專利名稱：P型聚丙烯酰胺\n型硅異質(zhì)三態(tài)輸出pn結(jié)及制造方法并采用該pn結(jié)的二極管的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體電子元器件，具體涉及PN結(jié)及采用PN結(jié)的二極管。
背景技術(shù)：
追溯現(xiàn)代電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，可以說起源于半導(dǎo)體領(lǐng)域一個(gè)基本結(jié)構(gòu) 的發(fā)明，既PN結(jié)。PN結(jié)具有單向整流特性，即施加在PN結(jié)兩端的電壓變化時(shí)，PN結(jié)可以給 出截止和導(dǎo)通兩個(gè)穩(wěn)定的狀態(tài)，正是這個(gè)來源于物質(zhì)本身的特性，推動(dòng)了人類文明的進(jìn)步， 并引發(fā)產(chǎn)業(yè)革命-信息革命。但是現(xiàn)有的PN結(jié)對(duì)于單向電流僅能直接輸出兩個(gè)穩(wěn)定的、可 識(shí)別的、可傳遞的狀態(tài)，應(yīng)用傳統(tǒng)PN結(jié)原理制作的集成電路在物理層僅能處理二元問題。 由于物理層面的限制，計(jì)算機(jī)采用二元體系，既二進(jìn)制運(yùn)算和二值邏輯。二元體系是當(dāng)前人 類所認(rèn)知的邏輯體系中運(yùn)算、判斷、傳輸和存儲(chǔ)效率最低的體系，從這一點(diǎn)上看人類的計(jì)算 機(jī)事業(yè)剛剛起步。為了將高效的多元體系引入計(jì)算機(jī)領(lǐng)域，國內(nèi)外的科技工作者進(jìn)行了不 懈的努力，從未放棄對(duì)其探討。早在上世紀(jì)80年代，隨著大規(guī)模集成電路的出現(xiàn)和快速發(fā) 展，給實(shí)現(xiàn)多值代數(shù)和多值邏輯的計(jì)算機(jī)帶來希望，人們企圖運(yùn)用各種狀態(tài)轉(zhuǎn)換電路實(shí)現(xiàn) 多值運(yùn)算和多值邏輯部件，以提高電子計(jì)算機(jī)的運(yùn)算、判斷、傳輸和存儲(chǔ)效率。應(yīng)用現(xiàn)有的 電子元器件完全可以構(gòu)造多值代數(shù)部件和多值邏輯部件及其關(guān)鍵的狀態(tài)轉(zhuǎn)換電路。但是狀 態(tài)轉(zhuǎn)換電路所帶來的延時(shí)問題成為現(xiàn)有PN結(jié)單元構(gòu)造多值代數(shù)部件和多值邏輯部件主要 技術(shù)難題。發(fā)現(xiàn)新的多態(tài)物理效應(yīng)并發(fā)明新的多態(tài)結(jié)構(gòu)是開發(fā)多值代數(shù)運(yùn)算部件和多值邏 輯部件的關(guān)鍵，而這個(gè)多態(tài)效應(yīng)必須來源于物質(zhì)本身的特性，基于多態(tài)效應(yīng)的多態(tài)輸出結(jié) 構(gòu)的PN結(jié)必須像現(xiàn)有的PN結(jié)一樣簡單，這樣才能有效構(gòu)造多值代數(shù)運(yùn)算部件和多值邏輯 部件。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明為了解決現(xiàn)有PN結(jié)及采用PN結(jié)的二極管對(duì)于單向電流不具備穩(wěn)定的、可 識(shí)別的、可傳遞的三態(tài)直接輸出問題，而提出的P型聚丙烯酰胺\N型硅異質(zhì)三態(tài)輸出PN結(jié) 及制造方法并采用該P(yáng)N結(jié)的二極管。本發(fā)明的P型聚丙烯酰胺\N型硅異質(zhì)三態(tài)輸出PN結(jié)由N型硅片和P型聚丙烯酰 胺涂層組成；N型硅片的一側(cè)表面上涂覆P型聚丙烯酰胺涂層。本發(fā)明的P型聚丙烯酰胺\N型硅異質(zhì)三態(tài)輸出PN結(jié)的制造方法為在N型硅片 表面上直接涂覆P型聚丙烯酰胺水溶液，待干燥后形成P型聚丙烯酰胺涂層，既P型硅片與 P型聚丙烯酰胺涂層形成該異質(zhì)PN結(jié)。本發(fā)明的采用P型聚丙烯酰胺\N型硅異質(zhì)三態(tài)輸出PN結(jié)的二極管由一個(gè)P型聚 丙烯酰胺\N型硅異質(zhì)三態(tài)輸出PN結(jié)和兩個(gè)電極組成；所述的P型聚丙烯酰胺\N型硅異質(zhì) 三態(tài)輸出PN結(jié)由N型硅片和P型聚丙烯酰胺涂層組成；N型硅片的一側(cè)表面上涂覆P型聚 丙烯酰胺涂層；所述的N型硅片內(nèi)部或表面引出一個(gè)電極為陰極，所述的P型聚丙烯酰胺涂層內(nèi)部或表面引出另一個(gè)電極為陽極。本發(fā)明是在發(fā)現(xiàn)P型聚丙烯酰胺\N型硅構(gòu)造的異質(zhì)PN結(jié)具有三態(tài)效應(yīng)基礎(chǔ)之上 設(shè)計(jì)而成的。由P型聚丙烯酰胺\N型硅構(gòu)造的異質(zhì)PN結(jié)的三態(tài)性是一個(gè)物質(zhì)本身的特 性，所以在結(jié)構(gòu)上簡單，只要保證兩種物質(zhì)有效接觸即可。以P型聚丙烯酰胺…型硅構(gòu)造 的異質(zhì)PN結(jié)，其輸出特性上明顯具有穩(wěn)定的、可識(shí)別的、可傳遞的三種狀態(tài)，他們分別為截 止態(tài)、恒流態(tài)和導(dǎo)通態(tài)。本發(fā)明的有益效果是，P型聚丙烯酰胺\N型硅構(gòu)造的異質(zhì)PN結(jié)可以將施加PN結(jié) 上的電壓，無其他輔助電路，條件下自動(dòng)轉(zhuǎn)換成截止、恒流、導(dǎo)通三個(gè)穩(wěn)定狀態(tài)，并且可以通 過串聯(lián)電阻轉(zhuǎn)換成低、中、高三檔的電壓值。完全具有典型的三態(tài)基本器件特點(diǎn)。而利用傳 統(tǒng)的PN結(jié)單元，必須首先構(gòu)造一個(gè)多態(tài)電平轉(zhuǎn)換電路，才可以完成一個(gè)電平向?qū)?yīng)狀態(tài)的 轉(zhuǎn)換。本發(fā)明相對(duì)后者，結(jié)構(gòu)簡單，三態(tài)特性來源于物質(zhì)本身，不需復(fù)雜的器件組合，在物理 層面沒有由于電路組合帶來的延時(shí)。


圖1是P型聚丙烯酰胺\N型硅異質(zhì)三態(tài)輸出PN結(jié)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是采用P 型聚丙烯酰胺\N型硅異質(zhì)三態(tài)輸出PN結(jié)的二極管的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是測(cè)量電路示意圖。
具體實(shí)施例方式具體實(shí)施方式
一結(jié)合圖1說明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式的P型聚丙烯酰胺\N型 硅異質(zhì)三態(tài)輸出PN結(jié)由N型硅片1和P型聚丙烯酰胺涂層2組成；N型硅片1的一側(cè)表面 上涂覆P型聚丙烯酰胺涂層2，P型聚丙烯酰胺涂層2直接接觸N型硅片1的表面。其制造 工藝為在N型硅片1表面上直接涂覆N型聚丙烯酰胺水溶液，待干燥后形成P型聚丙烯酰 胺涂層2，既N型硅片與P型聚丙烯酰胺涂層2形成該異質(zhì)PN結(jié)。
具體實(shí)施方式
二 本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一不同點(diǎn)在于P型聚丙烯酰胺涂層 2中含有硼酸。其它組成和連接方式與具體實(shí)施方式
一相同。
具體實(shí)施方式
三結(jié)合圖2說明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一不同 點(diǎn)在于采用P型聚丙烯酰胺\N型硅異質(zhì)三態(tài)輸出PN結(jié)的二極管由一個(gè)P型聚丙烯酰胺\N 型硅異質(zhì)三態(tài)輸出PN結(jié)和兩個(gè)電極組成；所述的P型聚丙烯酰胺\N型硅異質(zhì)三態(tài)輸出PN 結(jié)由N型硅片1和P型聚丙烯酰胺涂層2組成；N型硅片1的一側(cè)表面上涂覆P型聚丙烯 酰胺涂層2，P型聚丙烯酰胺涂層2直接接觸N型硅片1的表面；所述的N型硅片1內(nèi)部或 表面引出一個(gè)電極為陰極，所述的P型聚丙烯酰胺涂層2內(nèi)部或表面引出另一個(gè)電極為陽 極；其它組成和連接方式與具體實(shí)施方式
一相同。采用P型聚丙烯酰胺\N型硅異質(zhì)三態(tài)輸出PN結(jié)的二極管，常溫下P型聚丙烯酰 胺涂層2的電阻率在10_5 105Ω ·πι之間，N型硅片1的電阻率在10_5 105Ω ·πι之間， 如圖2所示。測(cè)量方法可以參考一般二極管的測(cè)量方法，如圖3所示。當(dāng)可調(diào)直流電壓源 在-150V 3V之間，該結(jié)表現(xiàn)出較好的截止?fàn)顟B(tài)，只有很少的漏電流流過，所以在測(cè)試電 路圖3中，流過電流表的電流很小，負(fù)載電阻的壓降很??；隨著電源電壓的增高，出現(xiàn)第一 次導(dǎo)通現(xiàn)象，即通過電流表的電流隨之增加，負(fù)載電阻的電壓也隨之增加；當(dāng)正向電壓加 到30V左右，出現(xiàn)恒流現(xiàn)象，即電流不隨可調(diào)直流電壓源電壓的增加而增加，在負(fù)載電阻兩端出現(xiàn)恒壓現(xiàn)象；當(dāng)電壓增加到60V以上，表現(xiàn)出導(dǎo)通狀態(tài)，電流隨電壓的增加而增加。由 此可見，P型聚丙烯酰胺\N型硅構(gòu)造的異質(zhì)PN結(jié)可以將施加PN結(jié)上的電壓，無其他輔助 電路，條件下自動(dòng)轉(zhuǎn)換成截止、恒流、導(dǎo)通三個(gè)穩(wěn)定狀態(tài)，并且可以通過串聯(lián)電阻轉(zhuǎn)換成低、 中、高三檔的電壓值。完全具有典型的三態(tài)基本器件特點(diǎn)。 本發(fā)明內(nèi)容不僅限于上述各實(shí)施方式的內(nèi)容，其中一個(gè)或幾個(gè)具體實(shí)施方式
的組 合同樣也可以實(shí)現(xiàn)發(fā)明的目的。
權(quán)利要求
1.P型聚丙烯酰胺\N型硅異質(zhì)三態(tài)輸出PN結(jié)，其特征在于它由N型硅片(1)和P型聚 丙烯酰胺涂層( 組成；N型硅片(1)的一側(cè)表面上涂覆P型聚丙烯酰胺涂層O)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的P型聚丙烯酰胺\N型硅異質(zhì)三態(tài)輸出PN結(jié)，其特征在于P 型聚丙烯酰胺涂層O)中含有硼酸。
3.P型聚丙烯酰胺\N型硅異質(zhì)三態(tài)輸出PN結(jié)的制造方法，其特征在于在N型硅片(1) 表面上直接涂覆P型聚丙烯酰胺水溶液，待干燥后形成P型聚丙烯酰胺涂層( ，既N型硅 片與P型聚丙烯酰胺涂層(2)形成該異質(zhì)PN結(jié)。
4.采用P型聚丙烯酰胺\N型硅異質(zhì)三態(tài)輸出PN結(jié)的二極管，其特征在于它由一個(gè)P 型聚丙烯酰胺\N型硅異質(zhì)三態(tài)輸出PN結(jié)和兩個(gè)電極組成；所述的P型聚丙烯酰胺\N型硅 異質(zhì)三態(tài)輸出PN結(jié)由N型硅片(1)和P型聚丙烯酰胺涂層(2)組成；N型硅片(1)的一側(cè) 表面上涂覆P型聚丙烯酰胺涂層O)；所述的P型聚丙烯酰胺涂層O)內(nèi)部或表面引出另 一個(gè)電極為陽極，所述的N型硅片(1)內(nèi)部或表面引出一個(gè)電極為陰極。
全文摘要
P型聚丙烯酰胺\N型硅異質(zhì)三態(tài)輸出PN結(jié)及制造方法并采用該P(yáng)N結(jié)的二極管，它涉及半導(dǎo)體電子元器件，它解決了現(xiàn)有PN結(jié)及采用PN結(jié)的二極管對(duì)于單向電流不具備穩(wěn)定的、可識(shí)別的、可傳遞的三態(tài)直接輸出問題。所述PN結(jié)由N型硅片及其一側(cè)表面上P型聚丙烯酰胺涂層組成。制造方法是在N型硅片表面上直接涂覆P型聚丙烯酰胺水溶液，待干燥后形成P型聚丙烯酰胺涂層。所述的二極管由一個(gè)所述PN結(jié)和兩個(gè)電極組成；在P型聚丙烯酰胺涂層和N型硅片的內(nèi)部或表面分別引出電極。對(duì)于單向電流，該P(yáng)N結(jié)的伏安特性呈現(xiàn)出截止、恒流、導(dǎo)通三個(gè)穩(wěn)定狀態(tài)，應(yīng)用該特性可以構(gòu)造多值代數(shù)運(yùn)算部件和多值邏輯部件。
文檔編號(hào)H01L51/40GK102064279SQ20101056337
公開日2011年5月18日 申請(qǐng)日期2010年11月29日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月29日
發(fā)明者徐仲暉, 穆長生 申請(qǐng)人:黑龍江大學(xué)