Войти
Изоляция p – n-перехода - это метод, используемый для электрической изоляции электронных компонентов, таких как транзисторы, на интегральной схеме (IC) путем окружения компонентов p – n-переходами с обратным смещением.
Путем окружения транзистора, резистора, конденсатора или другого компонента на ИС полупроводниковым материалом, легированным с использованием противоположной разновидности легирующей примеси подложки, и подключения этого окружающего материала к напряжению, которое смещает в обратном направлении образующийся p − n-переход, он можно создать область, которая образует электрически изолированный «колодец» вокруг компонента.
Предположим, что полупроводниковая пластина является материалом p-типа. Также предположим, что кольцо из материала n-типа размещено вокруг транзистора и размещено под транзистором. Если материал p-типа внутри кольца n-типа теперь подключен к отрицательной клемме источника питания, а кольцо n-типа подключено к положительной клемме, ` ` дыры '' в области p-типа отодвигаются от p − n-переход, вызывающий увеличение ширины непроводящей обедненной области. Точно так же, поскольку область n-типа подключена к положительному выводу, электроны также будут отводиться от перехода.
Это эффективно увеличивает потенциальный барьер и значительно увеличивает электрическое сопротивление потоку носителей заряда. По этой причине в переходе не будет электрического тока (или он будет минимальным).
В середине перехода p − n-материала создается обедненная область для защиты от обратного напряжения. Ширина обедненной области увеличивается с увеличением напряжения. Электрическое поле нарастает с увеличением обратного напряжения. Когда электрическое поле превышает критический уровень, переход выходит из строя и начинает течь ток за счет лавинного пробоя. Следовательно, необходимо следить за тем, чтобы напряжение в цепи не превышало напряжение пробоя, иначе электрическая изоляция не исчезнет.
В статье под названием «Микроэлектроника», опубликованной в журнале Scientific American, сентябрь 1977 г., том 23, номер 3, стр. 63–9, Роберт Нойс писал:
«Интегральная схема, как мы ее задумали и разработали в Fairchild Semiconductor в 1959 году, выполняет разделение и взаимное соединение транзисторов и других элементов схемы электрически, а не физически. Разделение достигается за счет использования pn-диодов или выпрямителей, которые пропускают ток только в одном направлении. Техника была запатентована Куртом Леховцем из Sprague Electric Company ».
Инженер Sprague Electric Company Курт Леховец подал патент США 3 029 366 на изоляцию p – n-перехода в 1959 году и получил патент в 1962 году. Сообщается, что он сказал: «Я не получил ни цента из [патента]». Тем не менее, история утверждает, что он заплатил по крайней мере один доллар за то, что, возможно, является самым важным изобретением в истории, поскольку она также сыграла важную роль в изобретения LED и солнечных батарей, оба из которых Lau Wai Shing говорит Lehovec также впервые исследование.
Когда Роберт Нойс изобрел монолитную интегральную схему в 1959 году, его идея изоляции p – n-перехода была основана на плоском процессе Хёрни. В 1976 году Нойс заявил, что в январе 1959 года он ничего не знал о работе Леховца.
