Напівпровідниковий надвисокочастотний p-i-n- діод

Напівпровідниковий надвисокочастотний р-і-nдіод, що містить кристал у вигляді мезоструктури з високоомного напівпровідникового матеріалу, на протилежних поверхнях якого сформовані сильнолеговані шари р- і n-типу провідності, омічні контакти до них; змонтований осесиметрично всередині кільцевого діелектричного корпусу із металізованими протилежними площинами, який відрізняється тим, що напівпровідниковий кристал виконано з карбіду кремнію. (19) (21) u200804476 (22) 09.04.2008 (24) 10.09.2009 (46) 10.09.2009, Бюл.№ 17, 2009 р. (72) БАСАНЕЦЬ ВОЛОДИМИР ВАСИЛЬОВИЧ, БОЛТОВЕЦЬ МИКОЛА СИЛОВИЧ, ВЕРЕМІЙЧЕНКО ГЕОРГІЙ МИКИТОВИЧ, ГОЛИННАЯ ТЕТЯНА ІВАНІВНА, КРІВУЦА ВАЛЕНТИН АНТОНОВИЧ, ЛИЧМАН КИРИЛО ОЛЕКСІЙОВИЧ, УРІЦКАЯ НАДІЯ ЯРОСЛАВІВНА (73) ДЕРЖАВНЕ ПІДПРИЄМСТВО НАУКОВО 3 кремнія р-і-n типу створена способом газофазної епітаксії. Кристал n-областю змонтовано на нікелевому диску, вкритого плівкою золота. На цей диск за допомогою зварки закріплюється кільцевий діелектричний корпус, протилежні поверхні якого металізовані плівковою системою Cr-Au. В даному технічному рішенні в якості діелектричного корпуса використана рубінова втулка. Електричний вивід зі сторони р-області виконується з золотої смужки, яка за допомогою зварки з'єднує контактну систему до р-області і верхню металізовану площину корпуса. Перед герметизацією поверхню кристалу зі сторони р-області захищають шаром скла. Таке виконання меза-структури з карбіду кремнія, контактних систем і діелектричного корпуса дає змогу використовувати діод при робочих температурах до 400°C. Можливість функціонування р-і-n-діода з 4Н карбіду кремнія при високих температурах забезпечується електронною будовою зон цього напівпровідникового матеріалу. Так, при температурі 300°C ширина забороненої зони 4Н карбіду кремнія Eg=3,23еВ. Залежність Eg від температури має вигляд: T2 ; T + 1300 де: Eg(0) - ширина забороненої зони при кімнатній температурі (Т=400°К)[еВ]; T - температура матеріалу [°K]. При T=700°K (400°С) ширина забороненої зони зменшується всього на 0,1еВ, що дає змогу надійно працювати при цих умовах. Таким чином напівпровідниковий надвисокочастотний р-і-n діод, що містить в собі кристал у вигляді меза-структури з високоомного напівпровідникового матеріалу, на протилежних поверхнях якого сформовані сильнолеговані шари р- і n-типу провідності, омічні контакти до них; змонтований осесиметрично всередині кільцевого діелектричного корпусу із металізованими протилежними площинами, який відрізняється тим, що з метою значного підвищення робочої температури пристрою напівпровідниковий кристал виконано з карбіду кремнія. Новою ознакою, яку має технічне рішення, що заявляється, є: використання кристалу з карбіду кремнія типу 4Н при відповідних умовах виконання плівкових контактних систем, діелектричного кільцевого корпуса та діелектричного покриття мезаструктури з сторони р-області легкоплавким склом. Ця ознака забезпечує відповідність заявленої корисної моделі критерію «новизна». Ця ознака є суттєвою і дозволяє одержати технічний результат, що заявляється - збільшення робочих температур перемикаючого р-і-n діода в Eg(0 ) - 6,5 × 10 4 43851 4 корпусі до 400°C. Карбідкремнієвий р-і-n діод працює таким чином: робота перемикаючого діода заснована на зміні імпедансу р-і-n структури під дією зміни зовнішньої напруги. В перемикачах, фазообертачах діод використовується у двох робочих станах: один відповідає певному прямому зсуву з малим опором, інший - зворотному, або нульовому зсуву з великим опором. Можливість здійснення корисної моделі, що заявляється, пояснюється на Фіг. де схематично зображено надвисокочастотний р-і-n діод, який може працювати до температури 400°C. Основою приладу є кристал 1 з епітаксійного карбіду кремнія р-і-n типу у вигляді меза-структури з протилежних площин якої сформовані плівкові контактні системи 2. Сильнолегований шар р-типу має товщину 1-2мкм. Високоомна n-область має товщину 5-10мкм. Сильнолегована n-область має товщину 100-250мкм. Меза-структура з карбіду кремнія за допомогою зварки монтується в центрі диска 3, який вкритий плівкою золота. Після цього, диск 3 з кристалом 1 з'єднується з кільцевим діелектричним корпусом 4, протилежні площини якого металізовані плівковою системою Cr-Au 5. За допомогою золотої смужки 6, завтовшки 6мкм, мезаструктура з сторони р-області з'єднана з верхньою металізованою площиною 5 корпуса 4. Після монтажу смужки 6, поверхню кристала захищають шаром легкоплавкого скла 7 марки C 73-2. Верхня частина діелектричного корпуса за допомогою зварки закривається нікелевим диском, аналогічним нижньому диску 3. Запропонована конструкція р-і-n діода дозволяє збільшити робочі температури перемикаючих напівпровідникових діодів до 400°С. Вказана мета підтверджується експериментальними дослідженнями. Технічне рішення, що заявляється - напівпровідниковий НВЧ р-і-n діод з карбіду кремнію був використаний в складі перемикача у вигляді гібридної інтегральної схеми на основі несиметричних смужкових ліній з хвилевим опором 50Ом. В полосі частот 3-5ГГц перемикач забезпечував втрати не більше 1,5дБ и розв'язку не меньше ніж 25дБ. При цьому забезпечувалось формування НВЧ імпульсів з фронтами на рівні 0,4-0,9 при ввімкнутому діоді 15нсек, а при вимкненому - 11нсек. Таким чином, заявлене технічне рішення «Напівпровідниковий надвисокочастотний р-і-n-діод» є новим, має винахідницький рівень, є промислово придатним і забезпечує досягнення поставленої мети - збільшення робочих температур перемикаючого р-і-n діода в корпусі до 400°С. 5 Комп’ютерна верстка А. Крулевський 43851 6 Підписне Тираж 28 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601