P型聚丙烯醯胺\n型矽異質三態輸出pn結及採用該pn結的二極體的製作方法
2023-07-01 03:33:46 2
專利名稱：P型聚丙烯醯胺\n型矽異質三態輸出pn結及採用該pn結的二極體的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及半導體電子元器件，具體涉及PN結及採用PN結的二極體。
背景技術：
追溯現代電子技術和計算機技術的發展，可以說起源於半導體領域一個基本結構 的實用新型，既PN結。PN結具有單向整流特性，即施加在PN結兩端的電壓變化時，PN結 可以給出截止和導通兩個穩定的狀態，正是這個來源於物質本身的特性，推動了人類文明 的進步，並引發產業革命-信息革命。但是現有的PN結對於單向電流僅能直接輸出兩個 穩定的、可識別的、可傳遞的狀態，應此應用傳統PN結原理製作的集成電路在物理層僅能 處理二元問題。由於物理層面的限制，計算機採用二元體系，既二進位運算和二值邏輯。二 元體系是當前人類所認知的邏輯體系中運算、判斷、傳輸和存儲效率最低的體系，從這一點 上看人類的計算機事業剛剛起步。為了將高效的多元體系引入計算機領域，國內外的科技 工作者進行了不懈的努力，從未放棄對其探討。早在上世紀80年代，隨著大規模集成電路 的出現和快速發展，給實現多值代數和多值邏輯的計算機帶來希望，人們企圖運用各種狀 態轉換電路實現多值運算和多值邏輯部件，以提高電子計算機的運算、判斷、傳輸和存儲效 率。應用現有的電子元器件完全可以構造多值代數部件和多值邏輯部件及其關鍵的狀態轉 換電路。但是狀態轉換電路所帶來的延時問題成為現有PN結單元構造多值代數部件和多 值邏輯部件主要技術難題。發現新的多態物理效應並實用新型新的多態結構是開發多值代 數運算部件和多值邏輯部件的關鍵，而這個多態效應必須來源於物質本身的特性，基於多 態效應的多態輸出結構的PN結必須像現有的PN結一樣簡單，這樣才能有效構造多值代數 運算部件和多值邏輯部件。
實用新型內容本實用新型為了解決現有PN結及採用PN結的二極體對於單向電流不具備穩定 的、可識別的、可傳遞的三態直接輸出問題，而提出的P型聚丙烯醯胺\N型矽異質三態輸出 PN結及採用該PN結的二極體。本實用新型的P型聚丙烯醯胺\N型矽異質三態輸出PN結由N型矽片和P型聚丙 烯醯胺塗層組成；N型矽片的一側表面上塗覆P型聚丙烯醯胺塗層。本實用新型的採用P型聚丙烯醯胺\N型矽異質三態輸出PN結的二極體由一個P 型聚丙烯醯胺\N型矽異質三態輸出PN結和兩個電極組成；所述的P型聚丙烯醯胺\N型矽 異質三態輸出PN結由N型矽片和P型聚丙烯醯胺塗層組成；N型矽片的一側表面上塗覆P 型聚丙烯醯胺塗層；所述的P型聚丙烯醯胺塗層內部或表面引出另一個電極為陽極；所述 的N型矽片內部或表面引出一個電極為陰極。本實用新型是在發現P型聚丙烯醯胺\N型矽構造的異質PN結具有三態效應基礎 之上設計而成的。由P型聚丙烯醯胺\N型矽構造的異質PN結的三態性是一個物質本身的特性，所以在結構上簡單，只要保證兩種物質有效接觸即可。以P型聚丙烯醯胺\N型矽構 造的異質PN結，其輸出特性上明顯具有穩定的、可識別的、可傳遞的三種狀態，他們分別為 截止態、恆流態和導通態。本實用新型的有益效果是，P型聚丙烯醯胺川型矽構造的異質PN結可以依據施 加PN結上的電壓，在無其他輔助電路條件下自動轉換成截止、恆流、導通三個穩定狀態。完 全具有典型的三態基本器件特點。而利用傳統的PN結單元，必須首先構造一個多態電平轉 換電路，才可以完成一個電平向對應狀態的轉換。本實用新型相對後者，結構簡單，三態特 性來源於物質本身，不需複雜的器件組合，在物理層面沒有由於電路組合帶來的延時。
圖1是P型聚丙烯醯胺\N型矽異質三態輸出PN結的結構示意圖；圖2是採用P 型聚丙烯醯胺\N型矽異質三態輸出PN結的二極體的結構示意圖；圖3是測量電路示意圖。
具體實施方式
具體實施方式
一結合圖1說明本實施方式，本實施方式的P型聚丙烯醯胺\N型 矽異質三態輸出PN結由N型矽片1和P型聚丙烯醯胺塗層2組成；N型矽片1的一側表面 上塗覆P型聚丙烯醯胺塗層2，P型聚丙烯醯胺塗層2直接接觸N型矽片1的表面。其製造 工藝為在N型矽片1表面上直接塗覆P型聚丙烯醯胺水溶液，待乾燥後形成P型聚丙烯醯 胺塗層2，既N型矽片與P型聚丙烯醯胺塗層2形成該異質PN結。
具體實施方式
二 本實施方式與具體實施方式
一不同點在於P型聚丙烯醯胺塗層 2是含有硼酸的P型聚丙烯醯胺塗層。其它組成和連接方式與具體實施方式
一相同。
具體實施方式
三結合圖2說明本實施方式，本實施方式與具體實施方式
一不同 點在於採用P型聚丙烯醯胺\N型矽異質三態輸出PN結的二極體由一個P型聚丙烯醯胺\N 型矽異質三態輸出PN結和兩個電極組成；所述的P型聚丙烯醯胺\N型矽異質三態輸出PN 結由N型矽片1和P型聚丙烯醯胺塗層2組成；N型矽片1的一側表面上塗覆P型聚丙烯 醯胺塗層2，P型聚丙烯醯胺塗層2直接接觸N型矽片1的表面；所述的N型矽片1內部或 表面引出一個電極為陰極，所述的P型聚丙烯醯胺塗層2內部或表面引出另一個電極為陽 極；其它組成和連接方式與具體實施方式
一相同。採用P型聚丙烯醯胺\N型矽異質三態輸出PN結的二極體，常溫下P型聚丙烯醯 胺塗層2的電阻率在10_5 105Ω ·πι之間，N型矽片1的電阻率在10_5 105Ω ·πι之間， 如圖2所示。測量方法可以參考一般二極體的測量方法，如圖3所示。當可調直流電壓源 在-150V 3V之間，該結表現出較好的截止狀態，只有很少的漏電流流過，所以在測試電 路圖3中，流過電流表的電流很小，負載電阻的壓降很小；隨著電源電壓的增高，出現第一 次導通現象，即通過電流表的電流隨之增加，負載電阻的電壓也隨之增加；當正向電壓加 到30V左右，出現恆流現象，即電流不隨可調直流電壓源電壓的增加而增加，在負載電阻兩 端出現恆壓現象；當電壓增加到60V以上，表現出導通狀態，電流隨電壓的增加而增加。由 此可見，P型聚丙烯醯胺\Ν型矽構造的異質PN結可以將施加PN結上的電壓，無其他輔助 電路，條件下自動轉換成截止、恆流、導通三個穩定狀態，並且可以通過串聯電阻轉換成低、 中、高三檔的電壓值。完全具有典型的三態基本器件特點。[0013] 本實用新型內容不僅限於上述各實施方式的內容，其中一個或幾個具體實施方式的組合同樣也可以實現實用新型的目的。
權利要求1.P型聚丙烯醯胺\N型矽異質三態輸出PN結，其特徵在於它由N型矽片(1)和P型聚 丙烯醯胺塗層( 組成；N型矽片(1)的一側表面上塗覆P型聚丙烯醯胺塗層O)。
2.根據權利要求1所述的P型聚丙烯醯胺\N型矽異質三態輸出PN結，其特徵在於P 型聚丙烯醯胺塗層( 是含有硼酸的P型聚丙烯醯胺塗層。
3.採用P型聚丙烯醯胺\N型矽異質三態輸出PN結的二極體，其特徵在於它由一個P 型聚丙烯醯胺\N型矽異質三態輸出PN結和兩個電極組成；所述的P型聚丙烯醯胺\N型矽 異質三態輸出PN結由N型矽片(1)和P型聚丙烯醯胺塗層(2)組成；N型矽片(1)的一側 表面上塗覆P型聚丙烯醯胺塗層O)；所述的P型聚丙烯醯胺塗層O)內部或表面引出另 一個電極為陽極，所述的N型矽片(1)內部或表面引出一個電極為陰極。
專利摘要P型聚丙烯醯胺\N型矽異質三態輸出PN結及採用該PN結的二極體，它涉及半導體電子元器件，它解決了現有PN結及採用PN結的二極體對於單向電流不具備穩定的、可識別的、可傳遞的三態直接輸出問題。所述PN結由N型矽片及其一側表面上P型聚丙烯醯胺塗層組成。所述的二極體由一個所述PN結和兩個電極組成；在P型聚丙烯醯胺塗層和N型矽片的內部或表面分別引出電極。對於單向電流，該PN結的伏安特性呈現出截止、恆流、導通三個穩定狀態，應用該特性可以構造多值代數運算部件和多值邏輯部件。
文檔編號H01L51/30GK201868477SQ201020630690
公開日2011年6月15日 申請日期2010年11月29日 優先權日2010年11月29日
發明者徐仲暉, 穆長生 申請人:徐仲暉