Понижение потенциального барьера под действием внешнего поля называется эффектом Шоттки.

Внешнее ускоряющее поле вызывает не только понижение потенциального барьера, но и уменьшение его толщины d (рис. 8.8, б), что делает такой барьер прозрачным для туннельного просачивания электронов.

КОНТАКТНАЯ РАЗНОСТЬ ПОТЕНЦИАЛОВ

При сближении и контакте двух электронных проводников энергетические схемы которых показаны на рис. 8.9, а. Приведем проводники в контакт, сблизив их до такого расстояния, при котором возможен обмен электронами. К онтактной разностью потенциалов определяется разностью работ выхода электронов из контактирующих проводников.

Контактная разность потенциалов может играть большую роль в работе полупроводниковых приборов. Контактные явления лежат также в основе работы многих полупроводниковых и других твердотельных приборов и устройств.

ЭЛЕКТРОННО-ДЫРОЧНЫЙ ПЕРЕХОД. МЕТОДЫ ПОЛУЧЕНИЯ р-п-ПЕРЕХОДА

Прогресс в развитии полупроводниковой электроники связан с использованием контакта двух примесных полупроводников с различным типом проводимости. Такой контакт получил название электронно-дырочного перехода или р—п-перехода.

Рассмотрим кратко основные методы получения р—n-переходов.

Метод вытягивания. Сущность метода состоит в том, что при вытягивании монокристалла из расплава (при изготовлении полупроводникового монокристалла) в него вводят сначала примесь, сообщающую ему n-, а затем р-проводимость. Между двумя такими частями монокристалла образуется р—n-переход.

Диффузионный метод. Электронно-дырочный переход может быть получен также диффузией акцепторной примеси в донорный полупроводник. Глубина залегания р—n-перехода определяется температурой и временем проведения диффузии. Переходом служит граница, отделяющая области с различным типом проводимости.

Эпитаксиальный метод. Он состоит в осаждении на пластину, например кремния n-типа, монокристаллической пленки кремния р-типа. На границе этой пленки и пластины образуется р—л-переход.

Метод ионного легирования. Сущность метода состоит в том, что поверхностный слой полупроводника данного типа проводимости с помощью ионного пучка легируется примесью, сообщающей этому слою проводимость противоположного знака.

р— п-ПЕРЕХОД

Пусть внутренней границей раздела двух областей полупроводника с различным типом проводимости является плоскость ММ (рис. 8.11, а): слева от нее находится полупроводник р-типа, например р-германий с концентрацией акцепторов N _а, справа — полупроводник n -типа (n-германий) с концентрацией доноров N _д.

Для простоты будем считать, что N_а = N_д и равно, например, 10²² м~³. На рис. 8.11, б показано изменение концентрации акцепторных и донорных атомов при перемещении вдоль оси х, перпендикулярной плоскости ММ. В точке 0, лежащей в этой плоскости, N_a скачкообразно падает до нуля, N_n скачкообразно увеличивается от нуля до N_д.

Рис. 8.11. Равновесное состояние р—п-перехода

Для n-области основными носителями являются электроны, для р-области — дырки. Основные носители возникают почти целиком вследствие ионизации донорных и акцепторных примесей. При не слишком низких температурах эти примеси ионизированы практически полностью, вследствие чего концентрацию электронов в n-области пп0 можно считать равной концентрации донорных атомов: пп0 та Nn, а концентрацию дырок в р-области рр0 — концентрации акцепторных атомов в р-области: рр0 «Na.

Помимо основных носителей эти области содержат неосновные носители: п-область — дырки (р_п0), р-область — электроны (п_р0). Их концентрацию можно определить, пользуясь законом действующих масс (6.30): п_пОр_пО — р_ро«_Ро = «?• При п_п0 = р_р0 = 10²² м~³ и tit = 10¹⁹ м~³ (Ge) получаем р_п0 = п_р0 = 10¹⁶ м~³.

Концентрация дырок (в примере) в р-области на 6 порядков выше концентрации их в п-области, точно так же концентрация электронов в п-области на б порядков выше их концентрации в р-области. Такое различие в концентрации однотипных носителей в контактирующих областях полупроводника приводит к возникновению диффузионных потоков электронов из n-области в р-область и дырок из р-области в n-область. При этом электроны, перешедшие из п- в р-область, рекомбинируют вблизи границы раздела этих областей с дырками р-области, точно так же дырки, перешедшие из р- в п- область, рекомбинируют здесь с электронами этой области. В результате этого в приконтактном слое n-области практически не остается свободных электронов и в нем формируется неподвижный объемный, положительный заряд ионизированных доноров (рис. 8.11, а). В приконтактном слое р-области практически не остается дырок и в нем формируется неподвижный объемный отрицательный заряд ионизированных акцепторов. На рис. 8.11, в показано распределение свободных носителей заряда в области р—n-перехода, а на рис. 8.11, г — неподвижные объемные заряды, образовавшиеся в этом переходе (р — объемная плотность этих зарядов).

---

Дата добавления: 2015-07-25