標(biāo)準(zhǔn)雙極型二極管.ppt

標(biāo)準(zhǔn)雙極型二極管,張愛娟,主要內(nèi)容,1、二極管連接形式的晶體管 2、齊納二極管 2.1 表面齊納二極管 2.2 埋層齊納二極管 3、肖特基二極管,一、二極管連接形式的晶體管,這種二極管結(jié)構(gòu)是將的基極與集電極連在一起而形成的 。這種器件稱為二極管連接形式的晶體管。 注意集電極去偏置的影響，一旦集電極去偏置現(xiàn)象嚴(yán)重的時(shí)候，寄生的管就會起作用，二極管就會向襯底泄漏電流。 只要集電極去偏置不能使寄生PNP管導(dǎo)通，這種結(jié)構(gòu)的晶體管就不會出現(xiàn)任何流向襯底的電流損失。 缺點(diǎn)：反向擊穿電壓相對較低，這是受到NPN管68V 的 限制所致。,LPNP連接的二極管,這是橫向PNP管制作而成的二極管。但是這種器件會存在寄生的PNP管，一旦導(dǎo)通的話，就會有一部分集電極電流流向襯底，導(dǎo)致二極管的陰極電流比陽極電流小，這就限制了LPNP管在要求電流嚴(yán)格匹配環(huán)境中的應(yīng)用。,二、齊納二極管,圖中所示的分別為齊納二極管、雪崩二極管的反向擊穿特性。 擊穿電壓的大小取決于二極管耗盡區(qū)的寬度和雜質(zhì)分布。載流子可利用隧穿效應(yīng)流過一個(gè)非常薄的耗盡區(qū)。擊穿電壓小于6V且主要依靠隧穿效應(yīng)導(dǎo)電的二極管叫做齊納二極管。擊穿電壓超過6V的二極管叫做雪崩二極管，因?yàn)樗鼈冎饕垦┍辣对鲂?yīng)而不是隧穿效應(yīng)導(dǎo)電。 依靠隧穿效應(yīng)導(dǎo)通的二極管的擊穿電壓具有負(fù)溫度系數(shù)，溫度越高，擊穿電壓越小。,1、表面齊納二極管,NPN晶體管的發(fā)射結(jié)可以方便地形成齊納二極管。它的擊穿電壓 取決于基區(qū)的摻雜濃度和發(fā)射區(qū)結(jié)深。大部分標(biāo)準(zhǔn)雙極工藝可提供約為6.8V的發(fā)射結(jié)。 發(fā)射結(jié)齊納二極管的版圖在本質(zhì)上與NPN相同。發(fā)射區(qū)作為齊納二極管的陰極，基區(qū)作為陽極。隔離島的作用就是將齊納二極管和周圍的隔離區(qū)隔離開，所以隔離島接觸應(yīng)該連接到齊納二極管的陰極或者與之相等或更高的電位上。 如左圖所示，發(fā)射結(jié)齊納二極管的發(fā)射區(qū)通常為圓形或者橢圓形。采用圓形是為了防止在發(fā)射區(qū)拐角處的電場增加。,無隔離發(fā)射結(jié)齊納二極管,有些電路將發(fā)射結(jié)齊納二極管的陽極（基極）與襯底相連。因?yàn)榛鶚O與襯底工作在同一電位，所以這兩個(gè)擴(kuò)散區(qū)可以相互交疊，此舉大大節(jié)省了面積。 但是這樣結(jié)構(gòu)很容易受襯底去偏置和噪聲耦合的影響。這種齊納二極管不應(yīng)該放在注入襯底電流超過幾百微安的結(jié)構(gòu)附近。保守的設(shè)計(jì)者通常避免使用無隔離齊納二極管，而是采用面積更大的傳統(tǒng)發(fā)射結(jié)齊納二極管，以避免去偏置和噪聲耦合所帶來的風(fēng)險(xiǎn)。,2、埋層齊納二極管,如果雪崩區(qū)位于氧化層下幾微米的位置，熱載流子就會散射出晶格，并在能夠氧化層界面之前失去能量。在表面下發(fā)生雪崩的齊納二極管稱為次表面齊納二極管，或者更通俗地稱為埋層齊納二極管。 埋層齊納二極管的擊穿電壓在其工作壽命期內(nèi)是一個(gè)常數(shù)，因此這種器件也可以用作理想的精密基準(zhǔn)電壓源。,這種結(jié)構(gòu)的二極管是由發(fā)射區(qū)與被發(fā)射區(qū)覆蓋的塞狀P+隔離區(qū)構(gòu)成，其中發(fā)射擴(kuò)散區(qū)與周圍的隔離島相交疊。 陽極：塞狀P+隔離區(qū) 陰極：發(fā)射區(qū) 這種結(jié)構(gòu)的二極管的擊穿電壓通常為56V，溫度系數(shù)約為1mV/。 缺點(diǎn)：它的陽極通常連接到襯底，從而嚴(yán)重限制了它的應(yīng)用范圍，并且增加了襯底去偏置和噪聲耦合的可能性。,結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：在隔離擴(kuò)散后和基區(qū)擴(kuò)散前插入深P+擴(kuò)散。這個(gè)深P+擴(kuò)散區(qū)的摻雜濃度遠(yuǎn)大于基區(qū)擴(kuò)散濃度，但又比發(fā)射區(qū)濃度小很多。 陽極：塞狀的P+區(qū)構(gòu)成，并通過周圍的基區(qū)擴(kuò)散區(qū)形成接觸。 陰極：發(fā)射區(qū) 通過調(diào)整深P+擴(kuò)散區(qū)雜質(zhì)分布，可使得這種結(jié)構(gòu)的擊穿電壓適合特定的應(yīng)用。輕摻雜的擴(kuò)散區(qū)擊穿電壓更高，而重?fù)诫s擴(kuò)散區(qū)的擊穿電壓相對較低。 實(shí)際中，擊穿電壓的范圍是56.5V。,這種結(jié)構(gòu)的二極管利用高能量注入代替標(biāo)準(zhǔn)發(fā)射結(jié)結(jié)構(gòu)的發(fā)射區(qū)擴(kuò)散。在高注入能量下，雜質(zhì)分布的峰值實(shí)際位于硅表面以下。高能注入因此形成了一層很薄的N型掩埋層。插入該層的塞狀基區(qū)擴(kuò)散區(qū)與N型掩埋層形成了埋層齊納二極管。 通過調(diào)整用于制作NBL注入的注入能量和劑量可以設(shè)定擊穿電壓。 擊穿電壓范圍為57V。,這種結(jié)構(gòu)的齊納二極管由擴(kuò)散進(jìn)入NBL的塞狀隔離區(qū)構(gòu)成。NBL被隔離島包圍，通過發(fā)射擴(kuò)散區(qū)實(shí)現(xiàn)接觸。 調(diào)整擊穿電壓： NBL和隔離區(qū)摻雜 隔離區(qū)推結(jié)時(shí)間 外延層厚度,三、肖特基二極管,肖特基二極管是利用導(dǎo)體和半導(dǎo)體之間的整流肖特基勢壘形成的。P型和N型硅都可以與多種金屬和金屬硅化物形成整流肖特基勢壘。生成的二極管正向?qū)妷喝Q于導(dǎo)體成分和硅的類型。 一般用鋁來制作肖特基二極管。,金屬部分為夾層結(jié)構(gòu)，由鉑硅化物、難熔勢壘金屬和摻銅的鋁這3層組成。在鉑硅化物和輕摻雜的N型外延之間形成了肖特基勢壘。 肖特基接觸孔上的氧化層比較厚，需要增加一步單獨(dú)的刻蝕工藝減薄肖特基接觸孔上的氧化層。 擊穿電壓?。阂?yàn)樾ぬ鼗佑|尖銳的邊