicht der mittleren Zone mit der einen äußeren Zone gebildete erste pn-übergang eine kleinere Fläche aufweist als der von der hochdotierten Schicht der mittleren Zone mit der anderen äußeren Zone gebildete zweite pn-übergang.

Die Erfindung wird im folgenden an Hand der F i g. 1 und der F i g. 2 und mit der Zonenfolge pnp beispielsweise erläutert.

F i g. 1 zeigt eine Kapazitätsdiode mit den Merkmalen der Erfindung;

F i g. 2 veranschaulicht die Kapazitäts-Spannungs-Kennlinie einer Kapazitätsdiode mit den Merkmalen der Erfindung.

Die in F i g. 1 dargestellte Kapazitätsdiode mit pnp-Zonenfolge weist niedrigdotierte n~-Schichten 2 und 3 beiderseits einer hochdotierten Halbleiterplatte 1 auf, die die innere n⁺-Schicht der mittleren Zone bildet. Diese innere n+-Schicht ist aus bekannten Gründen dicker als die Diffusionslänge der Minoritäten (s. deutsche Auslegeschrift 1162 484, Spalte 6), um einen Transistoreffekt zu verhindern. Die n~-Schichten 2 und 3 sind 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~-Schicht 2 befindet sich ein beispielsweise durch Legieren oder durch Diffusion von p-dotierendem Material entstandener pnübergang 5 mit steilem Störstellengradienten, dessen Fläche relativ klein gegenüber der Fläche des auf der anderen Seite der Halbleiterplatte 1 befindlichen pn-Übergangs 8 gewählt wird. Dieser größerflächige pn-übergang 8 schließt an die n+-Schicht 9 an, deren Störstellenkonzentration 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-Übcrgänge 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 (0,01 Ωαη) Halbleiterplatte 1 beiderseits mit 7 μ dicken, relativ hochohmigen (1 Qcm) Halbleiterschichten 2 und 3 des gleichen Leitfähigkeitstyps versehen. Danach wird die Schicht 2 mit einem gegen die Diffusion von Verunreinigungen schützenden Überzug 4 bedeckt, so daß bei einer nachfolgenden Diffusion von η-dotierenden Verunreinigungen anschließend an die Schicht 3 eine n⁺- Schicht 9 mit einem von ihrer Oberfläche (dem nachfolgenden pn-übergang 8) aus abnehmenden Störstellengradienten entsteht. Hierauf wird der Überzug 4 mit einem Durchbruch versehen, so daß bei einer nachfolgenden Diffusion von p-dotierenden Verunreinigungen hochdotierte Zonen 7 und 10 entstehen. In bekannter Weise werden danach die ohmschen Kontakte 6 und 11 angebracht und die Diode verkappt.

Die Kapazitäts-Spannungs-Kennlinie der Kapazitätsdiode nach der Erfindung ist in F i g. 2 dargestellt. Die Spannung ist in bezug auf den größerflächigen pn-übergang 8 angegeben. Das Maximum 12 läßt sich durch das Störstellenprofil am pn-übergang 8 und die Flächenverhältnisse der pn-Ubergänge 5

ίο und 8 verschieben. Der Verlauf der Kennlinie ist gegeben durch die Störstellengradienten an den pn-Übergängen 5 und 8. Bei der Kapazitätsdiode nach der Erfindung kann der Ast 13 der Kennlinie für die höheren der abzustimmenden Frequenzen benutzt werden. 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 werden kann.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Kapazitätsdiode mit drei aufeinanderfolgenden Zonen abwechselnd entgegengesetzten Leitfähigkeitstyps und zwei von diesen gebildeten pn-Übergängen, wobei die mittlere Zone aus mindestens einer hochdotierten (p⁺ oder n⁺) und mindestens einer niedrigdotierten (p~ oder n~) Schicht besteht, die jeweils an die pn-Ubergänge angrenzen, dadurch gekennzeichnet, daß die mittlere Zone aus einer n~n+n~n⁺- bzw. p-p+p-p+-Schichtenfolge besteht und daß der von der ersten niedrigdotierten Schicht (2) der mittleren Zone mit der einen äußeren Zone (7) gebildete erste pn-übergang (5) eine kleinere Fläche aufweist als der von der hochdotierten Schicht (9) der mittleren Zone mit der anderen äußeren Zone (10) gebildete zweite pn-Übergang (8).

2. Kapazitätsdiode nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die n⁺- bzw. p⁺-Schicht (9) der mittleren Zone, die an die äußere Zone (10) angrenzt, eine vom pn-übergang (8) aus abnehmende Störstellenkonzentration aufweist.

3. Kapazitätsdiode nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein niederohmiger Halbleiterkörper (1) eines Leitfähigkeitstyps (n⁺ oder p⁺) an zwei gegenüberliegenden Flächen je eine hochohmige Schicht (n~ oder p~) des gleichen Leitfähigkeitstyps besitzt (2, 3), daß eine kleinerflächige niederohmige Zone (7) des anderen Leitfähigkeitstyps (p⁺ oder n⁺) in die eine hochohmige 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 Halbleiterkörpers (1) zunächst eine niederohmige Schicht (9) des gleichen Leitfähigkeitstyps mit nach innen abnehmender Störstellenkonzentration angeordnet ist und eine sich über die gesamte Fläche erstrekkende Schicht (10) des anderen Leitfähigkeitstyps (p⁺ oder n⁺) mit dieser Schicht (9) einen großflächigen pn-übergang (8) bildet.