二极管跟实际的designer应用又有什么关系呢？如何选择各种特性的二极管呢？

一般情况下高浓度掺杂都在比较面，所以常规的Zener也叫做"Surface Zener Diode"。但是surface器件都有个固有的问题就是oxide与Si的interface问题，所以surface zener容易随时间变化而升高，因为击穿产生的电荷都被inject到interface去了。当然这种问题的解决方法就是bake了。当然如果要想避免surface zener的问题，所以就引入了Buried Zener 或者叫Subsurface Zener，就是上面做个大的N+，下面做个小的P+，这样P+和N+的界面PN结就不在表面了，只是这种工艺比较复杂。
另外，齐纳二极管和雪崩二极管不一样的地方在于温度系数，Zener是负温度系数，而雪崩是正温度系数。
2、Schottky Barrier Diode(SBD)：中文叫肖特基势垒二极管(Schottky发明的)。这玩意也叫surface barrier diode。他是金属和半导体接触由于功函数差形成的势垒，它和雪崩二极管以及齐纳二极管比起来，最大的好处就是速度快。因为一般的PN结是两个耗尽区，所以电容电容充放电以及少子注入时间比较长，所以速度相对较慢，然而SBD只有单边的阴极是Si，另一边阳极是金属没有耗尽区，所以它的速度比普通PN结快不是一点点啊。当然这种二极管的正向导通电压也会比普通二极管低(一般SBD的Vb是0.15~0.45V，而PN结的Vb是0.7V)。
在I-V特性上，SBD与普通的PN结也是不一样的，正向的时候SBD主要是多子热激发(Thermionic Emission of Majority carriers)，而普通PN结是少子注入(Minority injection)。所以SBD又叫Hot carrier diode，因为多子激发速度远比少子注入速度快，这就是为什么SBD速度快的原因，常用于微波、MESFET、太阳能、光电探测器等对于速度要求非常高的应用。
SBD工艺对阴极和阳极的要求非常高，金属早期选择Ti/TiSix，比较好的选择Pt。而衬底必须是比较淡的N-type衬底，浓度越低禁带越宽，反向击穿才能拉高。但是不可避免又回到了界面器件固有的问题-界面态，他会拉高整体的势垒高度，书本上叫做pinning effect或“钉扎效应”。所以实际的势垒是Metal与Si固有的gap (MIGS: Metal Induced Gap State)与Charged interface state组成的，而key dominate一般都是后者为主，当然这个interface state有可能是正也有可能是负，完全取决于Process dependent process imperfection。

除了上面讲的Interface问题，还有个重要问题就是edge电场的问题，我们知道金属和Si接触在接触面的边缘一定是电场最强的地方，所以那里永远都是最weak的，所以一般都是需要设计guard ring，不然你的process就要被搞死了。

3、PIN Diode：它就是在普通PN结二极管之间加了一个“Intrinsic region”的三明治结构，实际上它不是完全的Intrinsic，而是非常淡的N- layer，最好是EPI。这种二极管的作用是啥呢？还是先讲特性吧。
正向偏置下，由于I-region电阻非常高但是电容非常低，所以两边的N+和P+可以随便注入载流子，所以注入进去的载流子可以改变I-region的电阻作为可变电阻(Variable Resistor)。
按照上述说法，两边的N+和P+注入的载流子等效进入I-region，当电阻调制到1ohm附近是则可以变成一个非常好的RF conductor，则可以用作RF switch。
反向偏置下，这就是一个完美的光电二极管(Photo detector)。而且非常低浓度的I-region也可以得到很高的击穿电压，所以又可以用作高压开关。

所以PIN diode的重点在于中间I-region的浓度和宽度！

4、除了上面常用的外，还有一些Impatt Diode、 Trapatt Diode、 Baritt Diode用于高频微波等领域，大家自己学吧，我也不太懂了。

好了，二极管的部分就讲到这里吧，以前以为二极管简单，直到自己做SBD栽了无数跟头之后才发现：“没那么简单！”




原作者：小桂 芯苑

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