Напівпровідниковий індуктивний елемент

Реферат: UA 87528 U UA 87528 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до області радіоелектроніки (напівпровідникової електроніки) і може бути використано в планарній технології виготовлення напівпровідникових аналогів котушок індуктивності, як елементів мікросхем, які виготовляються в одному технологічному процесі. Відомий напівпровідниковий індуктивний елемент [Патент № 161075 Бюл. № 6 від 09.03.1964. Г.М. Авакьянц, В.И. Мурыгин. Полупроводниковый индуктивный элемент]. Однак, відомий напівпровідниковий індуктивний елемент складний за рахунок багатошарової конструкції, яка реалізована під час багатоступінчастого технологічного процесу. Це вимагає більших економічних затрат. Окрім цього відомості про роботу при кріогенних температурах відсутні, а його макрогеометричні розміри, що становлять десятки міліметрів, понижують функціональність. Найближчим аналогом є напівпровідниковий індуктивний елемент, що містить монокристал кремнію, на поверхні якого розташована провідна ділянка у вигляді шару з омічними контактами [Патент № 2163045Ru Бюл. № 11, 10.02.2001. В.М. Иоффе, Е.Л. Виноградов. Полупроводниковый прибор]. Однак, відомий напівпровідниковий індуктивний елемент складний за рахунок багатошарової конструкції, яка реалізована під час багатоступінчастого технологічного процесу. Наявність макрогеометричних розмірів (~10 мм) та обмеження роботи при температурі рідкого гелію понижує його функціональність. В основу корисної моделі поставлено задачу створити напівпровідниковий індуктивний елемент, в якому за рахунок нових конструктивних елементів, зменшення геометричних розмірів розшириться область застосування і температурний діапазон роботи. Поставлена задача вирішується тим, що напівпровідниковий індуктивний елемент, що містить монокристал кремнію, на поверхні якого розташована провідна ділянка у вигляді шару з омічними контактами, який згідно корисної моделі, має монокристал кремнію виконаний ниткоподібним, а шар провідної ділянки виконаний нанопористим. Використання монокристалу кремнію ниткоподібної форми, дозволяє в єдиному технологічному процесі хімічного парового осадження сформувати на поверхні монокристалу кремнію нанопористий шар, що в свою чергу дає можливість зменшити геометричні розміри напівпровідникового індуктивного елементу до діаметру 20 мкм і довжини 900 мкм. Формування нанопористого шару із заданою концентрацією легуючої домішки забезпечить працездатність при температурі рідкого гелію (4,2К) та незалежність параметрів напівпровідникового індуктивного елемента від температури зі збереженням достатньо високого значення добротності, що розширить область застосування і температурний діапазон роботи. На Фіг. 1 зображено напівпровідниковий індуктивний елемент. На Фіг. 2 наведено залежності реактивної складової опору від активної напівпровідникового індуктивного елемента при Т=4,2 К (1), 20 К (2), 60 К (3), 300 К (4). На Фіг. 3 наведено залежність добротності від частоти напівпровідникового індуктивного елемента при температурі рідкого гелію. Напівпровідниковий індуктивний елемент містить монокристал кремнію 1, виконаний ниткоподібним, на його поверхні розташовано шар провідної ділянки 2 з омічними контактами 3, причому шар 2 виконаний нанопористим. Товщина шару провідної ділянки може бути, 19 -3 наприклад 10 нм, а концентрація легуючої домішки - 1×10 см . Омічні контакти 3 до шару провідної ділянки можуть бути виконані, наприклад методом імпульсного зварювання (Фіг. 1). Напівпровідниковий індуктивний елемент працює так. При пропусканні змінного струму через омічні контакти 3 (Фіг. 1), відбувається перенесення носіїв заряду через шар провідної ділянки 2, що виконаний нанопористим (Фіг. 1). За рахунок високого рівня легування шару провідної ділянки під час росту в єдиному технологічному процесі забезпечено вищу провідність, ніж у монокристалі кремнію. Рівень легування провідної ділянки забезпечує працездатність напівпровідникового індуктивного елемента при температурі рідкого гелію із добротністю, залежність якої від частоти струму зображено на Фіг. 3. Завдяки своїй структурі з пастковими центрами шар провідної ділянки, що виконаний нанопористим, забезпечує затримку носіїв заряду, яка спричиняє зсув фази між струмом і напругою та викликає реактивний опір індуктивного характеру. Параметри напівпровідникового індуктивного елемента змінюються з похибкою не більше 2 % (Фіг. 2). Таким чином, використання ниткоподібного монокристалу кремнію для виготовлення напівпровідникового індуктивного елемента, на поверхні якого в процесі вирощування сформовано шар провідної ділянки, що виконаний нанопористим, забезпечить затримку носіїв заряду, яка спричиняє зсув фази між струмом і напругою та викликає реактивний опір індуктивного характеру. 1 UA 87528 U ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 5 Напівпровідниковий індуктивний елемент, що містить монокристал кремнію, на поверхні якого розташована провідна ділянка у вигляді шару з омічними контактами, який відрізняється тим, що монокристал кремнію виконаний ниткоподібним, а шар провідної ділянки виконаний нанопористим. 2 UA 87528 U Комп’ютерна верстка Г. Паяльніков Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3