Физические основы микроэлектроники, конспект лекций, страница 34

                l₀                                                                                                               l₀

 

Зонные диаграммы контакта металл – полупроводник в равновесном состоянии:

а) запирающего                     и                  б) антизапирающего

Очевидно, кнтакт металла с полупроводником р-типа будет обладать запирающими свойствами, если Ф_м < Ф_n. В случае Ф_м > Ф_n  контакт будет антизапирающим.

Толщина обедненного слоя в запирающем контакте определяется соотношением

                                (4.30)

При приложении внешнего напряжения

                         (4.31)

Вольтамперная характеристика запирающего контакта подобна характеристике контактов полупроводник-полупроводник с той лишь разницей, что природа обратного тока здесь несколько другая.

                              (4.32)

где   -тепловой ток или ток насыщения;

                                    -тепловая скорость электронов;

Δφ₀          - потенциальный барьер, определяемый из (4.29).

Приборы, принцип действия которых основан на нелинейности вольтамперной характеристики при прохождении основными носителями заряда выпрямляющего контакта металл-полупроводник, получили название диоды Шотки.

Существенное отличие таких диодов состоит в том, что перенос тока в них осуществляется основными носителями заряда и не приводит к появлению процессов инжекции и экстракции неосновных носителей. Поэтому быстродействие диодов Шотки значительно выше, чем у диодов с р-n-переходниками. Они также отличаются малым падением напряжения при прямом смещении (0,3 – 0,4 В). В качестве полупроводника в них используются материалы с большой шириной запрещенной зоны, высокой подвижностью и относительно небольшим значением диэлектрической проницаемости. Наиболее часто употребляют кремний и арсенид галия. В качестве металла наиболее часто используются: золото, алюминий, медь.

Область применения антизапирающих (невыпрямляющих) контактов металл-полупроводник – это создание различного рода омических контактов с линейной вольтамперной характеристикой для присоединения внешних выводов к отдельным участкам полупроводниковой структуры.

Пример 9. Дифференциальное сопротивление диода.

Вычислить дифференциальное сопротивление диода при прямом смещении 0,1 В, Т=290 К, тепловом токе I₀ = 1 А/м², сечении перехода      S=10^-6 м².

Решение. Дифференцируя вольтамперную характеристику диода

I = I₀ [exp (U / φ_T) –1]    ,

Получим дифференциальную проводимость

Подставляя сюда значение exp(U/φ_T) из предыдущего выражения получим

                         

Следовательно, дифференциальное сопротивление диода: