«Варикапы» по дисциплине

Особенности конструирования варикапов

Из формулы (10) видно, что для увеличения добротности не обходимо уменьшить толщину базы w и удельное сопротивление. Однако уменьшение величины р ограничивает пределы изменения емкости, так как снижается величина напряжения пробоя. Основ­ная задача конструирования варикапа состоит в том, чтобы разрешить именно это противоречие, т. е. получить высокую добротность (малую величину последовательного сопротивления  )при доста­точно большом коэффициенте перекрытия по емкости (при высоком пробив­ном напряжении и, следовательно, при достаточно высоком удельном сопро­тивлении ρ). Решение задачи заклю­чается в выборе минимальной ве­личины удельного сопротивления исход­ного материала, которая может обеспе­чить необходимое пробивное напряже­ние. Отсутствие у варикапа запаса по удельному сопротивлению материала требует более тщательной разработки и более точного соблюдения технологии создания, обработки и защиты р-п перехода по сравнению с обычными диодами.

С другой стороны, для повышения добротности толщину базы выбирают минимально возможной (примерно 10 мкм). Поскольку работа с пласти­нами полупроводникового материала толщиной 10 мкм невозможна, исполь­зуют структуры типа n-n+ (рис 3). При этом пробивное напряжение буду­щего р-п перехода и величина сопротив­ления базы определяются слоем n-типа, так как при расчете сопротивления базы сопротивлением слоя n+ можно пренебречь ввиду его крайне низкого удельного сопротивления. Эти струк­туры получают либо специальной диф­фузией в исходный кремний n-типа (имеющий достаточно высокое удельное сопротивление) с последующей шли­фовкой слоя n-типа до необходимой толщины, либо с помощью эпитаксиальной технологии. В обоих случаях получение слоя n-типа заданной толщины и проводимости представляет значительные технологические трудности.
В показанном на рис.4 сплавном варикапе типа Д901 в кри­сталл кремния / с одной его стороны вплавлен в вакууме алюминие­вый столбик 2 для получения р-п перехода, а с другой стороны — сплав золото—сурьма (0,1% Sb) для получения омического кон­такта3. Эта структура вплавляется в вакууме в коваровый золо­ченый кристаллодержатель 4.К алюминиевому столбику прикреплен внутренний вывод 5. Соединение кристаллодержателя с баллоном 6 и выводом 7 осуществляется сплавлением в водороде.
В настоящее время при изготовлении варикапов сначала из­готавливают структуру типа p+-n-n+ (рис.3, б) и омические кон­такты к структуре на пластине кремния диаметром 25—35 мм, и только в дальнейшем производится нарезка кристаллов нужной площади (в зависимости от номинальной емкости), вплавление золо­ченых выводов, химическая обработка, защита поверхности пе­рехода и бескорпусная герметизация. Конструкция варикапа, из­готовленного по описанной технологии, изображена на рис.5.