Контакт между металлом и полупроводником

Контакт между металлом и полупроводником может быть омическим и выпрямляющим. Свойства контакта металла с полупроводником зависят от работы выхода электронов из металла в вакуум (Wвых_мет) и из полупроводника в вакуум (Wвых_пп). Пример энергетической диаграммы металла и n-полупроводника, когда между ними нет контакта, приведен на рисунке 1.

Энергетические диаграммы металла и n-полупроводника
Рисунок 1. Энергетические зоны металла и полупроводника n-типа

При возникновении контакта между этими материалами электроны переходят из материала с меньшей работой выхода в материал с большей работой выхода. При контакте металла с электронным полупроводником при выполнении условия Wвых_мет < Wвых_n_пп электроны переходят из полупроводника в металл. В качестве примера может служить контакт золота Au и арсенида галлия GaAs. Данная ситуация иллюстрируется энергетической диаграммой, приведенной на рисунке 2.

Энергетические диаграммы контакта металла и n-полупроводника
Рисунок 2. Энергетические диаграммы в зоне контакта металла и n-полупроводника

Пример энергетической диаграммы металла и p-полупроводника, когда между ними нет контакта, приведен на рисунке 3.

Энергетические диаграммы металла и p-полупроводника
Рисунок 3. Энергетические зоны металла и полупроводника p-типа

Если в электронном приборе реализован контакт металла с дырочным полупроводником и выполняется условие Wвых_мет < Wвых_p_пп, будет происходить переход электронов в полупроводник.

Энергетические диаграммы контакта металла и p-полупроводника
Рисунок 4. Энергетические диаграммы в зоне контакта металла и p-полупроводника

И в том, и в другом описанном случае произойдет обеднение свободными носителями заряда области полупроводника в районе контакта на расстояние d. Обедненный слой обладает повышенным сопротивлением, которое может изменяться под воздействием внешнего напряжения. Такой контакт имеет нелинейную характеристику и является выпрямляющим. Он получил название контакт Шоттки.

Перенос зарядов в этих контактах осуществляется основными носителями, и в них отсутствуют явления инжекции, накопления и рассасывания зарядов. В результате выпрямляющие контакты металл-полупроводник обладают малой инерцией и применяются для создания диодов Шоттки, обладающих высоким быстродействием и малым временем переключения из открытого состояния в закрытое и наоборот.

Если при контакте металла с полупроводником выполняются условия Wвых_мет < Wвых_n_пп или Wвых_мет > Wвых_p_пп, то слой полупроводника возле контакта обогащается основными носителями заряда и его сопротивление будет мало при любой полярности внешнего напряжения. Такой контакт имеет практически линейную характеристику. Его называют омическим контактом и используют для подключения выводов электронных приборов к токопроводящим линиям на поверхности полупроводникового кристалла. Энергетические диаграммы подобных контактов приведены на рисунке 5.

Энергетические диаграммы омического контакта металла и p-полупроводника
Рисунок 5. Энергетические диаграммы в зоне омического контакта металла и p-полупроводника

Дата последнего обновления файла 28.09.2020

Литература:

  1. Электронные, квантовые приборы и микроэлектроника. Под редакцией Федорова Н. Д. — М.: Радио и связь, 1998. — 560 с.
  2. Электронные приборы. Под редакцией Шишкина Г.Г. — М.: Энергоатомиздат, 1989. — 496 с.
  3. Батушев В. А. Электронные приборы. — М.: Высшая школа, 1980. — 383 с.
  4. Савиных В. Л. Физические основы электроники. Учебное пособие. — Новосибирск.: СибГУТИ, 2003. — 77 с.
  5. Леонов В.П. Введение в физику и технологию элементной базы ЭВМ и компьютеров: Учебное пособие. — Томск: Изд-во НТЛ, 2008. — 264 с.
  6. Глазачев А. В. Петрович В. П. Физические основы электроники. Конспект лекций — Томск: Томский политехнический университет, 2015. — 224 с.
  7. Божков В.Г. Контакты металл–полупроводник: физика и модели. — Томск: Издательский Дом Томского государственного университета, 2016. — 528 с.

Вместе со статьей "Контакт между металлом и полупроводником" читают:

Полупроводники с электронной проводимостью
https://digteh.ru/foe/nsemicond/

Полупроводники с дырочной проводимостью
https://digteh.ru/foe/psemicond/

Дрейфовый ток
https://digteh.ru/foe/dreif_i/

Диффузионный ток
https://digteh.ru/foe/diffuz_i/




Автор Микушин А. В. All rights reserved. 2001 ... 2020

Предыдущие версии сайта:
http://neic.nsk.su/~mavr
http://digital.sibsutis.ru/

Поиск по сайту сервисом Яндекс
Поиск по сайту сервисом ГУГЛ
Об авторе:
к.т.н., доц., Александр Владимирович Микушин

Кандидат технических наук, доцент кафедры САПР СибГУТИ. Выпускник факультета радиосвязи и радиовещания (1982) Новосибирского электротехнического института связи (НЭИС).

А.В.Микушин длительное время проработал ведущим инженером в научно исследовательском секторе НЭИС, конструкторско технологическом центре "Сигнал", Научно производственной фирме "Булат". В процессе этой деятельности он внёс вклад в разработку систем радионавигации, радиосвязи и транкинговой связи.

Научные исследования внедрены в аппаратуре радинавигационной системы Loran-C, комплексов мобильной и транкинговой связи "Сигнал-201", авиационной системы передачи данных "Орлан-СТД", отечественном развитии системы SmarTrunkII и радиостанций специального назначения.

А.В.Микушин является автором более 82 научных и научно-методических работ, в том числе 18 книг.

Top.Mail.Ru


Яндекс.Метрика