Diodo Túnel: Estrutura e Fabricação
A estrutura e as técnicas de fabricação utilizadas para diodos de túnel permitem que seu desempenho seja otimizado.
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Tutorial de Diodo Túnel Inclui:
Diodo túnel | Teoria do diodo túnel | Estrutura do dispositivo do diodo túnel | Diodo Backward
Tutorial de Diodo Inclui:
Tipos de diodos | Especificações e classificações de diodos | Diodo de junção PN | LED | Diodo PIN | Diodo de barreira Schottky | Diodo SiC | Célula solar / diodo fotovoltaico | Varactor / Varicap | Diodo Zener
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Compreender a estrutura e a fabricação dos diodos de túnel fornece informações adicionais sobre a operação de diferentes dispositivos de diodos de túnel.
Existem muitas semelhanças entre a estrutura do diodo túnel e a da junção PN padrão, mas também existem algumas diferenças importantes que permitem que o diodo túnel opere como funciona.
Para fabricar dispositivos de diodo túnel, os processos de fabricação padrão podem ser usados, permitindo que os dispositivos sejam fabricados de maneira econômica.
Noções básicas de estrutura de diodo de túnel
O diodo túnel é semelhante a uma junção pn padrão em muitos aspectos, exceto que os níveis de dopagem são muito altos. Densidades da ordem de 5×10 19 cm -3 são comuns.
Outra diferença é que a região de depleção, a área entre as áreas do tipo p e do tipo n, onde não há portadores, é muito estreita. Normalmente, está na região entre cinco a dez nanômetros, o que equivale a uma largura de apenas alguns átomos.
Com uma região de depleção tão pequena, os níveis de capacitância são muito pequenos e isso se presta à operação de alta frequência e, normalmente, o desempenho se estende bem na região de micro-ondas.
Os diodos de túneis podem ser fabricados a partir de uma variedade de semicondutores diferentes, mas o germânio é o mais utilizado. Tem a vantagem de ter um pequeno gap de energia que permite um tunelamento mais eficiente.
Estruturas e técnicas de diodos de túnel
Os diodos de túnel podem ser fabricados usando uma variedade de estruturas diferentes. Essas estruturas geralmente se enquadram em um dos três tipos básicos:
- Estrutura de diodo de túnel de liga de bola: Este tipo de formato de diodo de túnel é fabricado como uma estrutura de mesa. Para obter essa forma de estrutura, a técnica de fabricação envolve colocar uma liga contendo os dopantes necessários em contato com um substrato fortemente dopado. A temperatura usada é de cerca de 500°C, ponto em que os dopantes derretem rapidamente e se difundem no substrato. A geometria geral da estrutura é então definida gravando o diodo nas proporções necessárias.
- Estrutura de diodo de túnel de ligação pulsada: Esta é uma estrutura de diodo de túnel relativamente simples de criar, embora seja necessário um controle cuidadoso do processo durante o processo de fabricação. O diodo túnel é criado usando um fio revestido com uma liga contendo os dopantes necessários. Isso é pressionado com força no substrato fortemente dopado e, em seguida, um pulso de voltagem é aplicado. O efeito disso é que a junção se forma por um processo de liga local. Apesar disso, há desvantagens nesse processo porque ele só pode produzir uma pequena junção e as propriedades exatas, incluindo a área da junção, não podem ser controladas rigidamente.
- Estrutura de diodo de túnel planar: A tecnologia planar pode ser usada para criar diodos de túnel. Usando esta abordagem para o processo de fabricação, o substrato n+ fortemente dopado é mascarado por uma camada isolante para deixar uma pequena área exposta. Esta área exposta é então aberta para se tornar a área ativa do diodo. A dopagem para a área pode ser introduzida por difusão, liga ou crescimento epitaxial. Alternativamente, é possível crescer uma camada epitaxial sobre toda a superfície e, em seguida, remover as áreas que não são necessárias para deixar uma estrutura de mesa.
Todas as três estruturas permitem a obtenção de diodos de alto desempenho.
Diodos de túnel usando todas essas estruturas foram fabricados e ainda são fabricados, embora em quantidades menores do que costumavam ser. Todas essas três estruturas de diodos de túnel fornecem bons níveis de desempenho e, com novas técnicas e tecnologias de fabricação, o desempenho pode ser melhorado.
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