專利名稱：N型聚丙烯酰胺\p型硅異質三態(tài)輸出pn結及采用該pn結的二極管的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及半導體電子元器件，具體涉及PN結及采用PN結的二極管。
背景技術：
追溯現(xiàn)代電子技術和計算機技術的發(fā)展，可以說起源于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結兩端的電爪變化時，PN結 可以給出截止和導通兩個穩(wěn)定的狀態(tài)，正是這個來源于物質本身的特性，推動了人類文明 的進步，并引發(fā)產(chǎn)業(yè)革命-信息革命。但是現(xiàn)有的PN結對于單向電流僅能直接輸出兩個 穩(wěn)定的、可識別的、可傳遞的狀態(tài)，應此應用傳統(tǒng)PN結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，計算機采用二元體系，既二進制計算和二值邏輯。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(yè)剛剛起步。為了將高效的多元體系引入計算機領域，國內(nèi)外的科技 工作者進行了不懈的努力，從未放棄對其探時。早在上世紀80年代，隨著大規(guī)模集成電路 的出現(xiàn)和快速發(fā)展，給實現(xiàn)多值代數(shù)和多值邏輯的計算機帶來希望，人們企圖運用各種狀 態(tài)轉換電路實現(xiàn)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(xiàn)有的電子元器件完全可以構造多值代數(shù)部件和多值邏輯部件及其關鍵的狀態(tài)轉 換電路。但是狀態(tài)轉換電路所帶來的延時問題成為現(xiàn)有PN結單元構造多值代數(shù)部件和多 值邏輯部件主要技術難題。發(fā)現(xiàn)新的多態(tài)物理效應并實用新型新的多態(tài)結構是開發(fā)多值代 數(shù)運算部件和多值邏輯部件的關鍵，而這個多態(tài)效應必須來源于物質本身的特性，基于多 態(tài)效應的多態(tài)輸出結構的PN結必須像現(xiàn)有的PN結一樣簡單，這樣才能有效構造多值代數(shù) 運算部件和多值邏輯部件。

實用新型內(nèi)容本實用新型為了解決現(xiàn)有PN結及采用PN結的二極管對于單向電流不具備穩(wěn)定 的、可識別的、可傳遞的三態(tài)直接輸出問題，而提出的N型聚丙烯酰胺\P型硅異質三態(tài)輸出 PN結及采用該PN結的二極管。本實用新型的N型聚丙烯酰胺\P型硅異質三態(tài)輸出PN結由P型硅片和N型聚丙 烯酰胺涂層組成；P型硅片的一側表面上涂覆N型聚丙烯酰胺涂層。本實用新型的采用N型聚丙烯酰胺\P型硅異質三態(tài)輸出PN結的二極管由一個N 型聚丙烯酰胺\P型硅異質三態(tài)輸出PN結和兩個電極組成；所述的N型聚丙烯酰胺\P型硅 異質三態(tài)輸出PN結由P型硅片和N型聚丙烯酰胺涂層組成；P型硅片的一側表面上涂覆N 型聚丙烯酰胺涂層；所述的P型硅片內(nèi)部或表面引出一個電極為陽極，所述的N型聚丙烯酰 胺涂層內(nèi)部或表面引出另一個電極為陰極。本實用新型是在發(fā)現(xiàn)N型聚丙烯酰胺\P型硅構造的異質PN結具有三態(tài)效應基礎 之上設計而成的。由N型聚丙烯酰胺\P型硅構造的異質PN結的三態(tài)性是一個物質本身的
3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N型聚丙烯酰胺\P型硅構 造的異質PN結，其輸出特性上明顯具有穩(wěn)定的、可識別的、可傳遞的三種狀態(tài)，他們分別為 截止態(tài)、恒流態(tài)和導通態(tài)。本實用新型的有益效果是，N型聚丙烯酰胺\P型硅構造的異質PN結可以依據(jù)施 加PN結上的電爪，在無其他輔助電路條件下自動轉換成截止、恒流、導通三個穩(wěn)定狀態(tài)。完 全具有典型的三態(tài)基本器件特點。而利用傳統(tǒng)的PN結單元，必須首先構造一個多態(tài)電平轉 換電路，才可以完成一個電平向對應狀態(tài)的轉換。本實用新型相對后者，結構簡單，三態(tài)特 性來源于物質本身，不需復雜的器件組合，在物理層面沒有由于電路組合帶來的延時。

圖1是N型聚丙烯酰胺\P型硅異質三態(tài)輸出PN結的結構示意圖；圖2是采用N 型聚丙烯酰胺\P型硅異質三態(tài)輸出PN結的二極管的結構示意圖；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N型聚丙烯酰胺\P型 硅異質三態(tài)輸出PN結由P型硅片1和N型聚丙烯酰胺涂層2組成；P型硅片1的一側表面 上涂覆N型聚丙烯酰胺涂層2，N型聚丙烯酰胺涂層2直接接觸P型硅片1的表面。其制造 工藝為在P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N型聚丙烯酰 胺涂層2，既P型硅片與N型聚丙烯酰胺涂層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
一不同點在于P型硅片1為含有硼 雜質的P型硅片。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 點在于采用N型聚丙烯酰胺\P型硅異質三態(tài)輸出PN結的二極管由一個N型聚丙烯酰胺\P 型硅異質三態(tài)輸出PN結和兩個電極組成；所述的N型聚丙烯酰胺\P型硅異質三態(tài)輸出PN 結由P型硅片1和N型聚丙烯酰胺涂層2組成；P型硅片1的一側表面上涂覆N型聚丙烯 酰胺涂層2，N型聚丙烯酰胺涂層2直接接觸P型硅片1的表面；所述的P型硅片1內(nèi)部或 表面引出一個電極為陽極，所述的N型聚丙烯酰胺涂層2內(nèi)部或表面引出另一個電極為陰 極；其它組成和連接方式與具體實施方式
一相同。采用N型聚丙烯酰胺\P型硅異質三態(tài)輸出PN結的二極管，常溫下N型聚丙烯酰 胺涂層2的電阻率在10_5 105Ω ·πι之間，P型硅片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管的測量方法，如圖3所示。當可調(diào)直流電爪源 在-150V 3V之間，該結表現(xiàn)出較好的截止狀態(tài)，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，負載電阻的爪降很小；隨著電源電爪的增高，出現(xiàn)第一 次導通現(xiàn)象，即通過電流表的電流隨之增加，負載電阻的電爪也隨之增加；當正向電爪加 到30V左右，出現(xiàn)恒流現(xiàn)象，即電流不隨可調(diào)直流電爪源電爪的增加而增加，在負載電阻兩 端出現(xiàn)恒爪現(xiàn)象；當電爪增加到60V以上，表現(xiàn)出導通狀態(tài)，電流隨電爪的增加而增加。由 此可見，N型聚丙烯酰胺\Ρ型硅構造的異質PN結可以將施加PN結上的電爪，無其他輔助 電路，條件下自動轉換成截止、恒流、導通三個穩(wěn)定狀態(tài)，并且可以通過串聯(lián)電阻轉換成低、 中、高三檔的電爪值。完全具有典型的三態(tài)基本器件特點。[0013] 本實用新型內(nèi)容不僅限于上述各實施方式的內(nèi)容，其中一個或幾個具體實施方式的組合同樣也可以實現(xiàn)實用新型的目的。
權利要求1.N型聚丙烯酰胺\P型硅異質三態(tài)輸出PN結，其特征在于它由P型硅片(1)和N型聚 丙烯酰胺涂層(2)組成；P型硅片(1)的一側表面上涂覆N型聚丙烯酰胺涂層(2)。
2.根據(jù)權利要求1所述的N型聚丙烯酰胺\P型硅異質三態(tài)輸出PN結，其特征在于P 型硅片(1)為含有硼雜質的P型硅片。
3.采用N型聚丙烯酰胺\P型硅異質三態(tài)輸出PN結的二極管，其特征在于它由一個N 型聚丙烯酰胺\P型硅異質三態(tài)輸出PN結和兩個電極組成；所述的N型聚丙烯酰胺\P型硅 異質三態(tài)輸出PN結由P型硅片(1)和N型聚丙烯酰胺涂層(2)組成；P型硅片(1)的一側 表面上涂覆N型聚丙烯酰胺涂層(2)；所述的P型硅片(1)內(nèi)部或表面引出一個電極為陽 極，所述的N型聚丙烯酰胺涂層(2)內(nèi)部或表面引出另一個電極為陰極。
專利摘要N型聚丙烯酰胺\P型硅異質三態(tài)輸出PN結及采用該PN結的二極管，它涉及半導體電子元器件。它解決了現(xiàn)有PN結及采用PN結的二極管對于單向電流不具備穩(wěn)定的、可識別的、可傳遞的三態(tài)直接輸出問題。所述PN結由P型硅片及其一側表面上N型聚丙烯酰胺涂層組成。所述二極管由一個所述的PN結和兩個電極組成；在P型硅片和N型聚丙烯酰胺涂層的內(nèi)部或表面分別引出電極。對于單向電流，該PN結的伏安特性呈現(xiàn)出截止、恒流、導通三個穩(wěn)定狀態(tài)，應用該特性可以構造多值代數(shù)運算部件和多值邏輯部件。
文檔編號H01L51/30GK201868476SQ20102063003
公開日2011年6月15日 申請日期2010年11月29日 優(yōu)先權日2010年11月29日
發(fā)明者徐仲暉, 穆長生 申請人:徐仲暉