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Diodo de túnel: estructura y fabricación

Diodo de túnel: estructura y fabricación

Comprender la estructura y fabricación de los diodos de túnel brinda información adicional sobre el funcionamiento de diferentes dispositivos de diodos de túnel.

Hay muchas similitudes entre la estructura del diodo túnel y la de la unión PN estándar, pero también existen algunas diferencias clave que permiten que el diodo túnel funcione como lo hace.

Para fabricar dispositivos de diodos de túnel, se pueden utilizar los procesos de fabricación estándar, lo que permite que los dispositivos se fabriquen de manera económica.

Conceptos básicos de la estructura del diodo de túnel

El diodo de túnel es similar a una unión p-n estándar en muchos aspectos, excepto que los niveles de dopaje son muy altos. Densidades del orden de 5x1019 cm-3 son comunes.

Otra diferencia es que la región de agotamiento, el área entre las áreas de tipo py de tipo n, donde no hay portadores, es muy estrecha. Por lo general, está en la región de entre cinco y diez nanómetros, lo que equivale a un ancho de solo unos pocos átomos.

Con una región de agotamiento que es tan pequeña, los niveles de capacitancia son muy pequeños y esto se presta a una operación de alta frecuencia y, por lo general, el rendimiento se extiende hasta la región de microondas.

Los diodos de túnel se pueden fabricar a partir de una variedad de semiconductores diferentes, pero el germanio es el que se ha utilizado más ampliamente. Tiene la ventaja de que tiene un pequeño espacio de energía que permite una construcción de túneles más eficiente.

Estructuras y técnicas de diodos de túnel

Los diodos de túnel se pueden fabricar utilizando una variedad de estructuras diferentes. Estas estructuras generalmente se dividen en uno de tres tipos básicos:

  • Estructura de diodo de túnel de aleación de bolas: Este tipo de formato de diodo de túnel se fabrica como una estructura de mesa. Para lograr esta forma de estructura, la técnica de fabricación implica poner en contacto una aleación que contiene los dopantes requeridos con un sustrato muy dopado. La temperatura utilizada es de alrededor de 500 ° C, momento en el que los dopantes se funden rápidamente y se difunden en el sustrato. La geometría general de la estructura se define luego grabando el diodo en las proporciones requeridas.
  • Estructura de diodo de túnel de enlace pulsado: Se trata de una estructura de diodo de túnel relativamente sencilla de crear, aunque se requiere un control de proceso cuidadoso durante el proceso de fabricación. El diodo de túnel se crea utilizando un cable recubierto con una aleación que contiene los dopantes necesarios. Esto se presiona con fuerza sobre el sustrato muy dopado y luego se aplica un pulso de voltaje. El efecto de esto es que la unión se forma mediante un proceso de aleación local. A pesar de esto, este proceso tiene sus inconvenientes porque solo puede producir una unión pequeña y las propiedades exactas, incluida el área de la unión, no se pueden controlar de manera estricta.
  • Estructura de diodo de túnel planar: La tecnología plana se puede utilizar para crear diodos de túnel. Usando este enfoque para el proceso de fabricación, el sustrato n + fuertemente dopado se enmascara con una capa aislante para dejar un área pequeña expuesta. Esta área expuesta se abre para convertirse en el área activa del diodo. El dopaje para el área puede introducirse por difusión, aleación o crecimiento epitaxial. Alternativamente, es posible hacer crecer una capa epitaxial sobre toda la superficie y luego grabar aquellas áreas que no se requieren para dejar una estructura de mesa.

Las tres estructuras permiten obtener diodos de alto rendimiento.

Se han fabricado y todavía se fabrican diodos de túnel que utilizan todas estas estructuras, aunque en cantidades inferiores a las que solían ser. Las tres estructuras de diodos de túnel proporcionan buenos niveles de rendimiento y con nuevas técnicas y tecnologías de fabricación, el rendimiento se puede mejorar.

Ver el vídeo: diodo tunel (Octubre 2020).