Диффузионного резистора

Ученик профессора И. Мюллера Э. Дюбуа-Реймон — отец электрофизиологии — исследовал влияние амплитуды и закона изменения тока на реакцию мышц. Он сформулировал первые законы электробиологии, создал методику для определения биопотенциалов. Трудно переоценить работы Н. Нернста, предложившего формулу для определения диффузионного потенциала, а также В. Ю. Чаговца, И. Р. Тарханова, И. М. Сеченова, В. Оствальда и других, заложивших основы математической теории электробиологии.

С другой стороны, если p-n-переход смещен в обратном направлении, то падение напряжения на нем будет больше диффузионного потенциала фк, который более чем на порядок превышает величину kT /q. Таким образом, краевые участки области объемного заряда незначительно влияют на положения координат хп и Хр, которые определяются из системы уравнений (2.101).

Погрешность преобразования рН составляет около +0,1...0,2 значения рН. Основными источниками погрешностей являются температурные изменения электродных потенциалов, а также наличие диффузионных потенциалов, возникающих на границе жидкостных контактов растворов, входящих в электрическую цепь преобразователя. В пробах кислот, оснований и солей с концентрацией не более 0,1 моль/л колебания диффузионного потенциала обычно не превышают ±3 мВ, при более высоких концентрациях диффузионный потенциал

Погрешность преобразования рН составляет около +0,1...0,2 значения рН. Основными источниками погрешностей являются температурные изменения электродных потенциалов, а также наличие диффузионных потенциалов, возникающих на границе жидкостных контактов растворов, входящих в электрическую цепь преобразователя. В пробах кислот, оснований и солей с концентрацией не более 0,1 моль/л колебания диффузионного потенциала обычно не превышают ±3 мВ, при более высоких концентрациях диффузионный потенциал

С другой стороны, если p-n-переход смещен в обратном направлении, то падение напряжения на нем будет больше диффузионного потенциала фк, который более чем на

ве СН4) найдена явная корреляция между напряжением в разомкнутой цепи и диффузионным потенциалом. Как видно из 4.2.12, такая же корреляция наблюдается и в солнечных элементах на гетеропереходах a-SiC:H (на основе C2H4)/a-Si :H. Величиной диффузионного потенциала можно управлять с помощью изменения уровня легирования и мощности ВЧ при осаждении р-слоя. Таким же образом можно управлять и напряжением в разомкнутой цепи солнечного элемента.

Оптоэлектронные свойства a-Sii_xCx : Н зависят от источника углерода, легирующих добавок и условий получения. Однако величина вырабатываемой фото-э.д.с. от структуры a-Sii_xCx:H не зависит, а корреляция между напряжением в разомкнутой цепи и диффузионным напряжением пленок на основе метана и этилена одна и та же. Эксперидкнталь-ные исследования этой корреляции показывают, что 1/3 часть увеличения диффузионного потенциала дает вклад в увеличение напряжения в разомкнутой цепи солнечных элементов.

Показано, что на основе этой модели могут бить объяснены не только фотоврль-таические свойства, но и охарактеризовано качество пленок аморфного кремния, Описывается также определение диффузионного потенциала в терминах электроотражения.

[5, 6, 9, 14]. Основываясь на этом, в настоящей работе исходим из допущения о существовании постоянного внутреннего электрического поля. Внутреннее электрическое поле может быть представлено как (V^ -Va)/l в единицах диффузионного потенциала Vjj. Это приближение было подтверждено экспериментально на различных солнечных элементах на основе a-Si, имеющих к.п.д. более чем 5 %, путем электрооптических измерений, описанных в следующем разделе. Однако если есть необходимость рассмотреть солнечные элементы на основе a-Si, в которых внутреннее электрическое поле сильно зависит от положения, расчет должен быть соответствующим образом видоизменен. Кроме того, в рассматриваемом случае предполагается, что распределение внутреннего электрического поля не нарушается эффектами пространственного заряда от фотогенери-рованных и (или) инжектированных носителей.

На 5.1.4 показаны типичные спектры эффективности сбора носителей н положения Хс, нормализованные на /, в зависимости от отношения м„т;/мрТр [ 1 3] (при этом подразумевается, что свет падает на р-слой). Однако если требуется узнать результаты при освещении «-стороны, то следует только поменять местами индексы я и р. Для демонстрации общих закономерностей эти спектры представлены в зависимости от коэффициента поглощения. Из рисунка следует, что нормализованное положение Хс почти пропорционально величине дптп/ (1 + al) (иптп + Иртр)- ДРУ' гими словами, носители, имеющие большую величину произведения цт практически могут рассматриваться как лимитирующие эффективность собирания носителей, поскольку чем больше величина произведения ,ит для носителей, тем шире область генерации фотоносителей, где они выступают в качестве неосновных. Поэтому, как следует из 5.1.4, для достижения более высокой эффективности собирания носителей целесообразно, особенно в коротковолновой области, освещать р-слой, если иптп < < ЦрТр, наоборот.. Па рисунке показано также влияние диффузионного потенциала Vfo. По мере уменьшения V^ эффективность собирания носителей снижается.

Определение диффузионного потенциала методом поглощения электронов на тыльной поверхности

где А,0„, А,мст, Хкр — интенсивности отказов элементов (транзистора, диода, диффузионного резистора, диффузионной перемычки или шины), металлизации и кристалла соответственно; Л^диф — число стадий диффузии при формировании того или иного элемента; 5эл, 5мет, 5„р — площади (в мм2)-элемента, металлизации и кристалла соответственно.

Сопротивление диффузионного резистора прямоугольной формы определяется соотношением

Для определения удельных параметров диффузионного резистора рассчитывают средние значения концентрации легирующей примеси N (х) и подвижностей носителей заряда ц,п и [ip в нем, а затем — удельные проводимость и сопротивление. Далее, выбирая определенные геометрические размеры резистора, обеспечивают необходимое значение

его электрического сопротивления. На 3.42 показано схематически устройство диффузионного резистора на р-слое.

3.42. Устройство диффузионного резистора на р-слое (/ — выводы резистора; 2 — диэлектрический слой; 3 — резистор)

Диффузионные резисторы. Сопротивление диффузионного резистора зависит от степени легирования исходного материала (кремния), примесями (от удельного сопротивления материала) и от геометрических размеров резистора. Для расчетов резисторов, образованных тонкими пленками, удобно ввести новое понятие — сопротивление слоя. Рассмотрим сущность этого понятия.

Процесс изготовления диффузионного резистора состоит из следующих основных этапов:

Анализ паразитных эффектов распределенного типа, присущих полупроводниковым диффузионным резисторам, обычно основывается на анализе нелинейной емкости р-м-перехода. При этом выводятся аналитические соотношения для распределения напряжения и тока вдоль диффузионного резистора, который рассматривается как нелинейная /?С-схема с распределенными параметрами. Затем резистор можно смоделировать элементами с сосредоточенными параметрами. Результаты такого анализа оказываются применимыми к резисторам, изготовленным любыми технологическими методами, так как используемые при этом уравнения можно легко видоизменять для описания произ-

На 2.25 показаны сечение (а) и вид сверху (б) диффузионного резистора с электропроводностью р-типа, сформированного на базовом слое транзисторной структуры типа п-р-п. Как видно из рисунка, структура диффузионного резистора состоит из базового слоя, коллекторного слоя и исходной подложки. Следовательно, эту структуру можно рассматривать как особый

2.25. Сечение (а) и вид сверху (6) типичного диффузионного резистора

Конструктивные элементы и эквивалентная схема диффузионного резистора показаны на 2.26, а, б. Эквивалентная схема