WO2011040838A2 - Method for making a beam junction, and electromagnetic-radiation beam converter - Google Patents

Method for making a beam junction, and electromagnetic-radiation beam converter Download PDF

Info

Publication number
WO2011040838A2
WO2011040838A2 PCT/RU2010/000582 RU2010000582W WO2011040838A2 WO 2011040838 A2 WO2011040838 A2 WO 2011040838A2 RU 2010000582 W RU2010000582 W RU 2010000582W WO 2011040838 A2 WO2011040838 A2 WO 2011040838A2
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
semiconductor
defects
transitions
junction
volume
Prior art date
Application number
PCT/RU2010/000582
Other languages
French (fr)
Russian (ru)
Other versions
WO2011040838A3 (en
Inventor
Броня ЦОЙ
Валентин Владимирович ШЕВЕЛЕВ
Юрий Дмитриевич БУДИШЕВСКИЙ
Original Assignee
Tsoy Bronya
Shevelev Valentin Vladimirovich
Budishevsky Jury Dmitrievich
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Tsoy Bronya, Shevelev Valentin Vladimirovich, Budishevsky Jury Dmitrievich filed Critical Tsoy Bronya
Priority to KR1020127011478A priority Critical patent/KR101685470B1/en
Priority to EA201200556A priority patent/EA018895B1/en
Publication of WO2011040838A2 publication Critical patent/WO2011040838A2/en
Publication of WO2011040838A3 publication Critical patent/WO2011040838A3/en

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/66Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/86Types 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
    • H01L29/861Diodes
    • H01L29/872Schottky diodes
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/66Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/86Types 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
    • H01L29/861Diodes
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/04Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices
    • H01L31/042PV modules or arrays of single PV cells
    • H01L31/0475PV cell arrays made by cells in a planar, e.g. repetitive, configuration on a single semiconductor substrate; PV cell microarrays
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50Photovoltaic [PV] energy

Definitions

  • a method of manufacturing a beam transition, a beam converter of electromagnetic radiation The invention relates to a semiconductor technique, and more particularly, to devices and constructions of semiconductor junctions formed upon the contact of two floor) conductors ( ⁇ -n junction in case of different conductivities and heterojunctions stroke for different chemical structures) or contact of a semiconductor with a metal (Schottky transition), to methods for their implementation, as well as to electromagnetic radiation converters, as well as other semiconductors ovym apparatus containing such transitions.
  • monocrystalline silicon is used, embossed according to the Czochralski method or by the zone melting method.
  • the specifics of the operation of these devices, as a rule, in the switching mode with a combination of high displacements and current densities, requires the use of silicon with a high degree of purification (impurity content less than 10 "8 ) and a low dislocation density, the so-called semiconductor - pure silicon.
  • the content of "solar” silicon impurities lies in the range 10 "4 .. 10 " 7 , which determines its cost 10-15 times lower than semiconductor-pure silicon. Within the range of "solar” silicon, the cost, depending on the degree of purification and the method of preparation, differs by more than 5 times.
  • the cost of silicon depends on the degree of purification exponentially. Therefore, the high cost of silicon and its processing operations stimulated the development of other methods of growing crystals in the form of ribbons, as well as the use of polycrystalline silicon and multisilicon.
  • the presence of various defects or impurities in a semiconductor substance affects the lifetime of minority charge carriers (NEC) generated by baths under the influence of incident electromagnetic radiation (EMP), as well as on the resistance of electrophysical, including mechanical characteristics of photovoltaic converters (FEC) and other semiconductor devices (PP) made on these materials, to the influence of various factors (electromagnetic radiation, temperature, current loads, etc.).
  • EMP incident electromagnetic radiation
  • FEC photovoltaic converters
  • PP semiconductor devices
  • the efficiency of energy conversion by solar cells in a decisive manner depends on the presence and concentration of defects in the semiconductor base, which affect the lifetime of minority charge carriers in the active layers. With an increase in the lifetime, not only the short circuit current increases, but also the open circuit voltage, which is a consequence of a decrease in the saturation reverse current.
  • defects are conditionally classified into two groups: structural (dislocations, interstitial atoms, vacancies, twins and small-angle grain boundaries) and impurities (foreign interstitial or substitutional atoms). Often as a result of the fusion of several defects or the interaction of the fusion of foreign impurities with structural defects, large defect complexes are formed. Defects can be either electrically active or inactive.
  • a semiconductor substance material, substrate, base
  • a semiconductor substance for example, made of silicon
  • Defects as a rule, they have an arbitrary shape and configuration, which are located on the edge, surface and in the volume of the sample, distributed randomly and randomly.
  • the defects present in solids are conditionally divided into three classes (see, for example, criz V.R., Slutsker A.I., Tomashevsky E.E. / Kinetic nature of the strength of solids. M: ed.Nauka, 1974, 560 pp .; Tsoi B., Kartashov EM and Shevelev VV The Statistical Nature of Strength and Lifetime in Polimer Films and Fibers. Utrecht-Boston. Brill Academic Publishers. VSP. 2004.
  • CMT submic- cracks
  • MakT macrocracks
  • Real solids contain a whole set or spectrum of defects in the structure of the material, which statistically have a discrete distribution of size and degree of danger.
  • the defect distribution function is polymodal.
  • the most dangerous types of defects in the structure of a material are defects with the largest characteristic dimensions. The same defects are predominant or dominant in the body of the semiconductor base.
  • the aforementioned semiconductor substance material
  • the higher the degree of purification of such a substance the more there will be areas with clean or ultrapure zones in which there are no defects at all.
  • Any body has zones with defects and zones without defects.
  • the smaller the zone or cluster under consideration the higher its purity. This is because large defects or impurities due to the large dimension (scale) cannot fit into them.
  • ideal samples of materials there are no defects.
  • the defect content in the sample depends on the technological features of the formation and the history of its manufacture.
  • characteristic scale at which the corresponding type of structural defect is present in the material hereinafter, we mean the value equal to the cubic root of the volume of the material attributable to this defect.
  • volume of material per structural defect of a given type is equal to the reciprocal of the volume concentration of structural defects of this type in the material.
  • PEC represents a continuous single-junction diode with a large metallurgical boundary and, accordingly, a p- ⁇ junction, which is formed on geometrically large semiconductor wafer substrates.
  • the margarine of the transition layer (or transition, or SCR) reaches from 0 to 300 nm (0.3 microns).
  • the width of the SCR depends on the concentration of the dopant, the intensity of the incident radiation or incident load, and other factors.
  • Industry-issued standard diodes, photodiodes, LEDs, and other semiconductor devices (1111) also belong to single-junction with relatively large geometric dimensions compared to the largest characteristic scale at which structural defects are found in them, or the same large continuous area of the metallurgical border.
  • a standard silicon wafer for the manufacture of photovoltaic cells has, for example, a configuration of a square of 156 mm x 156 mm and a thickness of 200 ⁇ m, or a round plate with a diameter of 150 mm or a pseudo-square having the same large sizes of sides and thickness.
  • a semiconductor substrate is characterized by a chaotic and inhomogeneous distribution of both dopant and foreign defects and impurities, determined by the degree of purification of silicon.
  • SMT, MT, and MakT the entire set of defects
  • SCR space charges
  • the closest analogue of the claimed invention are transitions previously declared by the authors of this invention in beam converters of electromagnetic radiation, in particular, structural solutions with a discontinuity in the continuity of a single-transition n layer and a large number of geometrically small transitions (see, for example, Pat. . RU 2355066 C2).
  • the disadvantage of these solutions was that they did not take into account defects that are contained in any semiconductor material.
  • the main objective of the present invention is the creation and implementation of such a design and transition structure, for which the presence of randomly distributed defects in the semiconductor substrate would be indifferent and would not affect the electrical parameters of the photomultiplier or other PP.
  • This goal is achieved using a method of manufacturing a beam junction, in which N> 1 individual single-type junctions are made on a semiconductor substrate, they are combined into a parallel circuit using current electrodes, and in which, according to the first aspect of the invention, the volume of each single-junction is chosen less than the volume, containing the most dangerous characteristic dominant defect in the semiconductor base.
  • the distance between the individual transitions of the same type is greater than the transverse dimension of the most dangerous characteristic dominant type of defect in the semiconductor base.
  • the distance between individual p- ⁇ junctions of the same type can be chosen to be less than twice the diffusion length.
  • the number of transitions N is chosen from the relation N> (cV) 2/3 , where c is the volume concentration of defects and V is the volume of the semiconductor base.
  • a substrate thickness of less than 60 microns is chosen.
  • This goal is also achieved in a beam converter of electromagnetic radiation, which contains at least one beam transition made on a semiconductor substrate in accordance with the above method.
  • a new constructive solution is the beam transition, which consists of a sufficiently large number of geometrically small, compared with the largest characteristic scale, on which there are structural defects in the semiconductor substrate, sizes of elementary discrete transitions, united by of opposite current electrodes in a parallel circuit, and smaller in size than the characteristic geometric size of the most characteristic dangerous dominant type of defect in the semiconductor.
  • the small geometric dimensions of the elementary discrete transition are further understood to mean the smallness of all the characteristic geometric dimensions of the discrete transition compared to the smallest characteristic scale at which structural defects existing in the semiconductor substrate are encountered. Due to the geometrically small sizes of the discrete transition, a large (larger than the geometrical size of the transition) size defect cannot simply fit in a small volume or region occupied by the transition.
  • the beam structure of the transition provides and significantly increases the resistance to degradation of the electrophysical characteristics of the transitions themselves and the PPs on their basis, and also increases the reliability, durability and time of the guaranteed operability of the transitions and photomultipliers, etc. 1111 to the external factor exposure - temperature, irradiation intensity, current loads, etc., and also allows you to work on material with ultra-small lifetimes of generated charges, which is equivalent to an increase in their lifetime no.
  • the proposed beam transition is structurally simple, efficient, technologically advanced and more economical in comparison with analogues in the prior art.
  • Transitions can be formed upon contact of two semiconductors of different types of conductivity ( ⁇ -n junction), upon contact of semiconductors with different chemistries structural structure (heterojunction) or upon contact of a metal with a semiconductor (Schottky junction). Therefore, in the future, for simplicity of presentation, the term “transition” or “pn transition” will be used, bearing in mind that the laws and phenomena related to pn transitions are also applicable to Schottky heterojunctions and transitions.
  • the use of constructions of beam discrete pn junctions with geometrically small sizes for the formation of PECs or other PPs allows the use of a semiconductor material with a low degree of purification.
  • FIG. 1 Schematic diagram of a continuous single transition in a standard photomultiplier (a) and beam transitions in a beam photomultiplier (b).
  • FIG. 2 is a diagram of the failure of a standard continuous transition (a) and neutralization of defects by a beam transition (b), as well as a scheme of localization of transitions;
  • Fig. 4 Structure of a high-power high-voltage standard diode with a base thickness Wb, formed from one stable (or linear) pn junction with area A 2 .
  • Fig. 5 Structure of a high-power high-voltage beam diode of area A 2 with a base thickness Wb consisting of N> 1 n + p " diodes of area a 2 each.
  • - Fig. 7 shows the structure of a modern standard homogeneous photomultiplier with a continuous single pn junction on the front side and a T-shaped charge path.
  • - Fig. 8 shows a ⁇ -shaped trajectory of the motion of charges in a beam photomultiplier with discrete pn junctions.
  • the photovoltaic absorption coefficient was 98%.
  • a beam or a foot is made up of N monofilms
  • such a multielement structure has a plane-parallel arrangement of film elements having surface (edge) and intermediate (bulk) layers.
  • the bundle is composed of a combination of N monofilaments, then such a multi-element structure has a linearly parallel arrangement of fiber elements (similar to a mechanical cable) located on the surface (edge) and in the volume (gap).
  • a multi-element structure is performed by combining (by any known method) charge carriers moving in an electric field from N sources, we obtain a more general total flux (beam) of charge carriers.
  • beam contacts Products made by parallel combining elements into a multi-element structure with two (or more) opposite contacts are called beam contacts: a beam transition (obtained by parallel connection of N> 1 junctions), a beam resistor (obtained by parallel combination of N> 1 resistive film or fiber elements ), a beam diode (obtained by combining N> 1 pn junctions with space charge regions (SCR) in a parallel electric circuit), a beam transistor (obtained by combining N> 1 pn junctions to collector, emitter, base in bipolar transistors) and drain, source, gate (in field effect transistors), thereby emphasizing the method of their manufacture.
  • a beam transition obtained by parallel connection of N> 1 junctions
  • a beam resistor obtained by parallel combination of N> 1 resistive film or fiber elements
  • SCR space charge regions
  • Beam semiconductor devices diodes, transistors, thyristors, light emitting diodes, solar cells, etc.
  • the manufacturing technology itself is called beam or ⁇ - technology
  • materials and devices are called ⁇ - materials or ⁇ - devices.
  • Elements in the beam can be of organic and inorganic origin, or charge carriers, or regions of conduction, or p- ⁇ transitions ⁇ . ⁇ .
  • Films or fibers may be dielectrics or conductors, or semiconductors.
  • the fundamental and fundamental for achieving the beam effect is the requirement of a large number of constituent elements of the beam (schreib -> oo) and their small size, up to microdimensions, and in the ideal case, the constituent elements should be nanoscale, i.e. should be from 1 nm to 10 nm.
  • the signs are of the same type and separate (together with the requirement of the set ⁇ — «schreib and combining in a parallel circuit between opposite contacts are fundamental and fundamental, in the present invention, without which the effect of neutralizing or bypassing defects or impurities in the material is not realized.
  • the sign “separate” or not connected with each other means the presence of a border between the elements and its isolation.
  • the separator can be air, any neutral medium, dielectric, etc.
  • a transition contact or transition layer between two semiconductors or a metal with a semiconductor
  • the space charge region (SCR) in a photomultiplier or a probe structurally has a large volume and a large area into which the whole set of defects — submicrocracks (SMT), microcracks (MT), and macrocracks (MakT) — fall.
  • SMT submicrocracks
  • MT microcracks
  • MakT macrocracks
  • a semiconductor substrate which is a base of PP, is filled in any known manner (for example, by doping impurities) with a multitude of discrete small geometrical transitions from the number N »1000 (possibly N> 1, N> 10, N> 100, N> 1000, however it is preferable that N ROCUNT 1000), which are of the same type and separate and are not connected to each other in the base region.
  • transitions are combined into a beam, i.e. in a parallel circuit by means of opposite current electrodes into one or more current nodes, each of these discrete geometrically small elements (junctions) having the same functional purpose, are located between opposite current contacts from the number M> 2.
  • N 2k, 3k, 4k, 5k, ..., m, where w and k are integers; the number N— »oo).
  • the individual individual single-type (or the same) transition elements having such a multi-element (beam) structure have an arbitrary configuration and geometrically small sizes determined by the above method.
  • the beam structure described above made by doping impurities in a semiconductor base, is a diode structure, i.e. a beam diode consisting of the number N »1 of single-junction elementary discrete diodes, geometrically small in size. These elementary and geometrically small discrete diodes are connected in parallel in an internal electrical circuit. The geometric size of the transition should be reduced until they reach high values of the required physical characteristics. Variants with geometrical (linear transverse and longitudinal) sizes of regions per one element (one rp junction with SCR) of less than 100,000 nm or 10,000 nm, or 1000 nm are possible.
  • the characteristic transverse size of the region per one pn junction is less than 100 nm and has sizes in the range of 1-100 nm.
  • the characteristic transverse size of the region per one transition should be more than 1 nm, since at a scale of less than 1 nm the element as a physical body ceases to exist.
  • the number of discrete N transitions in a photomultiplier tube or in another PP should be such that the volume per one p-junction with space charge regions (SCR) would be :; less than the volume, preferably much less than the volume per type, the most common dangerous dominant and characteristic type of structural defect of the semiconductor substrate material.
  • SCR space charge regions
  • the number N of generated pn junctions must be at least N ”(cV) 2/3 , where V -volume of the semiconductor base (ie, it is preferable that N ′′ (cV)).
  • N ′′ (cV) individual small p-p junctions with SCR are located in geometrically small areas of the semiconductor substance (base or substrate), the overwhelming majority of which are pure or superclear zones or clusters.
  • Velichi- on k m - 1 / cv a , v a is the atomic volume of the material.
  • individual, small in geometric dimensions, pn junctions are located in geometrically small in size areas of the semiconductor substance, the vast majority of which
  • Such a multielement PEC of a beam structure is a system with a large number of separate, preferably of the same type of elements operating in parallel, individual groups of which have the same performance characteristics. In accordance with the law of large numbers, the total performance characteristics of such a solar cell are very stable.
  • Each term in this sum is a random variable having the same distribution function of currents, with a mathematical expectation r 0 and variance ⁇ x 2 .
  • the random variable / ' has a normal distribution. Therefore, with a confidence probability of 0.99, the values of / ' are in the following confidence nom interval
  • a large number of localized individual single-type pn junctions leads to the appearance of an unexpected phenomenon in the PEC structure: to the appearance of a delocalization effect or “broom effect”, i.e. phenomena opposite to the known beam effect (see the beam effect below in the description).
  • a substantially smaller photocurrent ⁇ will pass through each separate geometrically small discrete pn junction that is substantially smaller than i (i ⁇ ⁇ ), and moreover, as ⁇ -> oo, the current to p -th transition I - * ⁇ , where ⁇ is an infinitesimal quantity.
  • the pn junction, small in geometric dimensions, or a group of junctions fall into the zone of a dangerous defect, this defect will not only be shunted, but will not be dangerous either (see Figs. 1 and 2).
  • the reverse dark saturation current due to the decrease in the junction area, also substantially decreases.
  • ap t is the number of groups of pn junctions with a durability of r,. Since t s »t 0 , where r 0 is the average durability of a single-junction PEC, the average durability t of a multi-element PEC will be much greater than the average durability of a single-junction PEC, i.e. t »t 0 . If a multi-element solar cell is used up to the failure of all p-p
  • the average durability of a multi-element (beam) PEC is much greater than the average durability of each of its pn junctions, and the spread in the values of the durability of a multi-element PEC is the smaller the more elements it consists of. This leads to an unexpected and substantial increase in the time of guaranteed operability of multi-element beam PECs compared to single-element ones (see Fig. Z.).
  • the cost of silicon depends on the degree of purification exponentially and instead of, for example, silicon with a purity of 99.9999 use silicon with a purity of 99.99, then we can reduce the cost of the FEP substrate by two orders of magnitude.
  • Another option, equivalent to cleaning the used semiconductor substance, is to reduce the geometric scale of the sample, for example, the thickness of the substrate on which the converter is formed.
  • a third group of defects belonging to the most dangerous characteristic defects — macrocracks with a dimension of 1000–10,000 nm (or more) is cut off in the semiconductor substrate.
  • the design of the beam transition proposed by the authors makes it possible to use base material with a high content of defects for the manufacture of photovoltaic cells and other high-voltage transducers (for example, power diodes, transistors, thyristors, etc.).
  • high-voltage transducers for example, power diodes, transistors, thyristors, etc.
  • Example 1 Consider the structure and operation of a high-power silicon high-voltage standard diode of the same area A 2 with one large solid, the so-called by a linear p – ⁇ junction and a beam diode, consisting of N> 1 discrete diodes integrated into a current unit, formed on substrates with the same defect density.
  • the resistance of the base R depends on its specific resistance p, thickness W b and area A 2 and is determined 2
  • the thickness W b of the base and the degree of doping are selected so that the maximum breakdown voltage is 1.5 to 2 times higher than the breakdown voltage due to the maximum value of the tension in the barrier layer, above which the valence bonds of the material break, t. e. irreversible destruction of the device.
  • the base resistivity must be at least 2.5 Ohm-cm, the SCR is 8.6 ⁇ m, however, based on the conditions of the mechanical strength of the substrate, its thickness is 200-250 ⁇ m .
  • a deep 20–30 ⁇ m high-temperature diffusion of donor and acceptor impurities is carried out, so that the thickness of the undoped body of the base W of the rectifier diode is about 150–200 ⁇ m.
  • the power allocated to the diode for heating in static mode with forward bias will be 140 watts.
  • the diode transitions from open to closed, i.e. from modulated resistance to unmodulated under simultaneous exposure to both high voltage and current.
  • the pulse power is several times higher than the static one, which causes local overheating in the area of the defect.
  • the defect being the center of current generation and the region of the reduced maximum allowable field strength, is also the center of increased danger.
  • the current density (line 11a of Fig. 4) in the defect region is higher than in the remaining areas of the diode.
  • Parallel combination of N elements into a current node reduces the overall resistance etching as shown in Fig. 6.
  • the individual elements of the diode with a size of 10x10 ⁇ m 2 are placed in a matrix with a gap of 90 ⁇ m, then their number in the matrix with an area of 1x1 cm will be about 14400 pcs.
  • United by a parallel connection into a current node they form a beam diode with an ohmic resistance of the Poison ⁇ 0.085 Ohm, which is more than 5.5 times lower than the ohmic resistance of the base of a solid diode. With the same degree of modulation of the base conductivity, its resistance will be 0.0024 Ohms.
  • the time associated with the barrier capacity switching from closed to open is determined by due to the lower values of both components, it will provide a sharp switching front, and, consequently, a more short-term effect of the pulse on the defect.
  • the front of switching the diode from open to closed is determined by the rate of recombination of the charge accumulated in the base. Its relaxation time is determined by the lifetime of minority charge carriers: the shorter the lifetime, the lower the relaxation time and the steeper the locking front. Life time management is carried out by various methods, for example, gold diffusion or irradiation. In both cases, this leads to a loss of the diffusion length of minority carriers, i.e. loss of the proportion of carriers injected in the direct mode of operation, and, consequently, to an increase in dynamic resistance and the power allocated to the diode at the time of switching on.
  • the substrate is filled in any known manner with geometrically small (size D — ⁇ , where ⁇ is an infinitesimal value, preferably nanoscale) discrete p- ⁇ transitions in a sufficiently large amount ( ⁇ — nu), then defects due to the small size of p- ⁇ junctions will be blocked or they will be non-hazardous.
  • the beam transition is a statistical sample of N geometrically small elementary p- ⁇ junctions.
  • a statistical sample or a beam obeys the mathematical law of large numbers, according to which the scatter and dispersion of any physical characteristic in such a statistical beam decreases, and the more elements N are in the beam, the smaller the dispersion and the higher the stability of the physical quantity and vice versa .
  • the smaller the geometric size of the constituent element in the beam i.e.
  • the beam effect does not occur and does not occur (see the description of the photoelectric converter and battery below).
  • the delocalization effect (or otherwise, the “broom effect”) of current or other power or energy loads allows currents (or other energy or power loads) with ultrahigh specific densities to pass through PEC or PP.
  • the saturation current decreases significantly (due to the large number of p- ⁇ junctions and their small area), and the output photocurrent and power characteristics increase significantly as a result (Fig. 10 and Fig. 11) .
  • a beam PEC Key to the invention of a beam PEC is the beam effect or the effect of enhancing physical characteristics in the beam structure. It is realized by connecting geometrically small individual single-type individual components of transitions with a volume (or region) per one pn junction less than (preferably much less) a volume or region per one type, the most dangerous and dominant type of defect in the structure of the substrate with the number N »cV 2 3 .
  • the linear transverse dimension 1 should be less than the transverse size of the macrocrack Lmact (1 P ⁇ Lmact), or alternatively, so that 1 R is smaller than the transverse size microcracks LMT (n ⁇ LT), and most preferably, the linear dimension 1 P is equal to or less than the transverse size of the submicrocracks LCMT On ⁇ LCMT).
  • N pn junctions ensuring the presence of a large number of defect-free pn junctions, should be much larger than (c) 2c , i.e. N »(cV) 2/3 , where V is the volume of the semiconductor material, and c is the defect concentration.
  • the geometric dimensions of the pn junctions are smaller than the volume (or the transverse size of the region) of the CMT or equal to the volume (or the transverse size of the region) of the CMT, the transverse geometrical size of the region per one pn junction should be in the range of 1-100 nm.
  • the distances between discrete pn junctions in the beam PEC should be commensurate with the diffusion length of the generated minority charge carriers (NNZ), but at least more (preferably much more) of the transverse geometrical size of the region, which is the most dangerous characteristic dominant type of defect, in order to reduce the likelihood of the pn junction encountering a defect or impurity.
  • FIG. 13 shows the data of the parallel connection of two continuous standard single-junction photomultipliers with a large area of pn junctions (4 cm 2 ).
  • a beam photomultiplier consists of N »l geometrically small individual single-type (identical) pn junctions connected in parallel in the internal circuit and forming one or several current nodes with the help of opposite current conductors.
  • the number of transitions is N— * ao (where N is an integer that is much greater than 1 and it is preferable that N »1000 or, 10,000, 100,000,000, 1,000,000, 1,000,000,000, t, i.e., the larger the number N, the better the gain effect in the beam and the higher the PEC characteristics)
  • geometrically small individual p- ⁇ transitions of the same type with SCR should be smaller than the geometrical size or volume (or transverse dimensions) of a characteristic type of macrocrack (MakT) that dominates in a semiconductor base, preferably so that they are smaller than the volume (or transverse size) of the MT microcrack, or the SMT submicrocrack, and must be located between opposite current contacts from among M> 2.
  • the data are presented separately and collected in the form of a battery of two separate beam elements connected in parallel between opposite current contacts. In practice, when assembling cells into a battery or module, both serial and parallel connections are used.
  • FIG. 13 shows data on defect-free and defective cells and the data of these two cells combined into a battery through a parallel circuit.
  • the defective sample is neutralized in the battery.
  • An unexpected effect is observed in the battery: the total specific power and efficiency has become the power of each individual element. If the power of individual elements was 26 mW / cM and 70 mW / cm ", and the efficiency was 5.2% and 14%, respectively, then after combining into a battery, the specific power became 75 mW / cm, and the efficiency increased to 15%.
  • the specific total power of the elements combined into a battery is summed up and becomes even the best defect-free element.
  • the total specific power of beam batteries becomes greater in value than the specific power of a defect-free element, which has the greatest value.
  • the total efficiency in a battery of beam PECs increases in comparison with the values of the efficiency of individual constituent elements. This is an essential result for practice. This behavior of defective and defect-free cells in the battery indicates that, in the beam PECs, defects, as was noted above, due to the large number of N p- ⁇ junctions, their small size (i.e., localization of the junction), and delocalization processes photocurrent and heat, become not dangerous, or are shunted.
  • the total internal resistance in a battery of beam PECs decreases and, therefore, there are fewer losses in resistance and the efficiency of the beam battery increases.
  • the decrease in internal resistance occurs both due to the parallel connection of a large number of small individual single-type p- ⁇ junctions and a decrease in the total resistance in a parallel circuit (see Fig. 6), as well as due to a large spread of resistance.
  • the conducted experimental studies show that the smaller the geometric size of the transition, the greater the statistical spread of the resistances of the p- ⁇ junctions. As the experiment shows, in a statistical sample of a large number of small transitions, at least one of the values is close to zero.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Electrodes Of Semiconductors (AREA)
  • Photovoltaic Devices (AREA)
  • Chemical Vapour Deposition (AREA)
  • Thyristors (AREA)

Abstract

The invention pertains to the field of semiconductors and more precisely relates to devices and arrangements for semiconductor junctions formed when contacting two semiconductors (a p-n junction when they have a different conductivity and heterojunction when they have a different chemical structure) or when contacting a semiconductor with a metal (Schottky junction), to methods for realizing the same, to electromagnetic-radiation converters, and to other semiconductor apparatuses containing such junctions. The method for making a beam junction on a semiconductor substrate comprises forming N>1 separate single-type junctions, connecting the same into a parallel circuit using current electrodes, wherein the volume of each single-type junction is selected so as to be smaller than the volume containing the most dangerous characteristic dominant defect in the semiconducting base. The construction thus obtained and the junction structure are resistant to the influence of chaotically distributed defects in the semiconductor substrate, and the presence of such defects does not alter the electric parameters of semiconductor apparatuses.

Description

Способ изготовления пучкового перехода, пучковый преобразователь электро- магнитного излучения Изобретение относится к полупроводниковой технике, а более конкретно - к уст- ройствам и конструкциям полупроводниковых переходов, образующихся при контакте двух пол) проводников (ρ-n перехода в случае их разных проводимостей и гетеропере- хода при разном их химическом строении) или контакте полупроводника с металлом (переход Шотки), к способам их выполнения, а также к преобразователям электромаг- нитного излучения, а также другим полупроводниковым приборам, содержащим такие переходы.  A method of manufacturing a beam transition, a beam converter of electromagnetic radiation The invention relates to a semiconductor technique, and more particularly, to devices and constructions of semiconductor junctions formed upon the contact of two floor) conductors (ρ-n junction in case of different conductivities and heterojunctions stroke for different chemical structures) or contact of a semiconductor with a metal (Schottky transition), to methods for their implementation, as well as to electromagnetic radiation converters, as well as other semiconductors ovym apparatus containing such transitions.
В настоящее время для изготовления полупроводниковых приборов применяется монокристаллический кремний, вьфащенный по методу Чохральского или методом зонной плавки. Специфика работы этих приборов, как правило - в режиме переключе- ния при сочетании высоких смещений и плотностей токов, требует применения крем- ния с высокой степенью очистки (содержание примесей меньше 10"8) и низкой плотно- стью дислокаций, т.н. полупроводниково - чистого кремния. At present, for the manufacture of semiconductor devices, monocrystalline silicon is used, embossed according to the Czochralski method or by the zone melting method. The specifics of the operation of these devices, as a rule, in the switching mode with a combination of high displacements and current densities, requires the use of silicon with a high degree of purification (impurity content less than 10 "8 ) and a low dislocation density, the so-called semiconductor - pure silicon.
Известны специальные исследования (см. Фаренбрух А., Бьюб 3. «Солнечные элементы: Теория и эксперимент» Москва, Энергоатомиздат, 1987г., 280 с.) для выде- ления отдельной марки «солнечного» кремния, критерием качества которого является время жизни, а не требования высокой очистки и малой концентрации дефектов, предъявляемые к кремнию, идущему на изготовление полупроводниковых приборов.  Special studies are known (see Farenbruch A., Bube 3. “Solar cells: Theory and experiment”, Moscow, Energoatomizdat, 1987, 280 p.) To single out a separate brand of “solar” silicon, the quality criterion of which is the lifetime, and not the requirements of high purification and low concentration of defects imposed on silicon going to the manufacture of semiconductor devices.
Содержание примесей "солнечного" кремния лежит в диапазоне 10"4 .. 10"7, что определяет его стоимость в 10-15 раз ниже полупроводниково - чистого кремния. Внутри диапазона "солнечного" кремния стоимость, в зависимости от степени очистки и способа получения, различается более, чем в 5 раз. The content of "solar" silicon impurities lies in the range 10 "4 .. 10 " 7 , which determines its cost 10-15 times lower than semiconductor-pure silicon. Within the range of "solar" silicon, the cost, depending on the degree of purification and the method of preparation, differs by more than 5 times.
В целом, стоимость кремния от степени очистки зависит экспоненциально. По- этому высокая стоимость кремния и операций по его .обработке стимулировали разви- тие других методов выращивания кристалла в виде лент, а также применение поликри- сталлического кремния и мультикремния.  In general, the cost of silicon depends on the degree of purification exponentially. Therefore, the high cost of silicon and its processing operations stimulated the development of other methods of growing crystals in the form of ribbons, as well as the use of polycrystalline silicon and multisilicon.
Наличие различных дефектов или примесей в полупроводниковой субстанции (материале) влияет на время жизни неосновных носителей зарядов (ННЗ), генериро- ванных под действием падающего электромагнитного излучения (ЭМИ), а также на стойкость электрофизических, в т.ч. механических характеристик фотоэлектрических преобразователей (ФЭП) и других полупроводниковых приборов (ПП), выполненных на этих материалах, к воздействию различных факторов (электромагнитной радиации, температуры, токовых нагрузок и др. ). В итоге снижаются долговечность и время га- рантированной работоспособности ФЭП и других ПП. К примеру, время гарантирован- ной работоспособности и долговечность высокоэффективных ФЭП в настоящее время составляет по разным оценкам не более 30-40 лет. The presence of various defects or impurities in a semiconductor substance (material) affects the lifetime of minority charge carriers (NEC) generated by baths under the influence of incident electromagnetic radiation (EMP), as well as on the resistance of electrophysical, including mechanical characteristics of photovoltaic converters (FEC) and other semiconductor devices (PP) made on these materials, to the influence of various factors (electromagnetic radiation, temperature, current loads, etc.). As a result, the durability and time of the guaranteed operability of FEP and other PPs are reduced. For example, the time of guaranteed operability and the longevity of highly efficient solar cells are currently estimated to be no more than 30–40 years.
Увеличение долговечности и времени гарантийной работоспособности ФЭП при- вело бы к существенному увеличению суммарной вырабатываемой мощности и к мно- гократному удешевлению стоимости вырабатываемой электроэнергии. В самом деле, если увеличить долговечность фотоэлектрических преобразователей, к примеру, в 10 раз, то даже при одинаковом КПД они выработают за время своего существования в 10 раз больше электроэнергии, что эквивалентно удешевлению энергии примерно в 10 раз.  An increase in the durability and time of guarantee operability of solar electric power would lead to a significant increase in the total generated power and to a significant reduction in the cost of the generated electricity. In fact, if you increase the durability of photovoltaic converters, for example, by 10 times, then even with the same efficiency they will generate 10 times more electricity during their lifetime, which is equivalent to about 10 times cheaper energy.
Эффективность преобразования энергии солнечными элементами решающим об- разом зависит от наличия и концентрации дефектов в полупроводниковой базе, влияю- щих на время жизни неосновных носителей заряда (ННЗ) в активных слоях. С ростом времени жизни увеличивается не только величина тока короткого замыкания, но и на- пряжение холостого хода, являющееся следствием уменьшения обратного тока насы- щения.  The efficiency of energy conversion by solar cells in a decisive manner depends on the presence and concentration of defects in the semiconductor base, which affect the lifetime of minority charge carriers in the active layers. With an increase in the lifetime, not only the short circuit current increases, but also the open circuit voltage, which is a consequence of a decrease in the saturation reverse current.
В полупроводниковой технологии дефекты условно классифицируются на две группы: структурные (дислокации, междоузельные атомы, вакансии, двойники и мало- угловые границы зерен) и примеси (чужеродные атомы внедрения или замещения). Часто в результате слияния нескольких дефектов или взаимодействия слияния чуже- родных примесей со структурными дефектами образуются дефектные комплексы больших размеров. Дефекты могут быть как электрически активными, так и неактив- ными.  In semiconductor technology, defects are conditionally classified into two groups: structural (dislocations, interstitial atoms, vacancies, twins and small-angle grain boundaries) and impurities (foreign interstitial or substitutional atoms). Often as a result of the fusion of several defects or the interaction of the fusion of foreign impurities with structural defects, large defect complexes are formed. Defects can be either electrically active or inactive.
В общем случае полупроводниковая субстанция (материал, подложка, база), на- пример, из кремния содержит набор (или спектр) дефектов больших и малых размеров, под которым понимаются всякого рода примеси, несовершенства структуры, разрьшы сплошности (субмикротрещины, микротрещины), разрьшы химических и межмолеку- лярных связей, неоднородности структуры и их границы, дислокации и т.д. Дефекты, как правило, имеют произвольную форму и конфигурацию, которые расположены на крае, поверхности и в объеме образца, распределенные случайно и хаотично. In the general case, a semiconductor substance (material, substrate, base), for example, made of silicon, contains a set (or spectrum) of defects of large and small sizes, which are understood as all kinds of impurities, structural imperfections, continuity fractures (submicrocracks, microcracks), fractures chemical and intermolecular bonds, heterogeneity of the structure and their boundaries, dislocations, etc. Defects as a rule, they have an arbitrary shape and configuration, which are located on the edge, surface and in the volume of the sample, distributed randomly and randomly.
По масштабному фактору дефекты, имеющиеся в твердых телах, условно разде- ляются на три класса (см., например, Регель В. Р., Слуцкер А.И., Томашевский Э.Е. /Кинетическая природа прочности твердых тел. М.: изд. Наука, 1974, 560 с; Tsoi В., Kartashov E.M. and Shevelev V. V. The Statistical Nature of Strength and Lifetime in Polimer Films and Fibers. Utrecht-Boston. Brill Academic Publishers.VSP. 2004. 522 p.): субмик- ротрещины (CMT), имеющие поперечный размер 1-100 нм (0,001-0,1 мкм) микротре- щины (МТ) с поперечным размером 100-1000 нм (0,1 - 1 мкм ) и макротрещины (МакТ) с поперечным размером 1000 - 10000 нм (1-10 мкм) и более. В реальных твердых телах содержится целый набор или спектр дефектов структуры материала, которые статисти- чески имеют дискретное распределение по размерам и степени опасности. Функция распределения дефектов носит полимодальный характер. При этом наиболее опасными типами дефектов в структуре материала являются дефекты с самыми большими харак- терными размерами. Эти же дефекты яв.шотся превалирующими или доминирующими в теле базы полупроводника.  According to the scale factor, the defects present in solids are conditionally divided into three classes (see, for example, Regel V.R., Slutsker A.I., Tomashevsky E.E. / Kinetic nature of the strength of solids. M: ed.Nauka, 1974, 560 pp .; Tsoi B., Kartashov EM and Shevelev VV The Statistical Nature of Strength and Lifetime in Polimer Films and Fibers. Utrecht-Boston. Brill Academic Publishers. VSP. 2004. 522 p.): submic- cracks (CMT) having a transverse size of 1-100 nm (0.001-0.1 μm) microcracks (MT) with a transverse size of 100-1000 nm (0.1-1 μm) and macrocracks (MakT) with a transverse size of 1000 - 10000 nm (1-10 microns) and more. Real solids contain a whole set or spectrum of defects in the structure of the material, which statistically have a discrete distribution of size and degree of danger. The defect distribution function is polymodal. Moreover, the most dangerous types of defects in the structure of a material are defects with the largest characteristic dimensions. The same defects are predominant or dominant in the body of the semiconductor base.
В указанной выше полупроводниковой субстанции (материале) есть зоны не только с дефектами или примесями, но и зоны особой чистоты, где нет дефектов. При- чем, чем выше будет степень очистки такой субстанции, тем больше в нем будет облас- тей с чистыми или сверхчистыми зонами, в которых вовсе отсутствуют дефекты. В лю- бом теле есть зоны с дефектами и зоны без дефектов. При этом, чем меньше рассматри- ваемая зона или кластер, тем степень ее чистоты выше. Это потому, что большие де- фекты или примеси из-за большой размерности (масштаба) в них не могут поместиться. В идеальных образцах материалов дефекты отсутствуют. В целом, содержание дефек- тов в образце зависит от технологически особенностей формирования и предыстории его изготовления.  In the aforementioned semiconductor substance (material) there are zones not only with defects or impurities, but also zones of high purity, where there are no defects. Moreover, the higher the degree of purification of such a substance, the more there will be areas with clean or ultrapure zones in which there are no defects at all. Any body has zones with defects and zones without defects. Moreover, the smaller the zone or cluster under consideration, the higher its purity. This is because large defects or impurities due to the large dimension (scale) cannot fit into them. In ideal samples of materials, there are no defects. In general, the defect content in the sample depends on the technological features of the formation and the history of its manufacture.
В сравнительно больших (относительно наибольшего характерного масштаба, на котором встречается соответствующий тип дефекта структуры) по геометрическим размерам (или масштабам) образцах, которыми являются стандартные полупроводни- ковые пластины-подложки ФЭП имеется весь указанный набор CMT, МТ и МакТ. Под характерным масштабом, на котором встречается имеющийся в материале соответст- вующий тип дефекта структуры, далее понимается величина, равная корню кубическо- му из величины объема материала, приходящегося на этот дефект. В свою очередь объ- ем материала, приходящийся на дефект структуры данного типа, равен величине, об- ратной объемной концентрации дефектов структуры данного типа в материале. Comparatively large (with respect to the largest characteristic scale, on which the corresponding type of structural defect is encountered) samples with geometrical sizes (or scales), which are standard semiconductor wafers of PEC substrates, have the entire indicated set of CMT, MT, and MakT. By the characteristic scale at which the corresponding type of structural defect is present in the material, hereinafter, we mean the value equal to the cubic root of the volume of the material attributable to this defect. In turn, the volume of material per structural defect of a given type is equal to the reciprocal of the volume concentration of structural defects of this type in the material.
Современный стандартный .ФЭП представляет сплошной однопереходный диод с большой площадью металлургической границы и соответственно p-η перехода, кото- рый формируется на полупроводниковых пластинах-подложках геометрически боль- ших размеров. При этом пгарина переходного слоя (или перехода, или ОПЗ) достигает от 0 до 300 нм (0,3 мк). Ширина ОПЗ зависит от концентрации легирующей примеси, интенсивности падающего излучения или падающей нагрузки и др. факторов. Выпус- каемые промышленностью стандартные диоды, фотодиоды, светодиоды и др. полупро- водниковые приборы (1111) также относятся к однопереходным со сравнительно боль- шими геометрическими размерами по сравнению с наибольшим характерным масшта- бом, на котором встречаются имеющиеся в них дефекты структуры, или же большой сплошной площадью металлургической границы. В настоящее время стандартная кремниевая пластина для изготовления ФЭП имеет, к примеру, конфигурацию квадрата размером 156 мм х156 мм и толщиной 200 мкм, или круглую пластину диаметром 150 мм или псевдоквадрата, имеющего такие же большие размеры сторон и толщины.  The modern standard. PEC represents a continuous single-junction diode with a large metallurgical boundary and, accordingly, a p-η junction, which is formed on geometrically large semiconductor wafer substrates. At the same time, the margarine of the transition layer (or transition, or SCR) reaches from 0 to 300 nm (0.3 microns). The width of the SCR depends on the concentration of the dopant, the intensity of the incident radiation or incident load, and other factors. Industry-issued standard diodes, photodiodes, LEDs, and other semiconductor devices (1111) also belong to single-junction with relatively large geometric dimensions compared to the largest characteristic scale at which structural defects are found in them, or the same large continuous area of the metallurgical border. Currently, a standard silicon wafer for the manufacture of photovoltaic cells has, for example, a configuration of a square of 156 mm x 156 mm and a thickness of 200 μm, or a round plate with a diameter of 150 mm or a pseudo-square having the same large sizes of sides and thickness.
В целом, полупроводниковая подложка характеризуется хаотичным и неоднород- ным распределением, как легирующей примеси, так и чужеродных дефектов и приме- сей, определяемых степенью очистки кремния. Естественно при формировании на большой по площади подложки единичного сплошного перехода весь набор дефектов (СМТ, МТ и МакТ) окажется в зоне перехода, т.е в области пространственных зарядов (ОПЗ). Наличие дефектов в структуре ОПЗ приводит к снижению стойкости и к дегра- дации электрофизических характеристик ПП, включая вольтамперные, а также к сни- жению их долговечности и времени гарантированной работоспособности, а в итоге снижает эффективность преобразования ПП,  In general, a semiconductor substrate is characterized by a chaotic and inhomogeneous distribution of both dopant and foreign defects and impurities, determined by the degree of purification of silicon. Naturally, when a single continuous transition is formed over a large substrate area, the entire set of defects (SMT, MT, and MakT) will appear in the transition zone, i.e., in the region of space charges (SCR). The presence of defects in the structure of the SCR leads to a decrease in the resistance and to degradation of the electrophysical characteristics of the PP, including current-voltage ones, as well as to a decrease in their durability and the time of guaranteed operability, and ultimately reduces the conversion efficiency of the PP,
Наиболее близким аналогом заявленного изобретения являются заявленные ранее авторами данного изобретения переходы в пучковых преобразователях электромагнит- ного излучения, в частности, конструктивные решения с разрывом сплошности одно- переходного п слоя и большим количеством геометрически малых по размерам перехо- дов (см., например, пат. RU 2355066 С2). Недостатком этих решений являлось то, что в них не принимались во внимание дефекты, которые содержатся в любом полупровод- никовом материале. В этой связи основной целью настоящего изобретения является создание и вы- полнение такой конструкции и структуры переходов, для которой наличие хаотично распределенных дефектов в полупроводниковой подложке было бы безразлично и не сказывалось на электрических параметрах ФЭП или др. ПП. The closest analogue of the claimed invention are transitions previously declared by the authors of this invention in beam converters of electromagnetic radiation, in particular, structural solutions with a discontinuity in the continuity of a single-transition n layer and a large number of geometrically small transitions (see, for example, Pat. . RU 2355066 C2). The disadvantage of these solutions was that they did not take into account defects that are contained in any semiconductor material. In this regard, the main objective of the present invention is the creation and implementation of such a design and transition structure, for which the presence of randomly distributed defects in the semiconductor substrate would be indifferent and would not affect the electrical parameters of the photomultiplier or other PP.
Указанная цель достигается при помощи способа изготовления пучкового перехо- да, в котором на полупроводниковой подложке вьшолняют N>1 отдельных однотипных переходов, объединяют их в параллельную цепь посредством токовых электродов, и в котором согласно первому аспекту изобретения объем каждого однотипного перехода, выбирают меньше объема, содержащего наиболее опасный характерный доминирую- ший дефект в полупроводниковой базе.  This goal is achieved using a method of manufacturing a beam junction, in which N> 1 individual single-type junctions are made on a semiconductor substrate, they are combined into a parallel circuit using current electrodes, and in which, according to the first aspect of the invention, the volume of each single-junction is chosen less than the volume, containing the most dangerous characteristic dominant defect in the semiconductor base.
В частном предпочтительном случае число переходов N выбирают из соотноше- ния N > Shck, где S— рабочая площадь поверхности полупроводниковой подложки, на которой формируются переходы, h— ширина p-η перехода, с - объемная концентрация дефектов или примесей, к = 2,3, ...,кт а величина кт = l/cva , va— атомный объем материала, 1/с - объем, приходящийся на один дефект. In the particular preferred case, the number of transitions N is selected from the relation N> Shck, where S is the working surface area of the semiconductor substrate on which the transitions are formed, h is the width of the p-η transition, c is the volume concentration of defects or impurities, k = 2, 3, ..., k r and the value for t = l / cv a, v a - atomic volume of material 1 / c - the volume per one defect.
Предпочтительно расстояние между отдельными однотипными переходами больше поперечного размера наиболее опасного характерного доминирующего типа дефекта в полупроводниковой базе. Preferably, the distance between the individual transitions of the same type is greater than the transverse dimension of the most dangerous characteristic dominant type of defect in the semiconductor base.
Расстояние между отдельными однотипными p-η переходами может быть вы- брано менее удвоенной диффузионной длины.  The distance between individual p-η junctions of the same type can be chosen to be less than twice the diffusion length.
В частном случае число переходов N выбирают из соотношения составляет N > (cV)2/3, где с -объемная концентрация дефектов, а V- объем полупроводниковой базы. In the particular case, the number of transitions N is chosen from the relation N> (cV) 2/3 , where c is the volume concentration of defects and V is the volume of the semiconductor base.
Предпочтительно толщину подложки выбирают менее 60 мкм.  Preferably, a substrate thickness of less than 60 microns is chosen.
Указанная цель также достигается в пучковом преобразователе электромагнит- ного излучения, который содержит по крайней мере один пучковый переход, выпол- ненный на полупроводниковой подложке в соответствии с вышеописанным способом.  This goal is also achieved in a beam converter of electromagnetic radiation, which contains at least one beam transition made on a semiconductor substrate in accordance with the above method.
С учетом дефектной структуры полупроводниковой подложки, новым конструк- тивным решением является пучковый переход, состоящий из достаточно большого ко- личества геометрически малых, по сравнению с наибольшим характерным масштабом, на котором встречаются имеющиеся в полупроводниковой подложке дефекты структу- ры, размеров элементарных дискретных переходов, объединенных с помощью проти- воположных токовых электродов в параллельную цепь, причем меньших по размеру, чем характерный геометрический размер наиболее характерного опасного домини- рующего типа дефекта в полупроводнике. Под малыми геометрическими размерами элементарного дискретного перехода далее понимается малость всех характерных гео- метрических размеров дискретного перехода по сравнению с наименьшим характерным масштабом, на котором встречаются имеющиеся в полупроводниковой подложке де- фекты структуры. Из-за геометрически малых размеров дискретного перехода большой (больший, чем геометрический размер перехода) по размеру дефект не сможет попро- сту поместиться в маленьком по объему или области занимаемого переходом. Taking into account the defective structure of the semiconductor substrate, a new constructive solution is the beam transition, which consists of a sufficiently large number of geometrically small, compared with the largest characteristic scale, on which there are structural defects in the semiconductor substrate, sizes of elementary discrete transitions, united by of opposite current electrodes in a parallel circuit, and smaller in size than the characteristic geometric size of the most characteristic dangerous dominant type of defect in the semiconductor. The small geometric dimensions of the elementary discrete transition are further understood to mean the smallness of all the characteristic geometric dimensions of the discrete transition compared to the smallest characteristic scale at which structural defects existing in the semiconductor substrate are encountered. Due to the geometrically small sizes of the discrete transition, a large (larger than the geometrical size of the transition) size defect cannot simply fit in a small volume or region occupied by the transition.
Кроме того, из-за малых геометрических размеров переходов их количество в по- лупроводниковой базе чрезвычайно велико, (см. далее). Тогда только малая их часть от их общего числа будет сформирована на дефектах структуры. Однако все они будут шунтированы достаточно большим количеством переходов, сформированных в безде- фектных областях полупроводниковой базы, из-за того, что все они объединены в па- раллельную цепь (в пучок) с помощью противоположных токовых контактов. Это по- добно тому, как в механическом тросе (канате, пучке), если один или группа состав- ляющих элементов троса будут дефектными или слабыми и выйдут из строя, то осталь- ные соседние, прочные, которых намного больше, возьмут на себя нагрузку и заблоки- руют эти слабые или дефектные элементы.  In addition, due to the small geometric dimensions of the transitions, their number in the semiconductor base is extremely large (see below). Then only a small part of their total number will be formed on structural defects. However, all of them will be shunted by a sufficiently large number of junctions formed in the defect-free regions of the semiconductor base, due to the fact that they are all combined into a parallel circuit (into a bundle) using opposite current contacts. This is similar to that in a mechanical cable (rope, bundle), if one or a group of components of the cable are defective or weak and fail, then the rest of the neighboring, strong, which are much larger, will take on the load and block these weak or defective items.
Как будет ниже показано, такое конструктивное устройство пучкового перехода фактически нейтрализует в полупроводниковой базе или материале воздействие дефек- тов без их устранения с объема, т.е. очистки. Кроме того, пучковое строение перехода обеспечивает и существенно увеличивает стойкость к деградации электрофизических характеристик самих переходов и ПП на их основе, а также на несколько порядков уве- личивает надежность, долговечность и время гарантированной работоспособности пе- реходов и ФЭП и др. 1111 к фактору внешнего воздействия - температуры, интенсивно- сти облучения, токовых нагрузок и т.д., а также позволяет работать на материале со сверхмалыми временами жизни генерированных зарядов, что эквивалентно увеличе- нию их времени жизни.  As will be shown below, such a structural device of the beam transition actually neutralizes the effect of defects in the semiconductor base or material without eliminating them from the volume, i.e. cleaning up. In addition, the beam structure of the transition provides and significantly increases the resistance to degradation of the electrophysical characteristics of the transitions themselves and the PPs on their basis, and also increases the reliability, durability and time of the guaranteed operability of the transitions and photomultipliers, etc. 1111 to the external factor exposure - temperature, irradiation intensity, current loads, etc., and also allows you to work on material with ultra-small lifetimes of generated charges, which is equivalent to an increase in their lifetime no.
Предлагаемый пучковый переход конструктивно прост, эффективен, технологи- чен и более экономичен по сравнению с аналогами в уровне техники.  The proposed beam transition is structurally simple, efficient, technologically advanced and more economical in comparison with analogues in the prior art.
Переходы могут быть образованы при контакте двух полупроводников разных типов проводимости (ρ-n переход), при контакте полупроводников с различным хими- ческим строением (гетеропереход) или при контакте металла с полупроводником (пе- реход Шотки). Поэтому, в дальнейшем, для простоты изложения будет применяться термин «переход» или « р-п переход», имея в виду, что закономерности и явления, от- носящиеся к р-п переходам также применимы к гетеропереходам и переходам Шотки. Применение конструкций пучковых дискретных р-п переходов с геометрически малы- ми размерами для формирования ФЭП или др. ПП позволяет использовать полупро- водниковый материал не высокой степени очистки. Transitions can be formed upon contact of two semiconductors of different types of conductivity (ρ-n junction), upon contact of semiconductors with different chemistries structural structure (heterojunction) or upon contact of a metal with a semiconductor (Schottky junction). Therefore, in the future, for simplicity of presentation, the term “transition” or “pn transition” will be used, bearing in mind that the laws and phenomena related to pn transitions are also applicable to Schottky heterojunctions and transitions. The use of constructions of beam discrete pn junctions with geometrically small sizes for the formation of PECs or other PPs allows the use of a semiconductor material with a low degree of purification.
Изобретение поясняется далее более подробно со ссылкой на прилагаемые черте- жи, на которых изображено:  The invention is explained below in more detail with reference to the accompanying drawings, which depict:
- на фиг.1 - Принципиальная схема сплошного единичного перехода в стандарт- ном ФЭП (а) и пучковых переходов в пучковом ФЭП (Ь).  - in Fig. 1 - Schematic diagram of a continuous single transition in a standard photomultiplier (a) and beam transitions in a beam photomultiplier (b).
- на фиг.2 - Схема выхода из строя стандартного сплошного перехода (а) и ней- трализации дефектов пучковым переходом (Ь), а также схема локализации переходов;  - figure 2 is a diagram of the failure of a standard continuous transition (a) and neutralization of defects by a beam transition (b), as well as a scheme of localization of transitions;
- на фиг.З - Время гарантированной работоспособности одноэлементной (кривая 1) и многоэлементной (пучковой) структуры (кривая 2 ) образца, х- долговечность в с; - in Fig. H - Guaranteed performance time of a single-element (curve 1) and multi-element (beam) structure (curve 2) of the sample, x is the durability in s;
F- нагрузка в условных единицах; F - load in arbitrary units;
- на фиг.4 - Структура мощного высоковольтного стандартного диода с толщиной базы Wb, сформированная из одного сптошного (или линейного) р-п перехода площа- дью А2. - in Fig. 4 - Structure of a high-power high-voltage standard diode with a base thickness Wb, formed from one stable (or linear) pn junction with area A 2 .
- на фиг.5— Структура мощного высоковольтного пучкового диода площадью А2 с тол- щиной базы Wb состоящего из N>1 п+р" диодов площадью а2 каждый. - Fig. 5 — Structure of a high-power high-voltage beam diode of area A 2 with a base thickness Wb consisting of N> 1 n + p " diodes of area a 2 each.
- на фиг. 6 - Зависимость омического сопротивления базы мощного высоковольтного пучкового диода площадью А2=1 см2 с толщиной базы Wb = 200 мкм от числа N п+р" диодов. - in FIG. 6 - Dependence of the ohmic resistance of the base of a high-power high-voltage beam diode of area A 2 = 1 cm 2 with a base thickness W b = 200 μm of the number N p + p "of diodes.
- на фиг.7 - структура современного стандартного гомогенного ФЭП со сплошным единичным р-п переходом на фронтальной стороне и Т-образной траекторией движе- ния зарядов.  - Fig. 7 shows the structure of a modern standard homogeneous photomultiplier with a continuous single pn junction on the front side and a T-shaped charge path.
- на фиг.8 - γ-образная траектория движения зарядов в пучковом ФЭП с дискрет- ными р-п переходами.  - Fig. 8 shows a γ-shaped trajectory of the motion of charges in a beam photomultiplier with discrete pn junctions.
- на фиг.9 - Зависимость внутреннего сопротивления солнечных элементов R;nt от падающей мощности Pfan (Space - стандартный космического назначения ФЭП; SP- mono - стандартный высокоэффективный ФЭП фирмы Suny Power; а4_14-7 - пучковый ФЭП) - figure 9 - Dependence of the internal resistance of solar cells R; n t from the incident power P fa n (Space - the standard space purpose of the photomultiplier; SP- mono - Suny Power's standard high-performance photomultiplier; a4_14-7 - beam FEP)
- на фиг.10 - Вольт амперные характеристики пучковых и стандартных элемен- тов. {Падающая мощность 4000 - 4930 Вт/м2. Температура (40-80°С); 40°С - начало измерения, 80 °С - конец замера. а4_14-7 - пучковые элементы, коффициент поглоще- ния 55%, КПД = 24-30%. Space - стандартные космические, Россия, коэффициент по- глощения 92%, КПД = 8,1 - 10%). - figure 10 - Volt ampere characteristics of beam and standard elements. {Impact power 4000 - 4930 W / m 2 . Temperature (40-80 ° C); 40 ° С - the beginning of the measurement, 80 ° С - the end of the measurement. a4_14-7 - beam elements, absorption coefficient 55%, efficiency = 24-30%. Space - standard space, Russia, absorption coefficient 92%, efficiency = 8.1 - 10%).
- на фиг.11 - Кривые мощности пучковых и стандартных элементов. Падающая мощность 4000 - 4930 Вт/м2. Температура (40-80°С); 40°С - начало измерения, 80 °С - конец замера. а4_14-7 - пучковые элементы, коффициент поглощения 55%, КПД = 24-30%. Space - стандартные космические, Россия, коэффициент поглощения 92%, КПД = 8,1 - 10%). - figure 11 - Power curves of beam and standard elements. The incident power of 4000 - 4930 W / m 2 . Temperature (40-80 ° C); 40 ° С - the beginning of the measurement, 80 ° С - the end of the measurement. A4_14-7 - beam elements, absorption coefficient 55%, efficiency = 24-30%. Space - standard space, Russia, absorption coefficient 92%, efficiency = 8.1 - 10%).
- на фиг.12 - Зависимость удельно.й мощности p=f(U) от напряжения для стан- дартных однопереходных ФЭП с большими площадями переходов; падающая мощ- ность 500 мВт/см2. Коэффициент поглощения ФЭП составлял 98%. - Fig. 12 shows the dependence of the specific power p = f (U) on voltage for standard single-junction photomultipliers with large areas of junctions; incident power 500 mW / cm 2 . The photovoltaic absorption coefficient was 98%.
- на фиг.13 - Зависимость удельной мощности p=f(U) от напряжения для пучко- вых ФЭП согласно изобретения; мощность падающего излучения 500 мВт/см .  - in Fig. 13 - The dependence of the specific power p = f (U) on the voltage for the beam PECs according to the invention; incident radiation power 500 mW / cm.
Позициями на чертежах обозначены: 1 - , 2- , 3 - р" база, 4 - р+ база, 5 - п+ эмит- тер, 6 - п+р" переход, 7 - распространение ОПЗ в область эмиттера, 8а - распростране- ние ОПЗ в область базы при прямом смещении, 8Ь - распространение ОПЗ в область базы при обратном смещении, 9а - металлизация эмиттера 9Ь - металлизация базы, 10 - дефект, Па - линии тока в начале наработки, l ib - линии тока через дефект в момент пробоя, 12 - зона проплавления после пробоя, 13 - контактные окна, 14 - изолирующий диэлектрик, 15 - полупроводниковая база р типа проводимости; 16 - фронтальный п+ слой (эмиттер) с противоположным базе типом проводимости; 17 - фронтальный р-п+ переход; 18 - тыльный высоколегированный р+ слой с однотипным базе типом прово- димости; 19 - изотипный тыльный р+р переход; 20 - антирефлекторный слой; 21 - кон- тактное окно; 22 - металлизация фронтальной стороны; 23 - металлизация тыльной сто- роны; 24— падающее излучение; 25 - линии тока носителей заряда (электронов); 25-а инжекционно-рекомбинационная составляющая тока в контакте металл- полупроводник; 26а - бездефектный элемент, КПД = 14%; 27а- дефектный элемент, КПД= 9,6%; 28а- пучок (батарея) составленный из объединения в параллельную цепь двух элементов (26а и 27а) с большими площадями р-п переходов, КПД = 9%; 26Ь бездефектный элемент, КПД = 14%; 27Ь - дефектный элемент, КПД = 5,2%; 28Ь - бата- рея составленная из элемента 26Ь и 27Ь, КПД = 15%. The positions in the drawings indicate: 1 -, 2-, 3 - p " base, 4 - p + base, 5 - p + emitter, 6 - p + p " transition, 7 - SCR spread to the emitter region, 8a - spread - SCR in the base region with forward bias, 8b - SCR propagation in the base region with reverse bias, 9a - emitter metallization 9b - base metallization, 10 - defect, Pa - current lines at the start of the run, l ib - current lines through the defect in breakdown time, 12 — penetration zone after breakdown, 13 — contact windows, 14 — insulating dielectric, 15 — p-type semiconductor base; 16 - frontal n + layer (emitter) with the opposite type of conductivity; 17 - frontal rp + transition; 18 - back high-alloyed p + layer with the same type of conductivity type; 19 - isotype back p + p junction; 20 - antireflective layer; 21 - contact window; 22 - metallization of the front side; 23 - metallization of the back; 24 - incident radiation; 25 - streamlines of charge carriers (electrons); 25-a injection-recombination component of the current in the metal-semiconductor contact; 26a - defect-free element, efficiency = 14%; 27- defective element, efficiency = 9.6%; 28- bundle (battery) composed of a combination in a parallel circuit two elements (26a and 27a) with large areas of pn junctions, efficiency = 9%; 26b defect-free element, efficiency = 14%; 27b - defective element, efficiency = 5.2%; 28b - battery composed of cells 26b and 27b, efficiency = 15%.
Для правильного и однозначного понимания, а также единства терминологии в данном изобретении, в соответствии с уровнем развития техники (см. PCT/RU 2007/000301, RU2006140882/28(044652), Цой Б., Будишевский Ю.Д., Цой В.Э. /Солнечная энергетика: реальность и перспективыУ/Вестник Российской Академии ес- тественных наук. 2007, том 7, N°l, С.69 - 74) под пучком или стопой понимается мно- гоэлементная структура, образованная из числа N >1 (где N - целое число, стремящееся к бесконечно большой величине) отдельных однотипных индивидуальных элементов, расположенных параллельно друг с другом (или друг над другом) на поверхности (крае) и в объеме (или промежутке) и объединенных общим контактом. Элементами такой структуры (т.е. пучка, или стопы) могут быть монопленки, моноволокна, но- сители зарядов движущихся в электрическом поле, области проводимости в полупро- водниках, р-п переходы и др. Если пучок или стопа составлена из N монопленок, то та- кая многоэлементная структура имеет плоско-параллельное расположение элементов- пленок, имеющих поверхностные (краевые) и промежуточные (внутри объемные) слои. А если пучок составлен объединением N моноволокон, то такая многоэлементная структура имеет линейно-параллельное расположение элементов-волокон (аналогично механическому тросу), находящихся на поверхности (крае) и в объеме (промежутке). При выполнении многоэлементной структуры объединением (любым известным спо- собом) носителей зарядов, движущихся в электрическом поле, с N источников мы по- лучаем более общий суммарный поток (пучок) носителей зарядов. Изделия выполнен- ные параллельным объединением элементов в многоэлементную структуру двумя (или более) противоположными контактами названы пучковыми: пучковый переход (полу- ченный параллельным соединением N >1 переходов), пучковый резистор (полученный параллельным объединением из числа N >1 резистивных пленочных или волоконных элементов), пучковый диод (полученный объединением в параллельную электрическую цепь N >1 р-п переходов с областями пространственного заряда (ОПЗ)), пучковый тран- зистор (полученный объединением N >1 р-п переходов на коллекторе, эмиттере, базе в биполярных транзисторах) и стоке, истоке, затворе (в полевых транзисторах), подчер- кивая этим самым способ их изготовления. Пучковые полупроводниковые приборы (диоды, транзисторы, тиристоры, свето диоды, солнечные элементы и т.п.) названы как «пучковый диод», или «пучковый транзистор», или «пучковый тиристор», или «пучко- вый светочиод», или «пучковый лазер» или «пучковый солнечный элемент» или «пуч- ковый преобразователь» и т.д.), а сама технология изготовления названа пучковой или π - технологией, а материалы и устройства названы π - материалами или π- устройст- вами. For a correct and unambiguous understanding, as well as the unity of terminology in this invention, in accordance with the level of technological development (see PCT / RU 2007/000301, RU2006140882 / 28 (044652), Tsoi B., Budishevsky Yu.D., Tsoi V. E. / Solar energy: reality and prospects U / Bulletin of the Russian Academy of Natural Sciences. 2007, Volume 7, N ° l, S.69 - 74) by a beam or foot is understood a multielement structure formed from the number N> 1 ( where N is an integer tending to an infinitely large value) of individual single-type individual elements parallel to each other other (or one above the other) on the surface (edge) and a screen (or gap) and united by a common contact. Monofilms, monofilaments, charge carriers moving in an electric field, conduction regions in semiconductors, pn junctions, etc. can be elements of such a structure (ie, a beam or a foot). If a beam or a foot is made up of N monofilms , such a multielement structure has a plane-parallel arrangement of film elements having surface (edge) and intermediate (bulk) layers. And if the bundle is composed of a combination of N monofilaments, then such a multi-element structure has a linearly parallel arrangement of fiber elements (similar to a mechanical cable) located on the surface (edge) and in the volume (gap). When a multi-element structure is performed by combining (by any known method) charge carriers moving in an electric field from N sources, we obtain a more general total flux (beam) of charge carriers. Products made by parallel combining elements into a multi-element structure with two (or more) opposite contacts are called beam contacts: a beam transition (obtained by parallel connection of N> 1 junctions), a beam resistor (obtained by parallel combination of N> 1 resistive film or fiber elements ), a beam diode (obtained by combining N> 1 pn junctions with space charge regions (SCR) in a parallel electric circuit), a beam transistor (obtained by combining N> 1 pn junctions to collector, emitter, base in bipolar transistors) and drain, source, gate (in field effect transistors), thereby emphasizing the method of their manufacture. Beam semiconductor devices (diodes, transistors, thyristors, light emitting diodes, solar cells, etc.) are referred to as a “beam diode” or “beam transistor” or “beam thyristor” or “beam high light guide ”, or“ beam laser ”or“ beam solar cell ”or“ beam converter ”, etc.), and the manufacturing technology itself is called beam or π - technology, and materials and devices are called π - materials or π - devices.
Элементы в пучке могут быть органического и неорганического происхождения, или носителями зарядов, или областями проводимости, или p-η переходами ηχ.π. Пленки или волокна могут быть диэлектриками или проводниками, или полупроводни- ками. При этом основополагающим и фундаментальным для достижения эффекта пуч- ка является требование большого количества составляющих элементов пучка (Ν— >оо) и их малый размер, вплоть до микроразмеров, а в идеальном случае составляющие эле- менты должны быть наноразмерными, т.е. должны быть от 1 нм доЮО нм.  Elements in the beam can be of organic and inorganic origin, or charge carriers, or regions of conduction, or p-η transitions ηχ.π. Films or fibers may be dielectrics or conductors, or semiconductors. In this case, the fundamental and fundamental for achieving the beam effect is the requirement of a large number of constituent elements of the beam (о -> oo) and their small size, up to microdimensions, and in the ideal case, the constituent elements should be nanoscale, i.e. should be from 1 nm to 10 nm.
Признаки однотипный и отдельный (вместе с требованием множества Ν— «о и объединения в параллельную цепь между противоположными контактами являются основополагающими и фундаментальными, в предлагаемом изобретении, без которых эффект нейтрализации или шунтирования дефектов или примесей в материале не реа- лизуется.  The signs are of the same type and separate (together with the requirement of the set Ν— «о and combining in a parallel circuit between opposite contacts are fundamental and fundamental, in the present invention, without which the effect of neutralizing or bypassing defects or impurities in the material is not realized.
Под однотипными (или одинаковыми) элементами следует понимать такие, кото- рые получены из одного и того же вида и строения субстанции (материи) одинаковым способом, имеющие одинаковые геометрические размеры, форму и конфигурацию, а также одинаковые структурно-чувствительные физические (механические, электромаг- нитные и др.) характеристики и свойства.  Under the same type (or the same) elements should be understood those that are obtained from the same type and structure of the substance (matter) in the same way, having the same geometric dimensions, shape and configuration, as well as the same structurally sensitive physical (mechanical, electromag - filament, etc.) characteristics and properties.
Под признаком «отдельный» или не связанный друг с другом подразумевается наличие границы между элементами и его обособленность. Отделителем может быть воздух, любая нейтральная среда, диэлектрик и т.д.  The sign “separate” or not connected with each other means the presence of a border between the elements and its isolation. The separator can be air, any neutral medium, dielectric, etc.
В уровне техники, как отмечено выше, переход (контакт или переходный слой между двумя полупроводниками или металла с полупроводником), т.е. область про- странственного заряда (ОПЗ) в ФЭП или ПП конструктивно имеет большой объем и большую площадь, в которую попадает весь набор дефектов - субмикротрещин (СМТ), микротрещин (МТ) и макротрещин (МакТ). Для того чтобы только малая часть всех сформированных переходов приходилась на дефектные области материала, необходимо и достаточно, чтобы в области, содержащей только один, наиболее часто встречаю- щийся дефект структуры материала, было сформировано большое число переходов, расстояние между которыми должно быть больше геометрического размера дефекта. Выбор геометрических размеров переходов и расстояния между ними указанным выше способом гарантирует выполнение этого условия. Это в общем случае, означает, что объем, приходящийся на один переход должен быть меньше того объема, который со- держит один наиболее часто встречающийся в теле базы тип дефекта. In the prior art, as noted above, a transition (contact or transition layer between two semiconductors or a metal with a semiconductor), i.e. The space charge region (SCR) in a photomultiplier or a probe structurally has a large volume and a large area into which the whole set of defects — submicrocracks (SMT), microcracks (MT), and macrocracks (MakT) — fall. In order for only a small part of all the formed transitions to occur in defective areas of the material, it is necessary and sufficient that in the region containing only one, the most frequently encountered defect in the structure of the material, a large number of transitions are formed, the distance between which should be greater than the geometric size of the defect. The choice of the geometric dimensions of the transitions and the distance between them in the manner indicated above guarantees the fulfillment of this condition. In general, this means that the volume per one transition should be less than the volume that contains one type of defect that is most often found in the base body.
Таким образом, для нейтрализации воздействия дефектов структуры полупровод- никовой базы на электрофизические, в частности, вольтамперные характеристики ПП в предлагаемом изобретении уменьшаются геометрические размеры переходов (в общем случае объем, приходящийся на один переход, а в частности, площадь, занимаемая пе- реходом), а число самих переходов существенно увеличивается. Полупроводниковая подложка, представляющая собой базу ПП наполняется любым известным способом (например, легированием примесей) множеством дискретных малых по геометриче- ским размерам переходов из числа N » 1000 (возможно N >1, N >10, N >100, N >1000, однако предпочтительно, чтобы N »1000), которые однотипны и отдельны и не связа- ны между собой в области базы. Эти переходы объединяются в пучок, т.е. в параллель- ную цепь посредством противоположных токовых электродов в один или несколько токовых узлов, причем каждый из этих дискретных геометрически малых по размеру элементов (переходов), имеющих одинаковое функциональное назначение, расположе- ны между противоположными токовыми контактами из числа М>2. Причем, чем боль- ше будет число N составляющих элементов-переходов и меньше его геометрический размер, тем выше будет степень нейтрализации дефектов и поэтому предпочтительно, чтобы число N (подобно механическому тросу) в пучковом переходе было достаточно большим (N= 2k , 3k, 4k, 5k,..., m, где ш и к - целые числа; число N— »оо).  Thus, in order to neutralize the effect of structural defects of the semiconductor base on the electrophysical, in particular, current-voltage characteristics of PPs, the geometric dimensions of junctions are reduced in the present invention (in the general case, the volume per one transition, and in particular, the area occupied by the transition) , and the number of transitions themselves increases significantly. A semiconductor substrate, which is a base of PP, is filled in any known manner (for example, by doping impurities) with a multitude of discrete small geometrical transitions from the number N »1000 (possibly N> 1, N> 10, N> 100, N> 1000, however it is preferable that N одн 1000), which are of the same type and separate and are not connected to each other in the base region. These transitions are combined into a beam, i.e. in a parallel circuit by means of opposite current electrodes into one or more current nodes, each of these discrete geometrically small elements (junctions) having the same functional purpose, are located between opposite current contacts from the number M> 2. Moreover, the larger the number N of the component transition elements and the smaller its geometric size, the higher the degree of neutralization of defects will be and therefore it is preferable that the number N (like a mechanical cable) in the beam transition be sufficiently large (N = 2k, 3k, 4k, 5k, ..., m, where w and k are integers; the number N— »oo).
Кроме того, составляющие такую многоэлементную (пучковую) структуру инди- видуальные отдельные однотипные (или одинаковые) элементы-переходы имеют про- извольную конфигурацию и геометрически малые размеры, определяемые указанным выше способом.  In addition, the individual individual single-type (or the same) transition elements having such a multi-element (beam) structure have an arbitrary configuration and geometrically small sizes determined by the above method.
Описанная выше пучковая структура, выполненная легированием примесей в по- лупроводниковой базе является диодной структурой, т.е. пучковым диодом, состоя- щим из числа N » 1 однопереходных элементарных дискретных диодов, геометриче- ски малых размеров. Эти элементарные и геометрически малые по размерам дискрет- ные диоды соединены параллельно во внутренней электрической цепи. Геометрический размер перехода должен быть снижен до достижения в них вы- соких значений требуемой физической характеристики. Возможны варианты с геомет- рическими (линейными поперечными и продольными) размерами областей, приходя- щихся на один элемент (один р-п переход с ОПЗ) менее 100 000 нм или 10 000 нм, или 1000 нм. Предпочтительно, чтобы характерный поперечный размер области, приходя- щийся на один р-п переход были менее 100 нм и имел размеры в пределах 1-100 нм. При этом характерный поперечный размер области, приходящийся на один переход должен составлять более 1-го нм, так как при масштабе менее 1 нм элемент как физи- ческое тело прекратит существовать. В целом, чем меньше геометрический размер эле- мента (р-п перехода), тем больше вероятность того, что при его формировании в полу- проводниковой подложке он попадет в сверхчистую зону. The beam structure described above, made by doping impurities in a semiconductor base, is a diode structure, i.e. a beam diode consisting of the number N »1 of single-junction elementary discrete diodes, geometrically small in size. These elementary and geometrically small discrete diodes are connected in parallel in an internal electrical circuit. The geometric size of the transition should be reduced until they reach high values of the required physical characteristics. Variants with geometrical (linear transverse and longitudinal) sizes of regions per one element (one rp junction with SCR) of less than 100,000 nm or 10,000 nm, or 1000 nm are possible. Preferably, the characteristic transverse size of the region per one pn junction is less than 100 nm and has sizes in the range of 1-100 nm. In this case, the characteristic transverse size of the region per one transition should be more than 1 nm, since at a scale of less than 1 nm the element as a physical body ceases to exist. In general, the smaller the geometrical size of the element (pn junction), the greater the likelihood that when it is formed in a semiconductor substrate, it will fall into the ultrapure zone.
Число дискретных N переходов в ФЭП или в др. ПП должно быть таким, чтобы объем, приходящийся на один р-п переход с областями пространственного заряда (ОПЗ) бы:; меньше объема, предпочтительно много меньше объема, приходящегося на один тип, наиболее часто встречающийся опасный доминирующий и характерный тип дефекта структуры полупроводникового материала подложки.  The number of discrete N transitions in a photomultiplier tube or in another PP should be such that the volume per one p-junction with space charge regions (SCR) would be :; less than the volume, preferably much less than the volume per type, the most common dangerous dominant and characteristic type of structural defect of the semiconductor substrate material.
Если с - объемная концентрация таких дефектов или примесей, то по порядку ве- личины число N создаваемых р-п переходов, обеспечивающих наличие большого числа свободных от дефектов р-п переходов должно быть не менее N » (cV)2/3 , где V -объ- ем полупроводниковой базы (т.е. предпочтительно, чтобы N » (cV) ) . В этом случае отдельные маленькие по геометрическим размерам р-п переходы с ОПЗ располагаются в геометрически малых по размерам областях полупроводниковой субстанции (базы или подложки), подавляющая часть которых представляет собой чистые или сверхчис- тые зоны или кластеры. If c is the volume concentration of such defects or impurities, then, in order of magnitude, the number N of generated pn junctions, ensuring the presence of a large number of free from defects pn junctions, must be at least N ”(cV) 2/3 , where V -volume of the semiconductor base (ie, it is preferable that N ″ (cV)). In this case, individual small p-p junctions with SCR are located in geometrically small areas of the semiconductor substance (base or substrate), the overwhelming majority of which are pure or superclear zones or clusters.
С другой стороны, возможно выполнение более точного расчета наиболее опти- мальной величины N исходя из количества дефектов или примесей в полупроводнико- вой субстанции. Если с - объемная концентрация таких дефектов или примесей, то объ- ем, приходящийся на один дефект, будет равен 1/ с . Если S— рабочая площадь по- верхности полупроводниковой подложки, на которой формируются дискретные пере- ходы, (в случае выполнения ФЭП эта величина представляет площадь поверхности его фотоприемной части), h— ширина р-п перехода, то число р-п переходов на его поверх- ности должно быть не меньше величины N = N ' = Shck , где к = 2,3,..., кт . Величи- на km— 1/ cva , va— атомный объем материала. В этом случае отдельные, маленькие по геометрическим размерам, р-п переходы располагаются в геометрически малых по размерам областях полупроводниковой субстанции, подавляющая часть которыхOn the other hand, it is possible to perform a more accurate calculation of the most optimal value of N based on the number of defects or impurities in the semiconductor substance. If c is the volume concentration of such defects or impurities, then the volume per one defect will be 1 / s. If S is the working surface area of the semiconductor substrate on which discrete transitions are formed (in the case of PEC, this value represents the surface area of its photodetector part), h is the width of the pn junction, then the number of pn junction the surface of the must be less than the value N = N '= Shck, where k = 2,3, ..., k t. Velichi- on k m - 1 / cv a , v a is the atomic volume of the material. In this case, individual, small in geometric dimensions, pn junctions are located in geometrically small in size areas of the semiconductor substance, the vast majority of which
She ( к— 1) представляет собой чистые или сверхчистые зоны или кластеры. Напри- мер, если в качестве дефектов структуры имеются только примеси, то при степени чис- 2^ ^ / 26 3 2 2 тоты 0,99 и атомном объеме va = 10 м имеем 1/с = 10" м . Тогда при S = 1 (Г м , h = 10"6л* имеем Ν = Np = Shck = 1018£ . She (k - 1) represents pure or ultrapure zones or clusters. For example, if there are only impurities as structural defects, then for a degree of purity of 0.99 and an atomic volume of v a = 10 m, we have 1 / s = 10 " m. Then for S = 1 (G m, h = 10 "6 l * we have Ν = N p = Shck = 10 18 £.
Кроме того, из-за большого числа созданных р-п переходов N (N»l) остальная, значительно меньшая часть из созданных р-п переходов, будет дефектной (отношение числа дефектных р-п переходов к числу бездефектных равно \j (к— l) ). Однако, в про- цессе эксплуатации, они будут шунтированы работоспособными р-п переходами в силу их параллельного соединения в электрическую цепь. Такой многоэлементный ФЭП пучковой структуры представляет собой систему с большим числом параллельно рабо- таюших отдельных предпочтительно однотипных элементов, отдельные группы кото- рых имеют одинаковые рабочие характеристики. В соответствии с законом больших чисел суммарные рабочие характеристики такого ФЭП обладают большой устойчиво- стью. In addition, due to the large number of created pn junctions N (N »l), the rest, a significantly smaller part of the created pn junctions, will be defective (the ratio of the number of defective pn junctions to the number of defective junctions is \ j (k l)). However, during operation, they will be shunted by operable pn junctions due to their parallel connection to the electric circuit. Such a multielement PEC of a beam structure is a system with a large number of separate, preferably of the same type of elements operating in parallel, individual groups of which have the same performance characteristics. In accordance with the law of large numbers, the total performance characteristics of such a solar cell are very stable.
Если в такой пучковой (многоэлементной) структуре часть р-п переходов с ОПЗ окажутся в силу технологической предыстории не работоспособными или выйдут из строя в результате воздействия какого-либо фактора, например, токовой или радиаци- онной нагрузки, то токи в структуре перераспределятся и остальная в количественном отношении, большая часть р-п переходов возьмет на себя нагрузку и изделие в целом останется работоспособным.  If in such a beam (multi-element) structure, part of the pn junctions with SCR turn out to be inoperative due to the technological history or fail as a result of the influence of some factor, for example, current or radiation load, then the rest of the structure will be redistributed quantitatively, most of the pn junctions will take the load and the product as a whole will remain operational.
Сила тока / , получаемая в такой многоэлементной пучковой структуре ФЭП рав- на, в силу параллельного соединения р-п переходов, сумме всех токов, т.е. i = /, + i2 + ... + iN (Np » l) . Каждое слагаемое в этой сумме есть случайная величина, имеющая одинаковую со всеми остальными функцию распределения токов, с матема- тическим ожиданием г0 и дисперсией <х2 . В соответствии с центральной предельной теоремой случайная величина /' имеет нормальное распределение. Поэтому с довери- тельной вероятностью 0,99 значения величины /' находятся в следующем доверитель- ном интервале Таким образом, при достаточно
Figure imgf000016_0001
The current I obtained in such a multi-element beam structure of the photomultiplier is, due to the parallel connection of the pn junctions, the sum of all currents, i.e. i = /, + i 2 + ... + i N (N p »l). Each term in this sum is a random variable having the same distribution function of currents, with a mathematical expectation r 0 and variance <x 2 . In accordance with the central limit theorem, the random variable / ' has a normal distribution. Therefore, with a confidence probability of 0.99, the values of / ' are in the following confidence nom interval
Figure imgf000016_0001
большом числе работающих р-п переходов Np (Np » l) получаемая сила тока будет равна да Npi0 , т.е. статистически устойчива. a large number of working pn junctions N p (N p »l) the resulting current strength will be equal to N p i 0 , i.e. statistically stable.
И поскольку в пучковом ФЭП или диоде число отдельных дискретных р-п пере- ходоь N представляет очень большую величину, то общий ток i в таком преобразовате- ле из-за параллельности электрической цепи перераспределится (делокализуется) по отдельным однотипным геометрически малым по размерам переходов. And since in the beam PEC or diode the number of individual discrete pn junction N is a very large value, the total current i in such a converter is redistributed (delocalized) over separate geometrically small transitions of the same type due to the parallel electric circuit.
Таким образом, большое число локализованных отдельных однотипных р-п пере- ходов приводит к возникновению неожиданного явления в структуре ФЭП: к возник- новению эффекта делокализации или «эффекта веника», т.е. явления обратного из- вестному эффекту пучка (см. эффект пучка ниже по тексту описания). При этом в ре- зультате возникновения «эффекта веника» через каждый отдельный однотипный гео- метрически малый дискретный р-п переход будет проходить существенно меньший по величине фототок Ϊ , чем i (i » ίκ) и причем при Ν— >оо ток на р-п переходе I — *δ, где δ - бесконечно малая величина. В результате, если маленький по геометрическим разме- рам р-п переход или группа переходов попадут в зону опасного дефекта, то этот дефект будет не только шунтированным, но и не будет опасным (см. фиг.1 и 2). Thus, a large number of localized individual single-type pn junctions leads to the appearance of an unexpected phenomenon in the PEC structure: to the appearance of a delocalization effect or “broom effect”, i.e. phenomena opposite to the known beam effect (see the beam effect below in the description). In this case, as a result of the occurrence of the “broom effect”, a substantially smaller photocurrent Ϊ will pass through each separate geometrically small discrete pn junction that is substantially smaller than i (i ί ίκ), and moreover, as Ν -> oo, the current to p -th transition I - * δ, where δ is an infinitesimal quantity. As a result, if the pn junction, small in geometric dimensions, or a group of junctions fall into the zone of a dangerous defect, this defect will not only be shunted, but will not be dangerous either (see Figs. 1 and 2).
При этом, поскольку р-п переход снижается до геометрически малых размеров, то обратный темновой ток насыщения, из-за снижения площади перехода также сущест- венно снижается. Moreover, since the pn junction is reduced to geometrically small sizes, the reverse dark saturation current, due to the decrease in the junction area, also substantially decreases.
В целом расчеты пучковой структуры авторов (см. фиг. 3) показали, что пучковые ФЭП существенно более надежны и долговечны, а их время гарантированной работо- способности как минимум на 2 порядка превышает по величине стандартные однопе- реходные ФЭП. Это связано с тем, что каждый работающий р-п переход имеет боль- шую долговечность г, , и так как функционирует либо в бездефектной зоне, либо в зоне электрически неактивных дефектов, а вышедшие из строя р-п переходы составляют только малую, определенную часть от общего числа переходов Νρ и не нарушают су- щественно работоспособность всей конструкции. При этом средняя долговечность т многоэлементного ФЭП г « сктс , где тс - средняя долговечность отдельного р-п пе- рехода многоэлементного ФЭП, ск = Nk/Np , a Nk - число вышедших из строя р-п пе- реходов, приводящих к потере работоспособности многоэлементного ФЭП In general, the calculations of the authors ’beam structure (see Fig. 3) showed that the beam PECs are significantly more reliable and durable, and their guaranteed working time is at least 2 orders of magnitude larger than standard single-junction PECs. This is due to the fact that each operating pn junction has a long durability r, and since it functions either in a defect-free zone or in the zone of electrically inactive defects, and failed pn junctions make up only a small, certain part of the total number of transitions Ν ρ and do not significantly affect the operability of the entire structure. In this case, the average durability t of a multi-element PEC is r s c t s , where t s is the average durability of an individual pn junction of a multi-element PEC, with k = N k / N p , and N k is the number of failed p p pe- transitions leading to the loss of operability of a multi-element solar cell
(Nk « Np) . Среднеквадратичное отклонение при этом στ « rc
Figure imgf000017_0001
. Величина гс оп- ределяется условием тс где pt - доля р-п переходов с долговечностью τ, ,
(N k “Np). The standard deviation in this case σ τ «r c
Figure imgf000017_0001
. The value of r c is determined by the condition t c where p t is the fraction of pn junctions with a durability τ,,
Figure imgf000017_0002
Figure imgf000017_0002
апт - число групп р-п переходов с долговечностью г, .Так как тс » т0 , где г0 - средняя долговечность однопереходного ФЭП, то средняя долговечность т многоэлементного ФЭП будет много больше средней долговечности од однопереходного ФЭП, т.е. т » т0 . Если многоэлементный ФЭП используется вплоть до выхода из строя всех р-п ap t is the number of groups of pn junctions with a durability of r,. Since t s »t 0 , where r 0 is the average durability of a single-junction PEC, the average durability t of a multi-element PEC will be much greater than the average durability of a single-junction PEC, i.e. t »t 0 . If a multi-element solar cell is used up to the failure of all p-p
π переходов, то в этом случае его средняя долговечность г « тс In N , а στ « тс π transitions, then in this case its average durability is r «t s In N, and σ τ « t s
Figure imgf000017_0003
Figure imgf000017_0003
Та образом, в рассматриваемом случае средняя долговечность многоэлемент- ного (пучкового) ФЭП много больше средней долговечности каждого из составляющих его р-п переходов, а разброс значений долговечности многоэлементного ФЭП тем меньше, чем из большего числа элементов он состоит. Это и приводит к неожиданному и к существенному увеличению времени гарантированной работоспособности много- элементных пучковых ФЭП по сравнению с одноэлементными (см. фиг.З.). Описанный выше способ нейтрализации дефектов в полупроводниковой субстан- ции  Thus, in the case under consideration, the average durability of a multi-element (beam) PEC is much greater than the average durability of each of its pn junctions, and the spread in the values of the durability of a multi-element PEC is the smaller the more elements it consists of. This leads to an unexpected and substantial increase in the time of guaranteed operability of multi-element beam PECs compared to single-element ones (see Fig. Z.). The method for neutralizing defects in a semiconductor substance described above
(подложке, базе) путем наполнения её дискретными и геометрически малыми по разме- ру р-п переходами эквивалентен повьппению ее степени чистоты в уровне техники, но без процесса их очистки (устранения) из объема субстанции (материала). Известные в уровне техники методы, к примеру, способ очистки полупроводнико- вого материала путем захвата в нем чужеродных примесей структурными дефектами (так называемое внутреннее гетерирование) и перевода дефектных комплексов из элек- трически активного состояния в электрически пассивное состояние, является по срав- нению с предлагаемым авторами существенно более дорогим. Таким образом, если теперь учесть, что стоимость кремния от степени очистки за- висит экспоненциально и вместо, например, кремния чистотой 99,9999 использовать кремний чистотой 99,99, то можно удешевить стоимость подложки ФЭП на два поряд- ка. Другим вариантом, эквивалентным очистке используемой полупроводниковой субстанции, является снижение геометрического масштаба образца, например, толщи- ны подложки, на которой формируется преобразователь. Для того чтобы нейтрализо- вать или устранить в полупроводниковой подложке наиболее характерные опасные де- фекты, которыми являются макродефекты, снижающие физико-механические и элек- трофизические характеристики материала, необходимо вьшолнить подложку толщиной менее определенного поперечного размера макродефекта. В этом случае в полупровод- никовой подложке отсекается третья группа дефектов, относящихся к наиболее опас- ным характерным дефектам - макротрещинам, имеющим размерность 1000 - 10 000 нм (и более). (substrate, base) by filling it with discrete and geometrically small in size pn junctions is equivalent to increasing its degree of purity in the prior art, but without the process of their purification (elimination) from the volume of the substance (material). Methods known in the prior art, for example, a method for cleaning a semiconductor material by trapping foreign impurities in it by structural defects (the so-called internal heterization) and transferring defective complexes from an electrically active state to an electrically passive state, are compared with proposed by the authors is significantly more expensive. Thus, if we now take into account that the cost of silicon depends on the degree of purification exponentially and instead of, for example, silicon with a purity of 99.9999 use silicon with a purity of 99.99, then we can reduce the cost of the FEP substrate by two orders of magnitude. Another option, equivalent to cleaning the used semiconductor substance, is to reduce the geometric scale of the sample, for example, the thickness of the substrate on which the converter is formed. In order to neutralize or eliminate the most characteristic dangerous defects in a semiconductor substrate, which are macrodefects that reduce the physicomechanical and electrophysical characteristics of the material, it is necessary to fill the substrate with a thickness less than a certain transverse size of the macrodefect. In this case, a third group of defects belonging to the most dangerous characteristic defects — macrocracks with a dimension of 1000–10,000 nm (or more) is cut off in the semiconductor substrate.
Экспериментальные статистические исследования авторов показали, что при тол- щинах менее 50 000 - 60 000 нм (50-60 мкм) материал, из-за перехода дефектов на вы- сокие уровни свойств, переходит в особое физическое состояние. В таком состоянии материал характеризуется высокими физическими характеристиками, в частности, вы- сокой долговечностью и прочностью механических и электрических характеристик. Обычный монокристаллический кремний в этом состоянии (при толщинах менее 50-60 мк) становится эластичным и высокопрочным. Наполнение такой тонкопленочной по- лупроводниковой базы N (где N » (cV) и предпочтительно N— *оо) геометрически ма- лыми отдельными и однотипными дискретными p-η переходами с ОПЗ, размеры кото- рых меньше СМТ или МТ и их последующее объединение в параллельную цепь будет эквивалентно его очистке. Формирование на такой полупроводниковой тонкопленоч- ной базе ФЭП позволит увеличить их долговечность минимум на один порядок.  Experimental statistical studies of the authors showed that at thicknesses less than 50,000 - 60,000 nm (50-60 microns), the material, due to the transition of defects to high levels of properties, goes into a special physical state. In this state, the material is characterized by high physical characteristics, in particular, high durability and strength of mechanical and electrical characteristics. Conventional single-crystal silicon in this state (with thicknesses less than 50-60 microns) becomes elastic and high strength. Filling such a thin-film semiconductor base N (where N »(cV) and preferably N— * oo) with geometrically small separate and homogeneous discrete p-η junctions with SCRs whose sizes are smaller than SMT or MT and their subsequent combination into a parallel circuit will be equivalent to cleaning it. The formation of solar cells on such a semiconductor thin-film base will increase their durability by at least one order of magnitude.
В целом, предлагаемый авторами конструкция пучкового перехода позволяет ис- пользовать для изготовления ФЭП и других ПП большой площади (например, силовых диодов, транзисторов, тиристоров и др.) базовый материал с повышенным содержани- ем дефектов. Ниже рассмотрим это на конкретном примере.  In general, the design of the beam transition proposed by the authors makes it possible to use base material with a high content of defects for the manufacture of photovoltaic cells and other high-voltage transducers (for example, power diodes, transistors, thyristors, etc.). Below we consider this with a specific example.
Пример 1. Рассмотрим структуру и работу мощного кремниевого высоковольтно- го стандартного диода одной и той же площади А2 с одним большим сплошным, т.н. линейным p-η переходом и пучковый диод, состоящий из N>1 дискретных диодов, объ- единенных в токовый узел, сформированных на подложках с одинаковой плотностью дефектов. Example 1. Consider the structure and operation of a high-power silicon high-voltage standard diode of the same area A 2 with one large solid, the so-called by a linear p – η junction and a beam diode, consisting of N> 1 discrete diodes integrated into a current unit, formed on substrates with the same defect density.
В структуре сплошного диода, представленной на фиг. 4 сопротивление базы R зависит от ее удельного сопротивления р, толщины Wb и площади А2 и определяется 2 In the solid diode structure shown in FIG. 4, the resistance of the base R depends on its specific resistance p, thickness W b and area A 2 and is determined 2
выражением Rb =ρ· Wb /А (см. Крутикова М.Г., Чарыков Н.А., Юдин В.В. / Полупро- водниковые приборы и основы их проектирования.М.: Радио и связь. 1983, С.39-41). Толщина Wb базы и степень легирования выбирается из того условия, чтобы макси- мальное пробивное напряжение в 1,5 - 2 раза превышало напряжение пробоя, обуслов- ленное максимальным значением напряженности в запирающем слое, при превышении которого происходит разрыв валентных связей материала, т.е. необратимое разрушение прибора. the expression R b = ρ · Wb / A (see Krutikova MG, Charykov N.A., Yudin V.V. / Semiconductor devices and the basics of their design), Moscow: Radio and communications. 1983, p. 39-41). The thickness W b of the base and the degree of doping are selected so that the maximum breakdown voltage is 1.5 to 2 times higher than the breakdown voltage due to the maximum value of the tension in the barrier layer, above which the valence bonds of the material break, t. e. irreversible destruction of the device.
Например, для выпрямительного диода с пробивным напряжением 100 В удель- ное сопротивление базы должно быть не ниже 2,5 Ом-см, ОПЗ составляет 8,6 мкм, од- нако, исходя из условий механической прочности подложки ее толщина составляет 200-250 мкм. Для обеспечения удовлетворительных падений напряжения в области ба- зы при прямых смещениях проводят глубокую 20-30 мкм высокотемпературную диф- фузию донорной и акцепторной примесей, так что толщина нелегированного тела базы W выпрямительного диода составляет порядка 150-200 мкм.  For example, for a rectifier diode with a breakdown voltage of 100 V, the base resistivity must be at least 2.5 Ohm-cm, the SCR is 8.6 μm, however, based on the conditions of the mechanical strength of the substrate, its thickness is 200-250 μm . To ensure satisfactory voltage drops in the base region under direct biases, a deep 20–30 μm high-temperature diffusion of donor and acceptor impurities is carried out, so that the thickness of the undoped body of the base W of the rectifier diode is about 150–200 μm.
При площади диода А2 = 1 см2 омическое сопротивление базы составит RE0=0,5When the area of the diode A 2 = 1 cm 2 the ohmic resistance of the base will be RE 0 = 0.5
Ом. С учетом модуляции проводимости базы с ростом тока до предельно допустимого 100 А в условии высокого уровня инжекции ее сопротивление составляет 0,014 Ом. При этом мощность, выделяемая на диоде, на нагрев в статическом режиме при прямом смещении составит 140 Вт. Ohm. Taking into account the modulation of the base conductivity with increasing current to the maximum permissible 100 A, under the condition of a high level of injection, its resistance is 0.014 Ohms. In this case, the power allocated to the diode for heating in static mode with forward bias will be 140 watts.
В момент переключения происходит переход диода из открытого в закрытое со- стояние, т.е. от модулированного сопротивления к немодулированному при одновре- менном воздействии, как высокого напряжения, так и тока. При этом, импульсная мощность в несколько раз превосходит статическую, что вызывает локальный перегрев в области дефекта.  At the time of switching, the diode transitions from open to closed, i.e. from modulated resistance to unmodulated under simultaneous exposure to both high voltage and current. In this case, the pulse power is several times higher than the static one, which causes local overheating in the area of the defect.
В забытом состоянии дефект, являясь центром генерации тока и областью пони- женной максимально допустимой напряженности поля, также является центром повы- шенной опасности. Во всех рассмотренных случаях плотность тока (линии 11а фиг. 4) в области дефекта выше, чем в остальных областях диода.  In the forgotten state, the defect, being the center of current generation and the region of the reduced maximum allowable field strength, is also the center of increased danger. In all cases considered, the current density (line 11a of Fig. 4) in the defect region is higher than in the remaining areas of the diode.
В результате цикличного многократного воздействия, т.е. прохождения ОПЗ (ли- нии границы ОПЗ 8Ь— > 8а фиг. 4) через область дефекта и дефект "расшатывается", что внешне выражается повышением, причем нелинейным, обратного тока с увеличением времени наработки и деградацией других, в частности, тепловых характеристик. Затем наступает пробой по дефекту 10. Не ограниченный высокой проводимостью сплошного эмитгера 3 ток локализуется в области дефекта (линии 11 b фиг. 4) разрушая его вплоть до проплавления кремния в области 12. As a result of cyclic repeated exposure, i.e. the passage of the SCR (the SCR boundary line 8b -> 8a of Fig. 4) through the defect region and the defect is “loosened", which is externally expressed by an increase, moreover, nonlinear, of the reverse current with an increase in operating time and degradation of other, in particular, thermal characteristics. Then breakdown occurs according to defect 10. Not limited by the high conductivity of the solid emitter 3, the current is localized in the region of the defect (line 11 b of Fig. 4), destroying it until silicon is melted in region 12.
В структуре состоящего из N>1 дискретных диодов 5, представленной на фиг. 5, при соблюдении условия растекания тока эмиттера наступающего, когда его линейные размеры в 3 раза меньше толщины базы Wb, сопротивление базы становится независи- мым от ее толщины, определяется только площадью перехода и удельным сопротив- лением базы согласно выражению R=p/2 Аш In the structure consisting of N> 1 discrete diodes 5, shown in FIG. 5, subject to the spreading current condition of the emitter current, when its linear dimensions are 3 times less than the base thickness W b , the base resistance becomes independent of its thickness, it is determined only by the transition area and the base resistivity according to the expression R = p / 2 A w
При размере элемента эмитгера 5 а= 10x10 мкм2 (10"6 см2) для заданной омности кремния омическое сопротивление растекания тока в базу составляет ГБо=1250 ОМ. Па- раллельное объединение N элементов в токовый узел ведет к снижению общего сопро- тивления так, как показано на фиг. 6. When the emitter element size is 5 a = 10x10 μm 2 (10 "6 cm 2 ) for a given ohmic silicon, the ohmic resistance of current spreading to the base is Г Б о = 1250 ОМ. Parallel combination of N elements into a current node reduces the overall resistance etching as shown in Fig. 6.
Если отдельные элементы диода размером 10x10 мкм2 расположить в матрицу с зазором 90 мкм, то число их в матрице площадью 1x1 см составит порядка 14400 шт. Объединенные параллельным соединением в токовый узел они образуют пучковый ди- од с омическим сопротивлением Ядо<0,085 Ом, что в более чем 5,5 раз ниже омическо- го сопротивления базы сплошного диода. При той же степени модуляции проводимо- сти базы ее сопротивление составит 0,0024 Ом. If the individual elements of the diode with a size of 10x10 μm 2 are placed in a matrix with a gap of 90 μm, then their number in the matrix with an area of 1x1 cm will be about 14400 pcs. United by a parallel connection into a current node, they form a beam diode with an ohmic resistance of the Poison <0.085 Ohm, which is more than 5.5 times lower than the ohmic resistance of the base of a solid diode. With the same degree of modulation of the base conductivity, its resistance will be 0.0024 Ohms.
Понятно, что разогрев пучкового диода, как в статическом, так и динамическом режиме работы за счет снижения омического сопротивления базы даже при тех же вре- менах переключения будет в несколько раз меньше, чем диода со сплошным эмитте- ром.  It is clear that the heating of the beam diode, both in the static and dynamic modes of operation, due to a decrease in the ohmic resistance of the base, even at the same switching times, will be several times less than a diode with a solid emitter.
Как при прямом включении диода, так и в момент переключения, плотность тока в области дефекта ограничивается высоким сопротивлением растекания, а при обрат- ном смещении ОПЗ пространственно разнесенных диодов лишь частично затрагивает диод.  Both when the diode is turned on directly and at the time of switching, the current density in the defect region is limited by the high spreading resistance, and with the reverse bias of the SCR of spatially separated diodes, it only partially affects the diode.
Барьерная емкость линейного перехода пропорциональна его площади C6a ~SPn=Sfl. Барьерная емкость пучкового диода определяется донной и латеральной составляющими эмиттера, но в предельном случае формированием меза - эмиттера мо- жет быть сведена только к донной части. В рассматриваемом случае это означает, что соотношение емкостей составит отношение площадей Spn /8д = 0,0144. Связанное с барьерной емкостью время переключения из закрытого состояния в открытое, опреде- ляемое RC - цепью в силу меньших значений обеих составляющих обеспечит резкий фронт переключения, а следовательно, и более кратковременное воздействие импульса на дефект. The barrier capacitance of a linear transition is proportional to its area C6a ~ S P n = Sfl. The barrier capacitance of the beam diode is determined by the bottom and lateral components of the emitter, but in the extreme case, the formation of a mesa-emitter can be reduced only to the bottom. In the case under consideration, this means that the ratio of capacities will be the ratio of the areas S pn / 8d = 0.0144. The time associated with the barrier capacity switching from closed to open is determined by due to the lower values of both components, it will provide a sharp switching front, and, consequently, a more short-term effect of the pulse on the defect.
Фронт переключения диода из открытого состояния в закрытое определяется ско- ростью рекомбинации накопленного в базе заряда. Время его релаксации определяется временем жизни неосновных носителей заряда: чем меньше время жизни, тем ниже время релаксации и круче фронт запирания. Управление временем жизни осуществля- ется различными методами, например, диффузией золота или облучением. В обоих слу- чаях это ведет к потере диффузионной длины неосновных носителей, т.е. потере доли инжектированных в прямом режиме работы носителей, а следовательно - к увеличению динамического сопротивления и выделяемой на диоде мощности в момент включения.  The front of switching the diode from open to closed is determined by the rate of recombination of the charge accumulated in the base. Its relaxation time is determined by the lifetime of minority charge carriers: the shorter the lifetime, the lower the relaxation time and the steeper the locking front. Life time management is carried out by various methods, for example, gold diffusion or irradiation. In both cases, this leads to a loss of the diffusion length of minority carriers, i.e. loss of the proportion of carriers injected in the direct mode of operation, and, consequently, to an increase in dynamic resistance and the power allocated to the diode at the time of switching on.
В линейном диоде со сплошным переходом воздействию факторов, обуславли- вающих уменьшение времени жизни подвергается вся поверхность и весь объем базы. Такое воздействие, генерируя рекомбинационные центры, так же активирует и дефек- ты.  In a linear diode with a continuous transition, factors affecting the decrease in the lifetime are exposed to the entire surface and the entire base volume. Such an effect, generating recombination centers, also activates defects.
Учитывая механизм не протекания, растекания тока в пучковом диоде, введение рекомбинационных центров может быть осуществлено вне активных областей. Релак- сация заряда, накопленного в базе произойдет в узкой области, ограниченной величи- ной диффузионной длины неосновных носителей в ней.  Given the mechanism of non-flowing, current spreading in the beam diode, the introduction of recombination centers can be carried out outside the active regions. The relaxation of the charge accumulated in the base will occur in a narrow region limited by the diffusion length of minority carriers in it.
Учитывая, что в подавляющем случае пробой диода наступает в момент его пере- ключения, когда через него одновременно протекает большой ток при высоком смеще- нии, можно ввести временной фактор. Суть его заключается в следующем.  Considering that in the overwhelming case, the breakdown of the diode occurs at the moment of its switching, when a large current flows simultaneously through it at high bias, we can introduce a time factor. Its essence is as follows.
Каждый дефект обладает запасом прочности, характеризующийся произведением I-U-At, где I-U - минимальная импульсная мощность, At - минимальный промежуток времени в течении которого единичный импульс разрушит дефект. Тогда m=At/t, где t=ton+toff сумма времен включения и выключения определит количество циклов пересе- чения дефекта областью пространственного заряда, которое способен выдержать де- фект до его разрушения. Чем больше Ι·υ·Δί и меньше t, тем больше время жизни дефек- та, а следовательно, и долговечность диода. Each defect has a margin of safety, characterized by the product of IU-At, where IU is the minimum pulse power, At is the minimum period of time during which a single pulse destroys the defect. Then m = At / t, where t = to n + toff, the sum of the on and off times will determine the number of cycles of defect crossing by the space charge region, which is able to withstand the defect until it is destroyed. The more Ι · υ · Δί and less than t, the longer the defect's lifetime, and, consequently, the durability of the diode.
Как следует из приведенного рассмотрения, в пучковом диоде выполняются все условия. Локализация p-η переходов и линий тока снижает вероятность попадания де- фекта в активные области, а высокое сопротивление .растекания отдельного элемента выравнивает токи через совокупность элементов, составляющих параллельный токовый узел, т.е. ограничивает ток и через дефектный участок. При этом, даже пробой отдель- ного элемента по дефекту не приведет к разрушению области, окружающей дефект по- скольку ток через локальньш элемент ограничен его сопротивлением, а сам элемент по базе не связан с остальными. As follows from the above consideration, all conditions are satisfied in the beam diode. The localization of p-η transitions and streamlines reduces the probability of a defect entering the active regions, and a high resistance to the spreading of an individual element equalizes currents through a set of elements making up a parallel current node, i.e. limits the current through the defective area. Moreover, even a breakdown of an individual element by a defect will not lead to the destruction of the region surrounding the defect, since the current through the local element is limited by its resistance, and the element itself is not connected with the rest on the base.
С этой точки зрения следует равномерно распределить токи и потенциалы между элементами, т.е. элементы должны быть одинаковыми - фактор однотипности. Этот фактор не всегда выполним на практике, но крайне желателен, его существенное нару- шение (существенное расхождение параметров каждого элемента со средними значе- ниями по всей совокупности) приведет к снижению надежности и долговечности при- бора. Например, если элементы имеют различные площади, то временной фактор будет определяться совокупностью элементов с большей площадью и чем площадь больше, тем ниже временной фактор.  From this point of view, currents and potentials should be evenly distributed between the elements, i.e. elements must be the same - a factor of the same type. This factor is not always feasible in practice, but it is extremely desirable, its significant violation (a significant discrepancy between the parameters of each element and the average values in the whole set) will lead to a decrease in the reliability and durability of the device. For example, if the elements have different areas, then the time factor will be determined by the combination of elements with a larger area and the larger the area, the lower the time factor.
То, что динамические свойства пучкового элемента выше динамических свойств линейного означает, что отношение m=At/t для него будет больше. Следовательно, на- дежность и долговечность пучкового диода больше, чем линейного однопереходного диода.  The fact that the dynamic properties of a beam element is higher than the dynamic properties of a linear element means that the ratio m = At / t will be greater for it. Consequently, the reliability and durability of a beam diode is greater than that of a linear single-junction diode.
Таким образом, если в не высокой степени очистки от дефектов или примесей подложку наполнить любым известным способом геометрически малыми (размером D—δ, где δ— бесконечно малая величина, предпочтительно наноразмерная) дискрет- ными p-η переходами в достаточно большом количестве (Ν— ню), то дефекты из-за ма- лого размера p-η переходов будут блокироваться или они будут неопасными.  Thus, if the substrate is not highly purified from defects or impurities, the substrate is filled in any known manner with geometrically small (size D — δ, where δ is an infinitesimal value, preferably nanoscale) discrete p-η transitions in a sufficiently large amount (Ν— nu), then defects due to the small size of p-η junctions will be blocked or they will be non-hazardous.
Из-за малого размера p-η переходов вероятность встречи их с дефектами снижает- ся. С другой стороны, поскольку p-η переходы малы, дискретны и отдельны и расстоя- ния между ними больше поперечных размеров наиболее характерных доминирующих дефектов, то эти дефекты не могут оказаться в зоне или областях пространственного заряда (ОПЗ) p-η переходов или прилегающих областях проводимости - они там не могут разместиться из-за большой величины дефектов. Поэтому, чем больше будет число p-η переходов, а их геометрический размер будет меньше (предпочтительно меньше геометрического размера характерного доминирующего дефекта), тем эффек- тивнее и надежнее они будут блокировать дефекты. С другой стороны, если даже часть переходов будут блокированы дефектами или примесями, то остальная часть переходов в силу пучковой структуры преобразователя будет работоспособной и возьмет на себя всю нагрузку. Due to the small size of p-η junctions, the probability of encountering them with defects is reduced. On the other hand, since p-η transitions are small, discrete, and separate, and the distances between them are larger than the transverse dimensions of the most characteristic dominant defects, these defects cannot be in the zone or regions of space charge (SCR) of p-η transitions or adjacent areas conductivity - they can’t accommodate there because of the large amount of defects. Therefore, the greater the number of p-η junctions, and their geometric size will be smaller (preferably less than the geometric size of a characteristic dominant defect), the more effective and more reliable they will block defects. On the other hand, even if some of the transitions are blocked by defects or impurities, the rest of the transitions due to the beam structure of the transducer, it will be workable and will bear the entire load.
Конструкция пучкового перехода с числом N » cV2 3 элементарных переходов размером меньше характерного доминирующего в в полупроводнике типа дефекта, объединенных в параллельную цепь посредством противоположных токовых электро- дов во внутренней цепи полупроводникового прибора, использована не только для ней- трализации дефектов и увеличения надежности и времени гарантированной работоспо- собности, переходов и ФЭП на их основе, но и для увеличения стойкости к деградации их электрофизических параметров к факторам внешнего воздействия - интенсивности облучения, токовой нагрузки, температуры и др. The design of the beam transition with the number N »cV 2 3 of elementary transitions smaller than the characteristic defect type prevailing in the semiconductor, combined into a parallel circuit by means of opposite current electrodes in the internal circuit of the semiconductor device, was used not only to neutralize defects and increase reliability and time of guaranteed working capacity, transitions and solar cells based on them, but also to increase the resistance to degradation of their electrophysical parameters to external factors - and irradiation intensity, current load, temperature, etc.
Как оказалось, эффекты, возникающие при снижении геометрических размеров переходов и объединении их в пучковую структуру приводят к проявлению в ФЭП и др. ПП еще к ряду неожиданных эффектов - к увеличению температурной стойкости параметров ФЭП, стойкости к воздействию концентрированного излучения и стойко- ста к деградации вольт амперных характеристик (В АХ), включая сюда повышение ве- личины тока короткого замыкания, напряжения холостого хода и др.  As it turned out, the effects arising from a decrease in the geometric dimensions of the transitions and their combination into a beam structure lead to the manifestation in PECs and other PPs as well as to a number of unexpected effects - to an increase in the temperature resistance of the PEC parameters, resistance to concentrated radiation, and resistance to degradation volt ampere characteristics (V AX), including an increase in the value of short circuit current, open circuit voltage, etc.
Конструктивно пучковый переход - это статистическая выборка из числа N гео- метрически малых элементарных p-η переходов. Статистическая выборка или пучок подчиняется математическому закону больших чисел, согласно которого разброс и дисперсия любой физической характеристики в таком статистическом пучке снижают- ся, причем, чем число элементов N будет больше в пучке, тем меньше будет дисперсия и тем выше будет стабильность физической величины и наоборот. При этом, чем меньше в пучке геометрический размер составляющего элемента, т.е. выше степень ло- кализации p-η перехода, тем более четко будет в нем проявляться эффект пучка (или многоэлементный масштабный фактор физических характеристик, заключающийся в том, что в пучке малых элементов с противоположными контактами физические харак- теристики тела переходят в состояние сверхвысоких значений или в состояние сверху- силения (см. Цой Б..Э.М. Карташов, В. В. Шевелев. /Закономерность изменения физи- ческих характеристик многоэлементных структур полимеров и твердых тел при изме- нении числа элементов. Москва. Диплом N° 207 на открытие от 18.06. 2002 г., per. N° 245. /Явление многоэлементного масштабного эффекта характеристик физических объ- ектов (эффект Цоя-Каратшова-Шевелева). Москва. Диплом на открытие j ° 243 от 16 декабря 2003 г. Per. Xs 287). В статистическом пучке дефектные элементы пучка нейтрализованы или зашун- тированы большим числом N в пучке бездефектных элементов. Геометрически малые размеры элементов пучка в силу масштабного фактора бездефектны и потому они имеют высокие значения физических характеристик. Поэтому геометрически малые элементы (например, натуральные тонкие волокна шелкопряда), объединенные в пучок (веревку, прядь или канат) имеют высокую и сверхвысокую долговечность и проч- ность, что и используется человеком на практике уже тысячалетиями. В случае ФЭП мы имеем сверхвысокие значения тока короткого замыкания, потенциала холостого хо- да, долговечности, надежности, стойкости к температуре и к высоким интенсивностям освещения, тока и т.п. Structurally, the beam transition is a statistical sample of N geometrically small elementary p-η junctions. A statistical sample or a beam obeys the mathematical law of large numbers, according to which the scatter and dispersion of any physical characteristic in such a statistical beam decreases, and the more elements N are in the beam, the smaller the dispersion and the higher the stability of the physical quantity and vice versa . Moreover, the smaller the geometric size of the constituent element in the beam, i.e. the higher the degree of localization of the p-η junction, the more clearly the beam effect will manifest itself in it (or the multi-element scale factor of physical characteristics, consisting in the fact that in a beam of small elements with opposite contacts the physical characteristics of the body go into a state of superhigh values or to the state of overpower (see Tsoy B..E.M. Kartashov, V.V. Shevelev. / Pattern of change in the physical characteristics of multi-element structures of polymers and solids with a change in the number of elements. Moscow. Diploma N ° 207 on from Coverage of June 18, 2002, per. N ° 245. / Phenomenon of the multielement scale effect of the characteristics of physical objects (Tsoi-Karatshov-Shevelev effect). Moscow. Opening diploma j ° 243 of December 16, 2003. Per. Xs 287). In a statistical beam, defective beam elements are neutralized or bridged with a large number N in the beam of defect-free elements. Due to the scale factor, the geometrically small sizes of the beam elements are defect-free and therefore they have high physical characteristics. Therefore, geometrically small elements (for example, natural thin silkworm fibers) combined into a bundle (rope, strand, or rope) have high and ultrahigh durability and strength, which has been used by humans for thousands of years in practice. In the case of PECs, we have ultrahigh values of short circuit current, idling potential, durability, reliability, resistance to temperature and to high intensities of illumination, current, etc.
В целом, в статистическом пучке тонких элементов в силу многоэлементного масштабного фактора происходит эффект сверхвысокого усиления физических харак- теристик.  On the whole, in the statistical beam of fine elements, due to the multielement scale factor, the effect of superhigh gain of physical characteristics occurs.
В пучке массивных по своим геометрическим размерам переходов эффект пучка (усиления) не возникает и не происходит (см. ниже описание фотоэлектрического преобразователя и батареи).  In a beam of transitions massive in their geometric dimensions, the beam effect (amplification) does not occur and does not occur (see the description of the photoelectric converter and battery below).
В целом, при переходе от стандартного ФЭП с большим сплошным единичным p-η переходом к дискретному пучковому ФЭП, происходит, с одной стороны, локали- зация p-η переходов и контактов, ведущая к увеличению фотопотенциала, а с другой - делокализация (перераспределение) токч i и тепла Q (Q - величина, включающая теп- лов деление и теплоотвод) на геометрически малых p-η переходах.  On the whole, when moving from a standard photomultiplier with a large continuous unit p-η transition to a discrete beam photomultiplier, localization of p-η junctions and contacts occurs, on the one hand, leading to an increase in photopotential, and on the other hand, delocalization (redistribution) current i and heat Q (Q is a quantity including heat fission and heat removal) at geometrically small p-η junctions.
Эффект делокализации (или иначе «эффект веника») токовых или иных силовых или энергетических нагрузок позволяет пропускать через ФЭП или ПП токи (или дру- гие энергетические или силовые нагрузки) со сверхвысокими удельными значениями плотностей. Причем, чем больше число переходов N и меньше его геометрический размер, тем выше степень делокализации и тем выше будет стойкость преобразователя к токовым, световым, температурным или иным механическим или энергетическим пе- регрузкам.  The delocalization effect (or otherwise, the “broom effect”) of current or other power or energy loads allows currents (or other energy or power loads) with ultrahigh specific densities to pass through PEC or PP. Moreover, the greater the number of transitions N and the smaller its geometric size, the higher the degree of delocalization and the higher the resistance of the converter to current, light, temperature or other mechanical or energy overloads.
Таким образом, процессы делокализации тока, тепловыделения и теплоотвода на отдельных однотипных дискретных малых по геометрическим размерам p-η переходах обусловливают высокую температурную устойчивость ФЭП и устойчивость к высоким уровням освещенности, т.е. к концентрированному падающему излучению и другим факторам внешнего воздействия. Фактически, получается, что при стремлении числа переходов N— * оо, ток и тепловые эффекты, приходящиеся на один отдельный геомет- рически малый по размеру p-η переход будут стремится к нулевой величине (ΪΝ— »0, QN — * 0). Поэтому локализованные в «точку» переходы и точечные контакты из-за дело- кализации тока i и тепла Q позволяют пропускать через пучковую структуру удельные значения токов и тепла в десятки и сотни раз превосходящих плотности токов стан- дартных ФЭП или других ПЛ. Thus, the processes of current delocalization, heat release, and heat removal at separate homogeneous discrete p-η junctions of small geometric dimensions cause high temperature stability of the photomultiplier and resistance to high levels of illumination, i.e. to concentrated incident radiation and others environmental factors. In fact, it turns out that as the number of transitions N— * oo tends, the current and thermal effects attributable to one separate geometrically small p-η junction will tend to zero (ΪΝ— »0, QN - * 0). Therefore, transitions and point contacts localized to the “point” due to the delocalization of current i and heat Q allow specific values of currents and heat to pass through the beam structure tens and hundreds of times higher than the current densities of standard photomultipliers or other submarines.
Кроме того, при переходе от сплошной однопереходной структуры к дискретной пучковой (многопереходной) структуре из-за эффекта веника, т.е. процессов делокали- зации и перераспределения токов и энергии происходит открытие «оптических окон» и для коротковолнового ЭМИ и изменение траектории движения генерированных заря- дов от т-образной (присущей сплошным стандартным ФЭП) к γ-образной форме, т.е. ведет к устранению слоевого сопротивления, представляющего собой последователь- ное внутреннее сопротивление ФЭП (см. фиг. 7 и 8). Переход к γ -образной траектории и коснтрукция пучкового перехода позволяет использовать полупроводниковый мате- риал со и сверхкороткими временами жизни зарядов.  In addition, during the transition from a continuous single-junction structure to a discrete beam (multi-junction) structure due to the broom effect, i.e. The processes of delocalization and redistribution of currents and energy open “optical windows” for the short-wavelength EMP and change the trajectory of the generated charges from the t-shaped (inherent to continuous standard PECs) to the γ-shaped, i.e. leads to the elimination of layer resistance, which is the consistent internal resistance of the photomultiplier (see Figs. 7 and 8). The transition to a γ-shaped trajectory and the cosine structure of the beam transition make it possible to use a semiconductor material with ultrashort charge lifetimes.
Результаты измерения удельных сопротивлений стандартных образцов и экспе- риментального пучкового ФЭП при различных падающих мощностях излучения под- тверждают доказательную базу предлагаемого изобретения (см. фиг.9). Как видно из фиг. 9 внутреннее сопротивление пучкового ФЭП, изготовленного в серийных про- мышлен лх условиях, существенно ниже, чем у стандартных - космического назначе- ния (Россия) и высокоэффективного ФЭП фирмы Suny Power (США).  The results of measuring the resistivities of the standard samples and the experimental beam photomultiplier at various incident radiation powers confirm the evidence base of the invention (see Fig. 9). As can be seen from FIG. 9, the internal resistance of a beam photomultiplier manufactured under serial industrial conditions is much lower than that of standard photovoltaic cells (Russia) and a highly efficient photomultiplier from Suny Power (USA).
При этом вместе с устранением слоевого сопротивления существенно снижается (из-за большого количества p-η переходов и их малой площади) ток насыщения, а вы- ходной фототок и мощностные характеристики в результате существенно увеличива- ется (фиг. 10 и фиг. 11). Эффекты делокализации токов и тепла (эффект веника), а так- же низкое внутреннее сопротивление пучковых ФЭП позволяет реализовать их экс- плуатацию при высоких уровнях освещенности (в концентрированном падающем излу- чении), когда В АХ стандартных ФЭП со сплошным единичным p-η переходом спрям- ляются (см. фиг. 10).  At the same time, along with the elimination of layer resistance, the saturation current decreases significantly (due to the large number of p-η junctions and their small area), and the output photocurrent and power characteristics increase significantly as a result (Fig. 10 and Fig. 11) . The effects of delocalization of currents and heat (the broom effect), as well as the low internal resistance of beam PECs, allow their operation at high illumination levels (in concentrated incident radiation), when in the AX of standard PECs with a continuous single p-η junction are straightened (see Fig. 10).
Ключевым в изобретении пучкового ФЭП является эффект пучка или эффект уси- ления физических характеристик в пучковой структуре. Он реализуется при соедине- нии в параллельную электрическую цепь геометрически малых по размерам отдельных однотипных индивидуальных составляющих переходов с объемом (или областью) приходящимся на один р-п переход меньше (предпочтительно много меньше) объема или области приходящимся на один тип, наиболее опасного и доминирующего типа дефекта структуры подложки с числом N » cV2 3. Key to the invention of a beam PEC is the beam effect or the effect of enhancing physical characteristics in the beam structure. It is realized by connecting geometrically small individual single-type individual components of transitions with a volume (or region) per one pn junction less than (preferably much less) a volume or region per one type, the most dangerous and dominant type of defect in the structure of the substrate with the number N »cV 2 3 .
Если р-п переход, к примеру, в плоскостном диоде имеет круговую конфигура- цию, то его линейный поперечный размер 1„ должен быть меньше поперечного размера макротрещины Ьмакт (1П < Ьмакт), или как вариант, чтобы 1П был меньше поперечного размера микротрещины LMT ( n < L T), а предпочтительней всего, чтобы линейный раз- мер 1П был равен или был меньше поперечного размера субмикротрещины LCMT On < LCMT). If the pn junction, for example, in a planar diode has a circular configuration, then its linear transverse dimension 1 should be less than the transverse size of the macrocrack Lmact (1 P <Lmact), or alternatively, so that 1 R is smaller than the transverse size microcracks LMT (n <LT), and most preferably, the linear dimension 1 P is equal to or less than the transverse size of the submicrocracks LCMT On <LCMT).
Возможны варианты, когда 1„ - Ьмакт или ln = L T- При этом конфигурация одно- типных элементов-переходов может быть произвольной: прямоугольной, многоуголь- ной, круговой и т.д. При этом условие неравенства ln < L для геометрических размеров р-п переходов ставится в зависимости от чистоты полупроводникового материала. Чем степень очистки материала выше тем геометрический размер р-п перехода может быть большим, т.е. в этом случае можно применить неравенство 1„ < LM_KT> т.е. линейный размер перехода можно вьшолнить меньше поперечного размера макротрещины или дефектного комплекса. Число N р-п переходов, обеспечивающих наличие большого числа свободных от дефектов р-п переходов, должно быть много больше величины (с ), т.е. N » (cV)2/3, где V - объем полупроводникового материала, а с- концентра- ция дефектов нем. Variants are possible when 1 „- Lmact or ln = L T-. In this case, the configuration of the same type of transition elements can be arbitrary: rectangular, multi-angle, circular, etc. In this case, the inequality condition ln <L for the geometric dimensions of pn junctions is set depending on the purity of the semiconductor material. The higher the degree of purification of the material, the higher the geometric size of the pn junction, i.e. in this case we can apply the inequality 1 „<LM_ K T > i.e. the linear size of the transition can be made smaller than the transverse size of the macrocrack or defective complex. The number N pn junctions, ensuring the presence of a large number of defect-free pn junctions, should be much larger than (c) 2c , i.e. N »(cV) 2/3 , where V is the volume of the semiconductor material, and c is the defect concentration.
В целом, снижение геометрических размеров (области или объема, приходящего- ся на один переход) и рост числа составляющих элементов-переходов пучка ведет к эффекту нейтрализации дефектов, содержащихся в полупроводниковом материале и усилению всех физических характеристик пучкового ФЭП (увеличению времени жизни генерированных зарядов, стойкости к токовой, тепловой, световой нагрузке, надежно- сти, долговечности, прочности, и т.д.). Поэтому предпочтительно, чтобы геометриче- ские размеры р-п переходов были размером меньше объема (или поперечного размера области) СМТ или были бы равны объему (или поперечному размеру области) СМТ, т.е. поперечный геометрический размер области, приходящийся на один р- п переход должен быть в пределах 1 -100 нм.  In general, a decrease in the geometric dimensions (region or volume per one transition) and an increase in the number of component transition elements of the beam leads to the effect of neutralizing defects contained in the semiconductor material and enhancing all physical characteristics of the beam PEC (increasing the lifetime of the generated charges, resistance to current, thermal, light load, reliability, durability, strength, etc.). Therefore, it is preferable that the geometric dimensions of the pn junctions are smaller than the volume (or the transverse size of the region) of the CMT or equal to the volume (or the transverse size of the region) of the CMT, the transverse geometrical size of the region per one pn junction should be in the range of 1-100 nm.
Расстояния между дискретными р-п переходами в пучковом ФЭП должны быть соизмеримыми с диффузионной длиной генерированных неосновных носителей заряда (ННЗ), но по крайней мере больше (предпочтительно много больше) поперечного гео- метрического размера области, приходящегося на наиболее опасный характерный до- минирующий тип дефекта, для того, чтобы снизить вероятность встречи р-п перехода с дефектом или примесью. The distances between discrete pn junctions in the beam PEC should be commensurate with the diffusion length of the generated minority charge carriers (NNZ), but at least more (preferably much more) of the transverse geometrical size of the region, which is the most dangerous characteristic dominant type of defect, in order to reduce the likelihood of the pn junction encountering a defect or impurity.
При соединении больших (массивных) по геометрическим размерам элементов эффект усиления (пучка) не реализуется из-за наличия в структуре материала ФЭП больших по размерам дефектов. Доказательство справедливости заявленного эффекта далее покажем на конкретном примере реализации эффекта в экспериментально вы- полненных пучковых ФЭП. Образцы пучковых ФЭП были изготовлены в серийных промышленных условиях на полированных кремниевых пластинах КДБ-12 (100) тол- щиной 440 мкм с ориентацией 100 +/- 0,5, с удельным сопротивлением 9,6 - 14,4 Ом см. Коэффициент поглощения у изготовленных ФЭП составлял 45%.  When connecting large (massive) elements in geometric dimensions, the amplification (beam) effect is not realized due to the presence of large-sized defects in the structure of the photomultiplier material. The proof of the validity of the claimed effect will be shown below with a specific example of the effect in experimentally performed beam PECs. Samples of beam PECs were fabricated under serial industrial conditions on polished silicon wafers KDB-12 (100) with a thickness of 440 μm with an orientation of 100 +/- 0.5, with a specific resistance of 9.6 - 14.4 Ohm. Absorption coefficient fabricated solar cells amounted to 45%.
Пример 2.  Example 2
Для примера на фиг. 13 представлены данные параллельного соединения двух сплошных стандартных однопереходных ФЭП с большой площадью р-п переходов (4 см2). Из этих данных видно, что при объединении в пучок (в параллельную цепь) стан- дартных элементов суммарная удельная мощность снизилась с 70 мВт/см и 48 мВт/см2 до 45 мВт/см2; КПД для этих двух элементов составляло соответственно 14% и 9,6%, а КПД после объединения этих элементов стало 9%. Следовательно, суммарное значение удельной мощности при сборке в батарею или модуль двух солнечных эле- ментов с большой площадью р-п перехода, при параллельном соединении, получается значение мощности меньше значения мощности составляющих элементов, а КПД по- низилось до 9%. Это очень важный для практики факт, свидетельствующий о том, что на практике в батарею (если не хочешь потерять эффективность) необходимо собирать при параллельном соединении строго однотипные (одинаковые) элементы. Для пучко- вых ФЭП согласно изобретения получаются совсем иные результаты. For the example of FIG. 13 shows the data of the parallel connection of two continuous standard single-junction photomultipliers with a large area of pn junctions (4 cm 2 ). It can be seen from these data that when standard elements were combined into a beam (in a parallel circuit), the total specific power decreased from 70 mW / cm and 48 mW / cm 2 to 45 mW / cm 2 ; The efficiency for these two elements was 14% and 9.6%, respectively, and the efficiency after combining these elements became 9%. Therefore, the total value of the specific power when two solar cells with a large p-junction area are assembled into a battery or module, when connected in parallel, the power value is lower than the power value of the constituent elements, and the efficiency decreases to 9%. This is a very important fact for practice, indicating that in practice, in the battery (if you do not want to lose efficiency), it is necessary to collect strictly parallel (identical) elements with parallel connection. According to the invention, completely different results are obtained for beam PECs.
Согласно изобретения пучковый ФЭП состоит из N»l геометрически малых по размеру отдельных однотипных (одинаковых) р-п переходов, соединенных во внутрен- ней цепи параллельно и образующих с помощью противоположных токовых контак- тов-проводников один или несколько токовых узлов. При этом согласно закона боль- ших чисел количество переходов N— *ао (где N - целое число, равное много больше 1 и предпочтительно, чтобы N » 1000 или, 10 000, 100 0000, 1 000 000, 1000 000 000, т, т.е. чем больше будет число N, тем лучше будет возникать эффект усиления в пучке и тем выше будут характеристики ФЭП), а геометрически малые по размерам отдель- ные однотипные p-η переходы с ОПЗ должны быть меньше геометрического размера или объема (или поперечных размеров) доминирующего в полупроводниковой базе ха- рактерного типа макротрещины (МакТ), предпочтительно, чтобы они были меньше объема (или поперечного размера) микротрещины МТ, или субмикротрещины СМТ и должны располагаться между противоположными токовыми контактами из числа М > 2. Образуя один или несколько токовых узлов. According to the invention, a beam photomultiplier consists of N »l geometrically small individual single-type (identical) pn junctions connected in parallel in the internal circuit and forming one or several current nodes with the help of opposite current conductors. Moreover, according to the law of large numbers, the number of transitions is N— * ao (where N is an integer that is much greater than 1 and it is preferable that N »1000 or, 10,000, 100,000,000, 1,000,000, 1,000,000,000, t, i.e., the larger the number N, the better the gain effect in the beam and the higher the PEC characteristics), and geometrically small individual p-η transitions of the same type with SCR should be smaller than the geometrical size or volume (or transverse dimensions) of a characteristic type of macrocrack (MakT) that dominates in a semiconductor base, preferably so that they are smaller than the volume (or transverse size) of the MT microcrack, or the SMT submicrocrack, and must be located between opposite current contacts from among M> 2. Forming one or more current nodes.
На практике, чем больше число N p-η переходов в ФЭП и меньше их размер (в идеале от 1-100 нм), тем лучше будет проявляться эффект пучка и тем выше будут электрические, в частности, мощностные характеристики ФЭП.  In practice, the larger the number N p-η transitions in the PEC and the smaller their size (ideally from 1-100 nm), the better the beam effect will manifest itself and the higher the electrical, in particular, power characteristics of the PEC.
Заявленный эффект усиления электрических характеристик в предлагаемых ФЭП наглядно представлен на фиг. 14, где приведены мощностные характеристики кремние- вого пучкового ФЭП с числом переходов N= 300 000 с площадью одного p-η перехода прямоугольной формы равном 16 мк2. Данные представлены по отдельности и собран- ные в виде батареи из двух отдельных пучковых элементов, соединенных параллельно между противоположными токовыми контактами. На практике при сборке элементов в батарею или модуль используется как последовательное, так и параллельное соедине- ние. The claimed effect of enhancing electrical characteristics in the proposed solar cells is illustrated in FIG. 14, where the power characteristics of a silicon beam PEC with the number of transitions N = 300,000 with an area of one p-η rectangular transition equal to 16 μ 2 are given . The data are presented separately and collected in the form of a battery of two separate beam elements connected in parallel between opposite current contacts. In practice, when assembling cells into a battery or module, both serial and parallel connections are used.
На фиг. 13 представлены данные на бездефектный и дефектный элементы и дан- ные этих двух элементов, объединенных в батарею через параллельную цепь. Как вид- но из этих чертежей, дефектный образец нейтрализован в батарее. В батарее наблюда- ется неожиданный эффект: общая удельная мощность и КПД стала вьппе мощности каждого отдельного элемента. Если мощность отдельных элементов составляла 26 mW/cM и 70 mW/см", а КПД соответственно составляло 5,2% и 14%, то после объеди- нения в батарею удельная мощность стала 75 mW/см , а КПД повысилось до 15%.  In FIG. 13 shows data on defect-free and defective cells and the data of these two cells combined into a battery through a parallel circuit. As can be seen from these drawings, the defective sample is neutralized in the battery. An unexpected effect is observed in the battery: the total specific power and efficiency has become the power of each individual element. If the power of individual elements was 26 mW / cM and 70 mW / cm ", and the efficiency was 5.2% and 14%, respectively, then after combining into a battery, the specific power became 75 mW / cm, and the efficiency increased to 15%.
Следовательно, удельная суммарная мощность элементов, объединенных в бата- рею суммируется и становится даже вьппе лучшего бездефектного элемента. Суммар- ная удельная мощность у пучковых батарей становится по значению больше удельной мощности бездефектного элемента, имеющего наибольшее значение. В целом в батарее из пучковых ФЭП суммарное КПД увеличивается по сравнению со значениями КПД отдельных составляющих элементов. Это существенно важный для практики результат. Такое поведение дефектных и бездефектных элементов в батарее свидетельствует о том, что в пучковых ФЭП дефекты, как уже было выше отмечено, в силу большого количества N p-η переходов, их малого размера (т.е. локализации перехода) и процес- сов делокализации фототока и тепла, становятся не опасными, либо шунтируются. Кроме того, в батарее из пучковых ФЭП полное внутреннее сопротивление снижается и поэтому в нем меньше потерь на сопротивлении и КПД пучковой батареи увеличи- вается. Снижение внутреннего сопротивления происходит как за счет параллельного соединения большого количества малых отдельных однотипных p-η переходов и сни- жения суммарного сопротивления в параллельной цепи (см фиг. 6), так и за счет боль- шого разброса сопротивления. Проведенные экспериментальные исследования показы- вают, что тем меньше геометрический размер перехода, тем больше наблюдается ста- тистический разброс сопротивлений p-η переходов. Как показывает эксперимент, в ста- тистической выборке из большого количества малых переходов хоть одно из значений находится близко к нулевому. Если теперь эти переходы объединить в пучок или па- раллельную цепь, то общее сопротивление такого пучка будет иметь значение меньше наименьшего, т.е. оно будет близким к нулю значением. Поэтому потери на внутреннем сопротивлении p-η переходов снижаются, а эффективность батареи состоящей из мно- жества пучковых элементов увеличивается. Consequently, the specific total power of the elements combined into a battery is summed up and becomes even the best defect-free element. The total specific power of beam batteries becomes greater in value than the specific power of a defect-free element, which has the greatest value. In general, the total efficiency in a battery of beam PECs increases in comparison with the values of the efficiency of individual constituent elements. This is an essential result for practice. This behavior of defective and defect-free cells in the battery indicates that, in the beam PECs, defects, as was noted above, due to the large number of N p-η junctions, their small size (i.e., localization of the junction), and delocalization processes photocurrent and heat, become not dangerous, or are shunted. In addition, the total internal resistance in a battery of beam PECs decreases and, therefore, there are fewer losses in resistance and the efficiency of the beam battery increases. The decrease in internal resistance occurs both due to the parallel connection of a large number of small individual single-type p-η junctions and a decrease in the total resistance in a parallel circuit (see Fig. 6), as well as due to a large spread of resistance. The conducted experimental studies show that the smaller the geometric size of the transition, the greater the statistical spread of the resistances of the p-η junctions. As the experiment shows, in a statistical sample of a large number of small transitions, at least one of the values is close to zero. If we now combine these transitions into a beam or a parallel circuit, then the total resistance of such a beam will be less than the smallest, i.e. it will be close to zero. Therefore, the losses at the internal resistance of the p-η junctions are reduced, and the efficiency of the battery consisting of many beam elements increases.

Claims

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ CLAIM
1. Способ изготовления пучкового перехода, в котором на полупроводниковой подложке выполняют Ν>1 отдельных однотипных переходов, объединяют их в па- раллельную цепь посредством токовых электродов, характеризующийся тем, что объем каждого однотипного перехода, выбирают меньше объема, содержащего наиболее опасный характерный доминирующий дефект в полупроводниковой базе.  1. A method of manufacturing a beam transition in which Ν> 1 of individual single-type transitions are performed on a semiconductor substrate, combine them into a parallel circuit by means of current electrodes, characterized in that the volume of each single-type transition is chosen less than the volume containing the most dangerous characteristic dominant defect in a semiconductor base.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что число переходов Ν выбирают из соотно- шения Ν > Shck, где S— рабочая площадь поверхности полупроводниковой под- ложки, на которой формируются переходы, h— ширина перехода, с - объемная кон- центрация дефектов или примесей, к = 2,3, ...,кт а величина кт— 1/ cva , va— атомный объем материала,
Figure imgf000030_0001
- объем, приходящийся на один дефект.
2. The method according to claim 1, characterized in that the number of transitions Ν is selected from the relation Ν> Shck, where S is the working surface area of the semiconductor substrate on which the transitions are formed, h is the width of the transition, and s is the volume con- the centering of defects or impurities, k = 2,3, ..., k t and the value of k t - 1 / cv a , v a is the atomic volume of the material,
Figure imgf000030_0001
- volume per defect.
3. Способ по любому из пп.1 или 2, отличающийся тем, что расстояние между от- дельными однотипными переходами больше поперечного размера наиболее опасно- го характерного доминирующего типа дефекта в полупроводниковой базе. 3. The method according to any one of claims 1 or 2, characterized in that the distance between the individual transitions of the same type is greater than the transverse dimension of the most dangerous characteristic dominant type of defect in the semiconductor base.
4. Способ по любому из пп.1 или 2, отличающийся тем, что расстояние между от- дельными однотипными переходами выбирают менее удвоенной диффузионной длины. 4. The method according to any one of claims 1 or 2, characterized in that the distance between the individual transitions of the same type is chosen less than twice the diffusion length.
5. Способ по п.1, отличающийся тем, что число переходов N выбирают из соотно- шения составляет N > (cV) , где с -объемная концентрация дефектов, a V- объем полупроводниковой базы. 5. The method according to claim 1, characterized in that the number of transitions N is selected from the relation N> (cV), where c is the volume concentration of defects, and V is the volume of the semiconductor base.
6. Способ по любому из пп.1, 2, 5, отличающийся тем, что толщину подложки вы- бирают менее 60 мкм. 6. The method according to any one of claims 1, 2, 5, characterized in that the thickness of the substrate is selected less than 60 microns.
7. Пучковый преобразователь электромагнитного излучения, содержащий по край- ней мере один пучковый переход, вьшолненный на полупроводниковой подложке в соответствии со способом по любому из пп. 1-7. 7. A beam electromagnetic radiation converter comprising at least one beam transition implemented on a semiconductor substrate in accordance with the method according to any one of claims. 1-7.
PCT/RU2010/000582 2009-10-02 2010-10-14 Method for making a beam junction, and electromagnetic-radiation beam converter WO2011040838A2 (en)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020127011478A KR101685470B1 (en) 2010-10-14 2010-10-14 Method for making a beam junction, and electromagnetic-radiation beam converter
EA201200556A EA018895B1 (en) 2009-10-16 2010-10-14 Method for making a beam junction, and electromagnetic-radiation beam converter

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2009136493 2009-10-02
RU2009136493/28A RU2009136493A (en) 2009-10-16 2009-10-16 METHOD FOR MANUFACTURING A BEAM TRANSITION, BEAM TRANSMITTER OF ELECTROMAGNETIC RADIATION

Publications (2)

Publication Number Publication Date
WO2011040838A2 true WO2011040838A2 (en) 2011-04-07
WO2011040838A3 WO2011040838A3 (en) 2011-05-26

Family

ID=43826826

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/RU2010/000582 WO2011040838A2 (en) 2009-10-02 2010-10-14 Method for making a beam junction, and electromagnetic-radiation beam converter

Country Status (3)

Country Link
EA (1) EA018895B1 (en)
RU (1) RU2009136493A (en)
WO (1) WO2011040838A2 (en)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU743507A1 (en) * 1979-05-03 1985-10-23 Ордена Ленина Физической Институт Им.П.Н.Лебедева Ring laser for measuring angular velocities and movements
RU2355066C2 (en) * 2006-06-08 2009-05-10 Броня Цой Electromagnetic emission converter
RU2364008C2 (en) * 2006-02-02 2009-08-10 Броня Цой Transistor and method of making said transistor
RU2367063C2 (en) * 2006-11-21 2009-09-10 Броня Цой Electromagnetic radiation converter

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU743507A1 (en) * 1979-05-03 1985-10-23 Ордена Ленина Физической Институт Им.П.Н.Лебедева Ring laser for measuring angular velocities and movements
RU2364008C2 (en) * 2006-02-02 2009-08-10 Броня Цой Transistor and method of making said transistor
RU2355066C2 (en) * 2006-06-08 2009-05-10 Броня Цой Electromagnetic emission converter
RU2367063C2 (en) * 2006-11-21 2009-09-10 Броня Цой Electromagnetic radiation converter

Also Published As

Publication number Publication date
RU2009136493A (en) 2011-04-27
WO2011040838A3 (en) 2011-05-26
EA201200556A1 (en) 2012-09-28
EA018895B1 (en) 2013-11-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7759623B2 (en) Silicon photoelectric multiplier (variants) and a cell for silicon photoelectric multiplier
US4477721A (en) Electro-optic signal conversion
US5248346A (en) Photovoltaic cell and array with inherent bypass diode
US8866152B2 (en) Betavoltaic apparatus and method
Böer Survey of semiconductor physics
CN112786719B (en) Solar cell and cell module
US7936019B2 (en) Nano and MEMS power sources and methods thereof
Ray et al. Transport mechanisms in porous silicon
Jayadevaiah Semiconductor‐electrolyte interface devices for solar energy conversion
US20150295101A1 (en) Methods for enhancing exciton decoupling with a static electric field and devices thereof
JPH01205472A (en) Solar battery cell
WO2011040838A2 (en) Method for making a beam junction, and electromagnetic-radiation beam converter
TWM514112U (en) Photovoltaic cells
CA1157136A (en) Light-activated p-i-n switch
JP2018152595A (en) Method and structure for multi-cell device without physical isolation
Volovichev et al. Reliable rectifiers and photovoltaic converters for high levels of ionizing irradiation
Vernon et al. High performance porous silicon solar cell development
KR20160082990A (en) photovoltaic cells
RU2608302C1 (en) Design of monolithic silicon photoelectric converter and its manufacturing method
Jum’h et al. Influence of illumination on the electrical properties of p-(ZnMgTe/ZnTe: N)/CdTe/n-(CdTe: I)/GaAs heterojunction grown by molecular beam epitaxy (MBE)
Mohammad et al. Investigations of current mechanisms and electronic properties of Schottky barrier diode
Srithanachai et al. DOPING EFFECT OF PT ON CAPACITANCE-VOLTAGE PROPERTIES OF METAL-SEMICONDUCTOR-METAL DEVICE.
KR101818657B1 (en) Vertical P-N Junction Transistor using Chemical Doping and Method of manufacturing the same
Lotsch et al. Physics of Solar Cells
US20180358480A1 (en) Multijunction solar cells having an interdigitated back contact platform cell

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 10820892

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase in:

Ref country code: DE

ENP Entry into the national phase in:

Ref document number: 20127011478

Country of ref document: KR

Kind code of ref document: A

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 201200556

Country of ref document: EA

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 10820892

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A2