Ср19 контакт металу з напівпровідником

Структура і властивості контактів метал — напівпровідник залежать від розташування рівнів Ферми в тім і іншому шарі і від величини роботи виходу, необхідної для переводу електрона з рівня Ферми у вакуум.

Розглянемо енергетичне положення електронів провідності в металі і напівпровіднику щодо положення вільних електронів у вакуумі. На рисунку 7, а зображені енергетичні діаграми для ізольованих друг від друга металу і напівпровідника п - типа, поміщених у вакуум. Для виходу електрона з металу чи напівпровідника у вакуум йому необхідно повідомити деяку енергію: еφм — для металу; еφп — для напівпровідника. Припустимо, що робота виходу з металу вище, ніж з напівпровідника. У цьому випадку при утворенні контакту потік електронів з напівпровідника в метал буде переважати. У результаті метал почне заряджатися негативно, а напівпровідник — позитивно і між ними на границі контакту установиться деяка контактна різниця потенціалів UK. Спрямоване переміщення електронів буде відбуватися доти, поки рівні Ферми не вирівняються (рисунок 7, б).

Внаслідок відходу електронів із приконтактного шару напівпровідника цей шар збіднюється носіями заряду, і його опір підвищується. Ширина області просторового заряду в напівпровідниках складає одиниці мікрометра, а в металах — менше 10-4 мкм. Тому в приконтактній області зони енергії напівпровідника викривляються догори (рисунок 7, б). Щоб перебороти виникаючий на границі контакту потенційний бар'єр і перейти з однієї речовини в іншу, електрон чи металу напівпровідника повинний мати енергію е (φм - φп) понад енергію рівня Фермі. Оскільки приконтактний шар напівпровідника, збіднений носіями заряду, перешкоджає проходженню струму через контакт, він є замикаючим. Очевидно, електричне поле зовнішньої напруги, що збігається по напрямку з внутрішнім полем, у випадку замикаючого шару збільшує ширину області просторового заряду, а протилежно спрямоване поле зменшує її. Таким чином, при утворенні збідненого шару контакт метал з напівпровідником здобуває властивості, що випрямляють, а вольт - амперна характеристика такого контакту аналогічна характеристиці звичайного р - n переходу.

У випадку, якщо робота виходу з металу менше роботи виходу з напівпровідника, то переважний перехід електронів буде відбуватись з металу в напівпровідника. Внаслідок цього приконтактний шар напівпровідника збагачується носіями зарядів, концентрація електронів у ньому зростає, а опір знижується. На мал. 7, в показана енергетична діаграма для цього випадку. Скривлення зон енергетичної діаграми напівпровідника відбувається в протилежну сторону. Збагачений приконтактний шар має низький опір при будь-якій полярності зовнішньої напруги, прикладеної до переходу. Тому подібні контакти не мають випрямляючі властивості і можуть бути використані для створення омічних переходів у напівпровідникових приладах і мікросхемах, необхідних для приєднання тих чи інших елементів до зовнішнього ланцюга.

Найважливішою особливістю переходу Шоттки в порівнянні з р–n переходом є відсутність інжекції неосновних носіїв заряду. Ці переходи працюють тільки на основних носіях. Звідси випливає, що в приладах, у яких використовується перехід Шоттки, відсутня дифузійна ємність, зв'язана з нагромадженням і розсмоктуванням неосновних носіїв. Відсутність дифузійної ємності істотно підвищує швидкодія приладів, у тому числі працюючих у режимі переключення. Не менш важливою особливістю таких приладів є значно менша пряма напруга в порівнянні з напругою на р-n переході. Це порозумівається тим, що при проходженні навіть невеликого початкового струму через контакт із великим опором на ньому виділяється теплова енергія, що сприяє додатковій термоелектронній емісії і росту числа носіїв заряду, що приймають участь в утворенні прямого струму. Для порівняння на рисунку 8 приведені вольт - амперні характеристики переходу Шоткi і р-n переходу.