Contact metalic-semiconductor

Structura și proprietățile contactului metal-semiconductor depind în primul rând de poziția reciprocă a nivelurilor Fermi. Aceasta determină materia în care tranziția predominantă a electronilor are loc imediat după formarea contactului. Dacă nivelul Fermi, de exemplu, într-un semiconductor este situat mai sus decât într-un metal, atunci probabilitatea de umplere cu electroni a oricărui nivel cu energia E în semiconductor este mai mare decât același nivel în metal. Prin urmare, electronii de la nivelurile de energie din semiconductor se vor transfera la niveluri mai libere de energie din metal.







În Fig. 6.25 prezintă diagramele de bandă ale unui metal și ale unui semiconductor de tip n înainte și după formarea contactului.

Lăsați nivelul Fermi al EFM metalic să se situeze sub nivelul Fermi al semiconductorului EF. care este FM> FP. Pentru ca electronul să treacă de la metal la fundul benzii de conducere a UE. el trebuie să depășească bariera potențială

Electronii de la un semiconductor pot trece liber la un metal. De aceea, în primul moment de contact, fluxul de electroni de la semiconductor depășește fluxul de electroni din metal. Ca urmare, metalul din zona de contact obține o încărcare negativă. O încărcare staționară volumetrică pozitivă a atomilor ionizați ai impurității donatorului apare în semiconductor. Un câmp electric EK apare în contact. care previne trecerea electronilor de la semiconductori la metal. Un flux de electroni direcțional va avea loc până când nivelurile Fermi din sistem vor fi egale. În acest caz, nivelul Fermi din semiconductor este deplasat în jos față de nivelul Fermi al metalului. Diagrama energetică a contactului va avea forma prezentată în Fig. Echilibrul termodinamic de sistem este stabilit, caracterizat printr-o diferență de potențial de contact VR și egalitatea curenților de emisie termoionici.







Dar, în cazul în cauză, emisia termionică nu are loc în vid, ci într-un semiconductor într-un metal și dintr-un metal într-un semiconductor. Prin urmare, se caracterizează prin următoarele cantități: # 966; M - energie pentru a fi dat, un electron de metal de tranziție cu nivelul Fermi în partea inferioară a benzii de conducție în semiconductor în vrac; jP = FP - P este energia care trebuie furnizată electronului pentru trecerea ei de la baza banda de conducție în volumul semiconductorului direct la metal. Apoi, pentru curenții aflați în starea de echilibru a contactului, putem scrie:

Este clar că prin aplicarea unei tensiuni externe la un astfel de contact, este posibil să se modifice înălțimea barierului potențial și să se controleze fluxul de electroni prin contact, adică are proprietăți rectificative.

Acum considerăm cazul contactului unui metal cu un semiconductor de tip p, iar ФП> ФМ. Diagramele energetice ale metalului și ale semiconductorului înainte și după formarea contactului sunt prezentate în figura 6.26. În acest caz, în primul moment de contact, fluxul de electroni din metal depășește fluxul de electroni din semiconductor. Ca urmare, metalul din zona de contact obține o încărcare pozitivă. O sarcină negativă a electronilor în exces apare în semiconductor. Un câmp electric EK apare în contact. care împiedică tranziția electronilor de la metal în semiconductori. Un flux de electroni direcțional va avea loc până când nivelurile Fermi din sistem vor fi egale. În acest caz, nivelul Fermi din metal este deplasat în jos față de nivelul Fermi al semiconductorului. Diagrama energetică a contactului va avea forma prezentată în figura 6.26b. Sistemul stabilește un echilibru termodinamic caracterizat prin diferența de potențial de contact VK și egalitatea curenților de emisie termionică:

Valoarea diferenței de potențial de contact va fi determinată de relația (6.17). Aparuta barieră potențial, la fel ca înainte, duce la o îndoire a benzilor de energie într-un semiconductor, dar în acest caz, bombarea are loc în jos. În acest caz, plafonul banda de valență este eliminat din nivelul Fermi al FE. indicând scăderea concentrației purtătorilor de sarcină majoritari -, în apropierea orificiilor de contact și de a crește rezistența de contact a regiunii semiconductoare. Pe lângă cele de mai sus, am primit un contact care are proprietăți de îndreptare.

Contactele considerate sunt numite contacte Schottky.







Articole similare

Trimiteți-le prietenilor: