Переход металл-проводник

Контакты между полупроводником и металлом широко используются для формирования внешних выводов от полупроводниковых приборов (невыпрямляющие контакты) и создание быстродействующих диодов и транзисторов (выпрямляющие контакты). Тип контакта полупроводник - металл опр. работой выхода электронов из металла в полупроводник, типом проводимости полупроводника и концентрацией примесей в нем. Сопутствующими факторами являются знак и плотность поверхно­ст­но­го заряда на границе раздела.

Выпрямляющий контакт характеризуется нелинейной ВАХ, следовательно прямое сопротивление контакта (при подаче прямого напряжения смещения) меньше обратного.

Для получения выпрямляющего контакта между металлом и полупро­водником n–типа проводимости работа выхода электронов из металла, должна быть больше, чем у полупроводника, т.е. разность работ выхода должна быть больше нуля. Вели­чину называют контактной разностью потенциалов. В этом случае при образовании контакта часть электронов переходит из полупроводника в металл; в полупроводнике появляется обедненный слой, содержащий положительный заряд ионов доноров. В обедненном слое возникает электриче­ское поле, препятствующее диффузии электронов к контакту (рис. 4.11, а). В контакте металла с полупроводником p-типа работа выхода электронов из металла должна быть меньше, чем из полупроводника, то есть контактная разность потенциалов. При этом электроны из металла переходят в полупроводник, что приводит к уменьшению концентрации дырок в его приповерхностной области (рис. 4.11, б).

На зонных диаграммах рис. 4.11 изгиб зон вверх в полупроводнике n -типа (рис. 4.11, а) и вниз в полупроводнике p -типа (рис. 4.11, б) соответствует уменьшению концентрации основных носителей, образованию обедненных слоев и потенциальных барьеров _{к n} для электронов и _{к p} для дырок, переходящих из полупроводника в металл.

Потенциальный барьер в приконтактном слое называют барьером Шотки. Его высота _{к n} для электронов и _{к p} для дырок является аналогом величины _к в p-n переходе. В зависимости от полярности приложенного внешнего напряжения высота этого барьера и, соответственно, сопротивление приконтактного слоя будут меняться.

Теоретическая оценка высоты барьера _мп сложна; на практике используются экспериментальные величины _мп. Например, при контакте Al c n -Si высота барьера _мп=0,72 В, а при контакте Al c p -Si высота барьера _мп=0,58 В. Для других металлических покрытий (Au, Ag, Pt, W, PtSi, WSi) при контакте с Si или GaAs эта величина составляет 0,4…0,9 В.

Равновесная ширина l обедненного слоя контакта п/п – Ме, как и для резко несимметричного p-n перехода может быть рассчитана по формуле (4.5). Чем выше высота барьера, тем больше ширина обедненного слоя.

В зависимости от полярности приложенного внешнего напряжения высота барьера _{к n} для электронов и _{к p} для дырок со стороны полупроводника будут меняться. Соответственно, будет изменяться и сопротивление приконтактного слоя.

При этом подача отрицательного потенциала U на n -полу­про­вод­ник или положительного – на p -полупроводник соответствует прямому напряжению на контакте п/п – Ме. Смена полярности приложенного напряжения соответствует включению обратного смещения.

Дата добавления: 2015-07-15