DE1514070C3 - Umschaltbare Kapazitätsdiode - Google Patents
Umschaltbare KapazitätsdiodeInfo
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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
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Description
Es sind bereits Kapazitätsdioden mit pnp- bzw. npn-Zonenfolge bekannt (s. »Proc. IRE«, 1960,
S. 253 bis 255, »Electronic Industries«, Mai 1958, 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 Fig. 1 und der Fi g. 2 und mit der Zonenfolge pnp
beispielsweise erläutert.
F i g. 1 zeigt eine Kapazitätsdiode mit den Merkmalen der Erfindung;
Fig. 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-Übergänge 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 beider- s
seits mit 7 μ dicken, relativ hochohmigen (1 Ωαη) 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-Ubergang 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-Übergänge 5
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 (3)
1. Kapazitätsdiode mit drei aufeinanderfolgenden Zonen abwechselnd entgegengesetzten Leitfähigkeitstyps
und zwei von diesen gebildeten pn-Ubergängen, 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, dadurch gekennzeichnet, daß die mittlere Zone aus einer n~n+n~n+- bzw.
p-p+p-p+-SchichtenfoIge 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 flOJ gebildete zweite pn-übergang
(8).
2. Kapazitätsdiode nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die n+- bzw. ρ+-Schicht (9)
der mittleren Zone, die an die äußere Zone (1Oj angrenzt, eine vom pn-übergang (8) aus abnehmende
Störstellenkonzentration aufweist.
3. Kapazitätsdiode nach den Ansprüchen 1 oder 2, 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 (7j 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-Ubergang (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 (1Oj des anderen Leitfähigkeitstyps
(p+ oder n+) mit dieser Schicht (9) einen großflächigen
pn-übergang (8) bildet.
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Family Applications (1)
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Legal Events
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