DSCF0774

149

4.2 Półprzewodnikowe elementy i układy elektroniczne

Janoda

Si0₂

—.warstwa zaporowa

Rys. 1. Poglądowy schemat konstrukcyjny planarnej diody Schottky’ego

katoda

stwy metalicznej. Migracja elektronów wywołana jest różnicą energii elektronów warstwy półprzewodnika i metalu. Wysokoenergetyczne elektrony swobodne półprzewodnika migrują w głąb metalu, zubażając koncentrację elektronów w obszarze półprzewodnika i wzbogacając koncentrację elektronów swobodnych w metalu. W ten sposób tworzy się w obszarze złącza obszar o różnicy potencjałów. Jeśli złącze zostanie spolaryzowane w kierunku zaporowym, to znaczy potencjał dodatni zewnętrznego źródła napięcia zostanie dołączony do półprzewodnika typu N, a potencjał ujemny zostanie dołączony do warstwy metalu, to wytworzone pole elektryczne będzie sprzyjało zubożeniu koncentracji elektronów w złączu, ponieważ elektrony swobodne z półprzewodnika będą odpływały w kierunku bieguna dodatniego. Przy zmianie polaryzacji potencjałów zewnętrznego źródła zasilania (rys. 2 na poprzedniej stronie), wysokoenergetyczne elektrony warstwy półprzewodnika wskutek oddziaływania sił wytworzonego pola elektrycznego zapełnią ponownie zubożony obszar złącza, stwarzając warunki do dobrego przewodzenia prądu. W tym przypadku złącze zostanie spolaryzowane w kierunku przewodzenia. Czas przejścia ze stanu zaporowego do stanu przewodzenia złącza (czas przełączania) jest rzędu 100 ps.

Diody Schottkyego charakteryzują się bardzo krótkim czasem przełączania.

Wysokoenergetyczne elektrony półprzewodnika nazywane są również gorącymi nośnikami ładunku. Stąd czasami złącze metal-półprzewodnik nosi nazwę diody z gorącymi nośnikami ładunku.

Diody Schottky ego produkowane są przy wykorzystaniu technologii planarno-epitaksjalnej (rozdz. 4.2.2.1). Na rys. 1 przedstawiono poglądowy schemat konstrukcyjny takiej diody. Anodę stanowi warstwa metaliczna. Na złączu półprzewodnika typu N i metalu tworzy się warstwa zaporowa. Warstwa N łączy się z katodą za pośrednictwem silnie domieszkowanej warstwy półprzewodzącej typu N⁺. Typowe napięcie progowe złącza wynosi 0,4 V.

Diody Schottky ego mają niższe napięcie progowe w porównaniu z diodami ze złączem PN.

Do niewątpliwych wad diod Schottky’ego, w porównaniu z diodami krzemowymi ze złączem PN. należą znacznie większe wartości prądów wstecznych oraz stosunkowo niskie (do 100 V), maksymalnie dopuszczalne napięcia wsteczne.

Ze względu na bardzo krótki czas przełączania diody Schottky’ego stosowane są w układach wysokiej częstotliwości, w układach szybkich zabezpieczeń przepięciowych i do budowy szybkich układów logicznych. Ze względu na niską wartość napięcia progowego w kierunku przewodzenia, a więc z uwagi na mniejsze straty mocy, diody te są stosowane w niskonapięciowych układach prostownikowych.

4.2.2.3 Lasery półprzewodnikowe

Ideę konstrukcji lasera¹ przedstawiono na rys. 1 na następnej stronie.

Laser jest urządzeniem, które w wyniku wprowadzenia (wpompowania) energii generowanej przez pompę energii wywołuje zjawisko emisji strumienia promieniowania świetlnego w materiale aktywnym lasera.

Charakterystycznymi właściwościami tego promieniowania są: monochromatyczność, stała polaryzacja, stała faza i zbieżność optyczna.

Light Amplffication by StimuJated Emission of Radiation - wzmocnienie strumienia światła przez stymulowaną emisją promieniowania