МДП ВАРИКАП С ОТРИЦАТЕЛЬНЫМ ЗАРЯДОМ

Предлагаемая полезная модель относится к области разработки активных элементов полупроводниковой электроники, предназначенных для управления частотой и фазой переменного сигнала в радиотехнических устройствах ВЧ и СВЧ диапазона.
Известен МДП-варикап, содержащий полупроводник, диэлектрик, управляющий электрод и узел стока неосновных носителей на основе p-n перехода переходом [Lloyd W Hackley, Seminole, Fla, "Varactor tuning diode with inversion layer, Put. 4.903.086, Feb. 20, 1990, US].
Наиболее близким к предлагаемой конструкции является МДП-варикап с переносом заряда [Патент РФ №100333, 10.12.2010 г.]. Данный прибор содержит полупроводник электронного типа проводимости, диэлектрик, управляющий электрод и узел стока неосновных носителей с p-n переходом. При этом p-n переход узла стока расположен вне области локализации управляющего электрода и соединен с ним резистивным элементом, расположенным на диэлектрике.
Недостаток данного прибора состоит в том, что верхний температурный предел работы ограничен обратным током p-n перехода, обусловленным термогенерацией неосновных носителей. При повышенных температурах обратный ток p-n перехода препятствует образованию потенциальной ямы под резистивным элементом, что исключает возможность полного переноса неосновных носителей заряда из-под управляющего электрода в узел стока.
Предлагаемое техническое решение направленно на повышение верхнего предела температурного диапазона работы МДП-варикапа.
В предлагаемой конструкции это достигается тем, что в варикапе на основе системы МДП, содержащем полупроводник электронного типа проводимости, диэлектрик, управляющий электрод и узел стока неосновных носителей с p-n переходом, в приповерхностном слое полупроводника между управляющим электродом и p-n переходом узла стока сформирована область, содержащая атомы акцепторной примеси, образующие область отрицательного заряда.
На Фиг. 1 представлена конструкция предлагаемого многоэлементного варикапа, на Фиг. 2 - его эквивалентная схема.
Прибор содержит полупроводник электронной проводимости 1, диэлектрик 2, управляющий электрод 3, контакт к полупроводнику 4, область дырочной проводимости 5 p-n перехода узла стока неосновных носителей, область 6 с атомами акцепторной примеси, расположенная между p-n переходом узла стока и управляющим электродом 3, и контакт 7 к p-n переходу узла стока.
Принцип действия прибора состоит в следующем. К контакту 7 узла стока прикладывается постоянное отрицательное напряжение, создающее постоянную потенциальную яму в области пространственного заряда (ОПЗ) полупроводника под областью дырочной проводимости узла стока 5. При этом наличие области 6 с атомами акцепторной примеси обеспечивает формирование потенциальной ямы для неосновных носителей в промежутке между p-n переходом узла стока и управляющим электродом 3. Таким образом создается канал переноса неосновных носителей из ОПЗ полупроводника под управляющим электродом в узел стока в широком диапазоне температур.
н
0
При подаче на полевой электрод 3 положительного смещения в ОПЗ под этим электродом формируется область обогащения основными носителями и емкость прибора C=CS, где
н
C - номинальное значение емкости прибора;
0
C - удельная емкость диэлектрика 2;
S - площадь управляющего электрода 3.
При подаче на управляющий электрод отрицательного напряжения реализуется режим обеднения ОПЗ полупроводника основными носителями и соответственно режим управления величиной значения емкости прибора.
Эквивалентная схема предлагаемого прибора представлена на фиг. 2. Электроды 1, 2 и 3 на фиг. 2 соответствуют позициям 3, 4 и 7 на фиг. 1.
-9
2
c
В приборах предлагаемой конструкции плотность тока термогенерации l=10 А/см и вклад резистора R в эквивалентную схему прибора можно не учитывать. Использование предлагаемого технического решения позволяет повысить верхний температурный предел до температур порядка +200°C. В качестве акцепторной примеси могут быть использованы атомы B и Al.
Предлагаемая конструкция МДП-варикапа решает поставленную задачу. Достигаемый при использовании прибора эффект, обеспечивается тем, что глубина потенциальной ямы для неосновных носителей в ОПЗ узла стока не зависит от величины обратного тока p-n перехода узла стока, что позволяет увеличить верхний температурный предел работы прибора.