加载中…由PN结到晶体二极管diode:器件到版图
(2014-08-16 14:59:19) | 分类： 温故知芯 |
费了那么大劲，终于知道了PN结有单向导电性，知道了用PN结可以做晶体二极管。。。。
可是，到底晶体二极管怎样设计呢？
通过之前分析可知，PN结的内建电势是由半导体材料已经掺杂浓度等决定的，所以通过选择半导体材料和控制半导体材料的掺杂浓度可以得到希望的内建电势。有了内建电势就有了单向导电的能力，而对PN结反向偏压时，PN结的反向电流很小，所以可以暂不考虑。就是对PN结加正向偏压时，电流会随正向偏压增大而增大，所以需要对电流进行推导，希望能够控制PN结的正向电流。
PN结正向导通时，是P区的空穴向N区扩散，N区的电子向P区扩散，所以电流就由这两部分扩散电流组成。
考虑单位面积下的PN结，也就是PN结的电流密度
扩散电流密度=q*扩散系数*浓度梯度
推导得到的PN结的电流密度为：
J=Js*[exp(qV/kT)-1]
在外加偏压为时，反向电流为
J=-Js
不管电流密度具体是多少，这个公式说的就是，
PN结的电流密度也是由半导体的材料和掺杂浓度和外加偏压决定的。
而材料和掺杂都是工艺上的时，对设计者来说，只有PN结的面积是可以控制的。面积越大，电流越大。
那么在特定工艺下的二极管的构造是怎样的？
以常用的P-sub
N阱工艺来说，二极管可以直接用P-sub做为P区，对P-sub进行局部的N掺杂做为N区，然后用金属做欧姆接触将N区和P区电极引出。
这样的版图如图1.1所示
中间正方形的OD（有源区）的面积就是PN结的面积，这个图是PN结的俯视图，N区在上，P区在N区的下方，是看不到的。用剖面图可以看出PN结的构造：
如果制作在N阱上也基本一样，就是多了一个N阱层，然后进行反掺杂
将版图的P端和N端引出来，加到PAD上，生成GDSII文件，交给foundry
foundry就能把这个二极管做出来了。再交给封装厂，封装完就是一个晶体二极管产品了。
当然实际情况还要稍稍复杂一下。。。。没，那么简单
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