JPH0625019Y2 - 大電流ダイオ−ド - Google Patents
大電流ダイオ−ドInfo
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- JPH0625019Y2 JPH0625019Y2 JP17314986U JP17314986U JPH0625019Y2 JP H0625019 Y2 JPH0625019 Y2 JP H0625019Y2 JP 17314986 U JP17314986 U JP 17314986U JP 17314986 U JP17314986 U JP 17314986U JP H0625019 Y2 JPH0625019 Y2 JP H0625019Y2
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Description
【考案の詳細な説明】 産業上の利用分野 本考案は、電子機器の電力回路等に紙葉される大電流ダ
イオードに関する。
イオードに関する。
従来の技術 従来よりダイオードとしては、ｐｎ接合や金属と半導体
の接合、或いは非晶質のものにあってはｐｉｎ接合構造
がよく知られている。これらのダイオードにおいて、順
方向電流は接合面積に比例するため、大電流の整流を行
うにはそれだけ接合面積を大きくする必要があった。
の接合、或いは非晶質のものにあってはｐｉｎ接合構造
がよく知られている。これらのダイオードにおいて、順
方向電流は接合面積に比例するため、大電流の整流を行
うにはそれだけ接合面積を大きくする必要があった。
考案が解決しようとする問題点 しかしながら、接合面積が大きくなると、それだけ嵩張
り、素子の大型化につながるために、電子機器全体の小
型化を図る上で大きなネックとなっていた。
り、素子の大型化につながるために、電子機器全体の小
型化を図る上で大きなネックとなっていた。
本考案はこのような現状に鑑み、大型化することなく、
それでいて大きな電流容量をもった頗る使用価値高い大
電流ダイオードを提供することを目的としている。
それでいて大きな電流容量をもった頗る使用価値高い大
電流ダイオードを提供することを目的としている。
問題点を解決するための手段 上記目的を達成するため本考案の大電流ダイオードは、
相異なる伝導型の半導体が各２層以上交互に積層され、
この積層体の積層両側面のうちの一方の側面に、高い仕
事関数をもつ金属が一方のダイオード電極として設けら
れ、他方の側面に低い仕事関数をもつ金属が他方のダイ
オード電極として設けられてなる構成を特徴としてい
る。
相異なる伝導型の半導体が各２層以上交互に積層され、
この積層体の積層両側面のうちの一方の側面に、高い仕
事関数をもつ金属が一方のダイオード電極として設けら
れ、他方の側面に低い仕事関数をもつ金属が他方のダイ
オード電極として設けられてなる構成を特徴としてい
る。
ここで、相異なる伝導型の半導体とは、ｐ型半導体とｎ
型半導体が該当する。この場合、ｐ型半導体とｎ型半導
体との積層構造には両半導体を直接接合した構成の他
に、両半導体の間に真性半導体層若しくは低ドーピング
層を介在させた構成も含む。
型半導体が該当する。この場合、ｐ型半導体とｎ型半導
体との積層構造には両半導体を直接接合した構成の他
に、両半導体の間に真性半導体層若しくは低ドーピング
層を介在させた構成も含む。
作用 上記構成によれば、ｐ型半導体とｎ型半導体の積層体
（両半導体の間に真性半導体層或いは低ドーピング層を
介在して積層体を含む。）の積層側面のうち一方面に接
触する状態で設けられる高い仕事関数をもつ金属は、ｐ
型半導体とは低抵抗でオーミック接触し、ｎ型の半導体
とはショットキー接合を形成する。一方、他方の側面に
接触状態で設けられる低い仕事関数をもつ金属はｎ型半
導体とはオーミック接触し、ｐ型の半導体とはショット
キー接合を形成する。ショットキー接合の場合、大きな
エネルギー障壁を構成するので電子の移動はオーミック
接触を通って行われる。また、仕事関数の高い金属、低
い金属のどちらも真性半導体層とはオーミック接触し、
低ドーピング層とは伝導型によってはオーミック接触す
るが、いずれも接触抵抗が高く、従って、電子の移動
は、高い仕事関数をもつ金属とｐ型半導体とのオーミッ
ク接触、及び低い仕事関数をもつ金属とｎ型半導体との
オーミック接触を通じて行われる。
（両半導体の間に真性半導体層或いは低ドーピング層を
介在して積層体を含む。）の積層側面のうち一方面に接
触する状態で設けられる高い仕事関数をもつ金属は、ｐ
型半導体とは低抵抗でオーミック接触し、ｎ型の半導体
とはショットキー接合を形成する。一方、他方の側面に
接触状態で設けられる低い仕事関数をもつ金属はｎ型半
導体とはオーミック接触し、ｐ型の半導体とはショット
キー接合を形成する。ショットキー接合の場合、大きな
エネルギー障壁を構成するので電子の移動はオーミック
接触を通って行われる。また、仕事関数の高い金属、低
い金属のどちらも真性半導体層とはオーミック接触し、
低ドーピング層とは伝導型によってはオーミック接触す
るが、いずれも接触抵抗が高く、従って、電子の移動
は、高い仕事関数をもつ金属とｐ型半導体とのオーミッ
ク接触、及び低い仕事関数をもつ金属とｎ型半導体との
オーミック接触を通じて行われる。
そこで、高い仕事関数をもつ金属に正の電圧を、低い仕
事関数をもつ金属に負の電圧をかければ、高い仕事関数
をもつ金属から該金属とオーミック接触するｐ型半導体
→ｎ型半導体→ｎ型半導体とオーミック接触する低い仕
事関数をもつ金属へと大きな順方向電流が流れることと
なる。逆に、低い仕事関数をもつ金属に正の電圧、高い
仕事関数をもつ金属に負の電圧をかければ、オーミック
接触を介してｐｎ接合に逆方向電圧がかかることなるの
で、電流はほとんど流れない。従って、本考案は、高い
仕事関数をもつ金属を正側電極、低い仕事関数をもつ金
属を負側電極とするダイオードを構成することとなる。
そして、両電極間にはダイオードとなるｐｎ接合部分が
２層以上積層されているので、電流容量は、１層当たり
の面積を増大することなく積層数を増やすことにより大
きな値を確保できる。即ち、言い換えれば、小型であり
ながら大電流容量のダイオードを得ることができる。
事関数をもつ金属に負の電圧をかければ、高い仕事関数
をもつ金属から該金属とオーミック接触するｐ型半導体
→ｎ型半導体→ｎ型半導体とオーミック接触する低い仕
事関数をもつ金属へと大きな順方向電流が流れることと
なる。逆に、低い仕事関数をもつ金属に正の電圧、高い
仕事関数をもつ金属に負の電圧をかければ、オーミック
接触を介してｐｎ接合に逆方向電圧がかかることなるの
で、電流はほとんど流れない。従って、本考案は、高い
仕事関数をもつ金属を正側電極、低い仕事関数をもつ金
属を負側電極とするダイオードを構成することとなる。
そして、両電極間にはダイオードとなるｐｎ接合部分が
２層以上積層されているので、電流容量は、１層当たり
の面積を増大することなく積層数を増やすことにより大
きな値を確保できる。即ち、言い換えれば、小型であり
ながら大電流容量のダイオードを得ることができる。
実施例 第１図は本考案の一実施例として大電流ダイオードの概
念図を示し、１はｐ型半導体、２はｎ型半導体であり、
両者は中間に真性半導体層（以下、ｉ層という。）３を
介在して交互に積層されている。４はその積層体を指
す。ｐ，ｉ，ｎ各層１，２，３は夫々アモルファスシリ
コンを主材とした非晶質半導体で構成され、ｐ層１及び
ｎ層２は２００Å、ｉ層３は５００Åの厚みで基板５上
に形成されている。ｐ，ｉ，ｎ各層の形成方法は、例え
ばプラズマＣＶＤ装置を用いて下表のような条件で行わ
れる。
念図を示し、１はｐ型半導体、２はｎ型半導体であり、
両者は中間に真性半導体層（以下、ｉ層という。）３を
介在して交互に積層されている。４はその積層体を指
す。ｐ，ｉ，ｎ各層１，２，３は夫々アモルファスシリ
コンを主材とした非晶質半導体で構成され、ｐ層１及び
ｎ層２は２００Å、ｉ層３は５００Åの厚みで基板５上
に形成されている。ｐ，ｉ，ｎ各層の形成方法は、例え
ばプラズマＣＶＤ装置を用いて下表のような条件で行わ
れる。
６，７は夫々ダイオード電極であり、絶縁ｐｉｎ各層の
積層体４の両側面に、全てのｐ，ｉ，ｎ層に接触する状
態で設けられている。電極６，７のうち、６は高い仕事
関数をもつ金属（以下、高仕事関数金属という。）とし
て白金（ｐｔ）を、７は低い仕事関数をもつ金属として
マグネシウム（Ｍｇ）を用いている。ここで、高い仕事
関数をもつ金属とは、光電測定法で測定した場合、４．
０ｅＶ以上のエネルギーをもつものをいい、Ｐｔ以外に
もＡｕ，Ａｇ等を用いることもできる。また、低い仕事
関数をもつ金属（以下、低仕事関数金属という。）とは
光電測定法で測定した場合、４．０ｅＶ以下のエネルギ
ーをもつものをいい、Ｍｇ以外にもＩｎ，Ｓｎを用いる
こともできる。これらの金属を積層体４の側面に設ける
には、積層体４の側面をエッチングして断面を出す処理
をした後、真空蒸着法によって形成することができる。
積層体４の両側面に、全てのｐ，ｉ，ｎ層に接触する状
態で設けられている。電極６，７のうち、６は高い仕事
関数をもつ金属（以下、高仕事関数金属という。）とし
て白金（ｐｔ）を、７は低い仕事関数をもつ金属として
マグネシウム（Ｍｇ）を用いている。ここで、高い仕事
関数をもつ金属とは、光電測定法で測定した場合、４．
０ｅＶ以上のエネルギーをもつものをいい、Ｐｔ以外に
もＡｕ，Ａｇ等を用いることもできる。また、低い仕事
関数をもつ金属（以下、低仕事関数金属という。）とは
光電測定法で測定した場合、４．０ｅＶ以下のエネルギ
ーをもつものをいい、Ｍｇ以外にもＩｎ，Ｓｎを用いる
こともできる。これらの金属を積層体４の側面に設ける
には、積層体４の側面をエッチングして断面を出す処理
をした後、真空蒸着法によって形成することができる。
上記構成によれば、作用の項で述べたように高仕事関数
金属６はｐ層１とだけ低抵抗でオーミック接触し、ｐ層
以外の層とはオーミック接触しても接触抵抗が高いかシ
ョットキー接合になる。一方、低仕事関数金属７はｎ層
２とだけ抵抗でオーミック接触し、ｎ層以外の層とはオ
ーミック接触しても接触抵抗が高いかショットキー接合
になる。従って、高仕事関数金属６に正の電圧、低仕事
関数金属７に負の電圧を印加すると、図中に矢印ｐで示
すようにｐｉｎ接合を通って順方向電流が流れ、逆に高
仕事関数金属６に負の電圧、低仕事関数金属７に正の電
圧を印加すると、ｐｉｎ接合に逆電圧がかかるだけで電
流はほとんど流れない。
金属６はｐ層１とだけ低抵抗でオーミック接触し、ｐ層
以外の層とはオーミック接触しても接触抵抗が高いかシ
ョットキー接合になる。一方、低仕事関数金属７はｎ層
２とだけ抵抗でオーミック接触し、ｎ層以外の層とはオ
ーミック接触しても接触抵抗が高いかショットキー接合
になる。従って、高仕事関数金属６に正の電圧、低仕事
関数金属７に負の電圧を印加すると、図中に矢印ｐで示
すようにｐｉｎ接合を通って順方向電流が流れ、逆に高
仕事関数金属６に負の電圧、低仕事関数金属７に正の電
圧を印加すると、ｐｉｎ接合に逆電圧がかかるだけで電
流はほとんど流れない。
１つのｐｉｎ接合を流れる電流はｐ層、ｉ層、ｎ層間の
接合面積によって規定されるから、２つの電極６，７間
に流れる全順方向電流は、ｐｉｎ接合の総数、言い換え
ればｉ層３の積層数に比例した大きな値となる。
接合面積によって規定されるから、２つの電極６，７間
に流れる全順方向電流は、ｐｉｎ接合の総数、言い換え
ればｉ層３の積層数に比例した大きな値となる。
ところで、１つのｐｉｎ接合の接合面積が従来の単接合
のものと同じである場合、順方向電流は上記したように
ｉ層の積層数に比例して大きくなるが、ダイオード素子
自体の大きさは厚みが僅かに暑くなるだけで従来とほと
んどかわらない。例えば、上掲の表による作製条件で、
ｉ層を５０層積層したとすると、１つのｐｉｎ接合の厚
みは９００Åであるが、積層体４全体の厚みは３５２０
０Å（＝３．５２μｍ）となり、素子全体の大きさを左
右する程の厚みとはならない。
のものと同じである場合、順方向電流は上記したように
ｉ層の積層数に比例して大きくなるが、ダイオード素子
自体の大きさは厚みが僅かに暑くなるだけで従来とほと
んどかわらない。例えば、上掲の表による作製条件で、
ｉ層を５０層積層したとすると、１つのｐｉｎ接合の厚
みは９００Åであるが、積層体４全体の厚みは３５２０
０Å（＝３．５２μｍ）となり、素子全体の大きさを左
右する程の厚みとはならない。
第２図に、１つのｐｉｎ接合面積が２cm×１cm（＝２cm
2）で、ｉ層の層数を５０とした積層体を用いたダイオ
ードの暗状態における電圧−電流特性を示す。第３図に
示す従来の単一接合のｐｉｎ型ダイオードと比較すれ
ば、整流比はほとんど変わらないが、ダイオードを安定
に使用できる１Ｖ付近の電流値については約２桁も増加
しており、本実施例ダイオードの有効性が伺われる。
2）で、ｉ層の層数を５０とした積層体を用いたダイオ
ードの暗状態における電圧−電流特性を示す。第３図に
示す従来の単一接合のｐｉｎ型ダイオードと比較すれ
ば、整流比はほとんど変わらないが、ダイオードを安定
に使用できる１Ｖ付近の電流値については約２桁も増加
しており、本実施例ダイオードの有効性が伺われる。
尚、実施例では、ｐ型半導体１とｎ型半導体の間にｉ層
を介在したが、ｉ層に代えてｎ−層、ｐ−層等の低ドー
ピング層を介在してもかまわないし或いはそれらの中間
層を全く介在しない構造で実施できることはいうまでも
ない。
を介在したが、ｉ層に代えてｎ−層、ｐ−層等の低ドー
ピング層を介在してもかまわないし或いはそれらの中間
層を全く介在しない構造で実施できることはいうまでも
ない。
また、ｉ層や低ドーピング層をｐ型半導体とｎ型半導体
の間に介在する構成は非晶質半導体でなく、微結晶半導
体で実施してもかまわない。
の間に介在する構成は非晶質半導体でなく、微結晶半導
体で実施してもかまわない。
更に、各半導体層１，２，３の膜圧は、実施例で示した
厚さ（２００Å，５００Å）に限定されるものでなく、
適宜の厚みとすることができる。
厚さ（２００Å，５００Å）に限定されるものでなく、
適宜の厚みとすることができる。
しかし、その場合、いずれの層とも１０Å以上１０μｍ
以下の範囲の厚みとするのが望ましい。
以下の範囲の厚みとするのが望ましい。
考案の効果 以上の如く、本考案は相異なる伝導型の半導体が各２層
以上交互に積層し、この積層体の積層両側面のうちの一
方の側面に、高い仕事関数をもつ金属が一方のダイオー
ド電極として設け、他方の側面に低い仕事関数をもつ金
属が他方のダイオード電極として設けてなる構成とした
ので、各層の接合面積が従来の単一接合構造のダイオー
ドと同じであっても積層数に比例した大きな電流を流す
ことができ、従って、素子を大型化することなく大電流
を流し得るダイオードが得られるといった効果がある。
以上交互に積層し、この積層体の積層両側面のうちの一
方の側面に、高い仕事関数をもつ金属が一方のダイオー
ド電極として設け、他方の側面に低い仕事関数をもつ金
属が他方のダイオード電極として設けてなる構成とした
ので、各層の接合面積が従来の単一接合構造のダイオー
ドと同じであっても積層数に比例した大きな電流を流す
ことができ、従って、素子を大型化することなく大電流
を流し得るダイオードが得られるといった効果がある。
又、積層数を適当に選ぶことにより電流容量を広範囲に
変えることができるので、素子設計上非常に便利であ
る。
変えることができるので、素子設計上非常に便利であ
る。
第１図は本考案の一実施例としての大電流ダイオードの
構成を示す図、第２図は暗状態における電圧−電流特性
図、第３図は従来の単一接合をもつ非晶質硅素のｐｉｎ
型ダイオードの暗状態における電圧−電流特性図であ
る。 １，２……異なる伝導型をもつ半導体（ｐ型半導体、ｎ
型半導体）、６……高い仕事関数をもつ金属、７……低
い仕事関数をもつ金属。
構成を示す図、第２図は暗状態における電圧−電流特性
図、第３図は従来の単一接合をもつ非晶質硅素のｐｉｎ
型ダイオードの暗状態における電圧−電流特性図であ
る。 １，２……異なる伝導型をもつ半導体（ｐ型半導体、ｎ
型半導体）、６……高い仕事関数をもつ金属、７……低
い仕事関数をもつ金属。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)考案者 中野 昭一 大阪府守口市京阪本通２丁目18番地 三洋 電機株式会社内 (72)考案者 桑野 幸徳 大阪府守口市京阪本通２丁目18番地 三洋 電機株式会社内
Claims (5)
- 【請求項１】相異なる伝導型の半導体が各２層以上交互
に積層され、この積層体の積層両側面のうちの一方の側
面に、高い仕事関数をもつ金属が一方のダイオード電極
として設けられ、他方の側面に低い仕事関数をもつ金属
が他方のダイオード電極として設けられてなる構成を特
徴とする大電流ダイオード。 - 【請求項２】前記相異なる伝導型の半導体の間に、真性
半導体層又は低ドーピング層が介在されていることを特
徴とする実用新案登録請求の範囲第(1)項に記載の大電
流ダイオード。 - 【請求項３】前記相異なる伝導型の半導体及びその間に
介在される真性半導体層又は低ドーピング層が非晶質半
導体又は微結晶半導体であることを特徴とする実用新案
登録請求の範囲第(2)項に記載の大電流ダイオード。 - 【請求項４】高い仕事関数をもつ金属が白金、金、銀の
うちから選択されることを特徴とする実用新案登録請求
の範囲第(1)項に記載の大電流ダイオード。 - 【請求項５】低い仕事関数をもつ金属がマグネシウム、
インジウム、スズのうちから選択されることを特徴とす
る実用新案登録請求の範囲第(1)項に記載の大電流ダイ
オード。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17314986U JPH0625019Y2 (ja) | 1986-11-10 | 1986-11-10 | 大電流ダイオ−ド |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17314986U JPH0625019Y2 (ja) | 1986-11-10 | 1986-11-10 | 大電流ダイオ−ド |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6377362U JPS6377362U (ja) | 1988-05-23 |
| JPH0625019Y2 true JPH0625019Y2 (ja) | 1994-06-29 |
Family
ID=31110339
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP17314986U Expired - Lifetime JPH0625019Y2 (ja) | 1986-11-10 | 1986-11-10 | 大電流ダイオ−ド |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0625019Y2 (ja) |
-
1986
- 1986-11-10 JP JP17314986U patent/JPH0625019Y2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6377362U (ja) | 1988-05-23 |
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