Квантовая механика, металлы и полупроводники. Волновые свойства частиц (волны де Бройля), страница 23

вся контактная разность потенциалов падает в поверхностном слое полупроводника. Энергия электронов становится функцией от координаты, что приводит к искривлению энергетических зон. Следствием этого становится зависимость концентрации электронов вдоль образца. , а на самом контакте при х=0

. Это распределение Больцмана, из которого следует что приконтактный слой обеднен носителями, т.е. обладает повышенным сопротивлением. Такой слой называется запорным слоем. В случае контакта металла с меньшей работой выхода, чем у донорного полупроводника получаем слой с повышенной концентрацией носителей, так называемый антизапорный слой. В этом случае .

Вольтамперная характеристика контакта металл-полупроводник.

 Контакт металл- полупроводник используется для выпрямления переменного тока (диод).

В основном используются запорные слои, внешнее напряжение падает на запорном слое, при этом меняется как высота потенциального барьера так и концентрация носителей в области запорного слоя. Приложим внешнее напряжение так, чтобы – был на полупроводнике, а + на металле (пропускное направление). Контактная разность уменьшится на величину приложенного напряжения eU, при этом увеличивается концентрация электронов в запорном слое (его сопротивление уменьшается ), ток из полупроводника в металл возрастает, а ток из металла остается без изменения. Условие равновесия нарушается , причем это нарушение поддерживается внешним источником. Уровни Ферми теперь не совпадают, в полупроводнике он будет выше на величину приложенного напряжения. На эту же величину уменьшается потенциальный барьер для перехода электронов в металл. Рассчитаем величину этого тока

.Обратный ток из металла остался без изменения

Для вольтамперной характеристики

<v> средняя тепловая скорость электронов,  концентрация электронов на границе полупроводника в отсутствии внешнего поля. При отрицательном напряжении U обратный ток стремится к насыщению. Следует отметить, что этот диод работает на основных носителях, т.е. имеет весьма высокое быстродействие.

P-N переход.

P-N переходом называется структура, содержащая электронную и дырочную области в одном образце. Для изготовления переходов берется собственный полупроводник и с разных его сторон вводятся донорные и акцепторные примеси.