Главная > Электроника
НАПИШУ ВСЁ ЧТО ЗАДАЛИ
СЕКРЕТНЫЙ БОТ В ТЕЛЕГЕ
<< Предыдущий параграф Следующий параграф >>
Пред.
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42
43
44
45
46
47
48
49
50
51
52
53
54
55
56
57
58
59
60
61
62
63
64
65
66
67
68
69
70
71
72
73
74
75
76
77
78
79
80
81
82
83
84
85
86
87
88
89
90
91
92
93
94
95
96
97
98
99
100
101
102
103
104
105
106
107
108
109
110
111
112
113
114
115
116
117
118
119
120
121
122
123
124
125
126
127
128
129
130
131
132
133
134
135
136
137
138
139
140
141
142
143
144
145
146
147
148
149
150
151
152
153
154
155
156
157
158
159
160
161
162
163
164
165
166
167
168
169
170
171
172
173
174
175
176
177
178
179
180
181
182
183
184
185
186
187
188
189
190
191
192
193
194
195
196
197
198
199
200
201
202
203
204
205
206
207
208
209
210
211
212
213
214
215
216
217
218
219
220
221
222
223
224
225
226
227
228
229
230
231
232
233
234
235
236
237
238
239
240
241
242
243
244
245
246
247
248
249
250
251
252
253
254
255
256
257
258
259
260
261
262
263
264
265
266
267
268
269
270
271
272
273
274
275
276
277
278
279
280
281
282
283
284
285
286
287
288
289
290
291
292
293
294
295
296
297
298
299
300
301
302
303
304
305
306
307
308
309
310
311
312
313
314
315
316
317
318
319
320
321
322
323
324
325
326
327
328
329
330
331
332
333
334
335
336
337
338
339
340
341
342
343
344
345
346
347
348
349
350
351
352
353
354
355
356
357
358
359
360
361
362
363
364
365
366
367
368
369
370
371
372
373
374
375
376
377
378
379
380
381
382
383
384
385
386
387
388
389
390
391
392
393
394
395
396
397
398
399
400
401
402
403
404
405
406
407
408
409
410
411
412
413
414
415
416
417
418
419
420
421
422
423
424
425
426
427
428
429
430
431
432
433
434
435
436
437
438
439
440
441
442
443
444
445
446
447
448
449
450
451
452
453
454
455
456
457
458
459
460
461
462
463
464
465
466
467
468
469
470
471
472
473
474
475
476
477
478
479
480
481
482
483
484
485
486
487
488
489
490
491
492
493
494
495
496
497
498
499
500
501
502
503
504
505
506
507
508
509
510
511
512
513
514
515
516
517
518
519
520
521
522
523
524
525
526
527
528
529
530
531
532
533
534
535
536
537
538
539
540
541
542
543
544
545
546
547
548
549
550
551
552
553
554
555
556
557
558
559
560
561
562
563
564
565
566
567
568
569
570
571
572
573
574
575
576
577
578
579
580
581
582
583
584
585
586
587
588
589
590
591
592
593
594
595
596
597
598
599
600
601
602
603
604
605
606
607
608
609
610
611
612
613
След.
Макеты страниц

Распознанный текст, спецсимволы и формулы могут содержать ошибки, поэтому с корректным вариантом рекомендуем ознакомиться на отсканированных изображениях учебника выше

Также, советуем воспользоваться поиском по сайту, мы уверены, что вы сможете найти больше информации по нужной Вам тематике

ДЛЯ СТУДЕНТОВ И ШКОЛЬНИКОВ ЕСТЬ
ZADANIA.TO

Контакт металл — полупроводник.

Пусть уровень Ферми в металле , который всегда расположен в зоне проводимости, лежит выше уровня Ферми полупроводника p-типа рис. 2.5, а, б).

Так как энергия электронов металла больше энергии носителей заряда полупроводника, то часть электронов перейдет из металла в полупроводник. Переход будет продолжаться до тех пор, пока уровни Ферми вблизи контакта не (в равновесной системе уровень Ферми должен единым).

Рис. 2.5. Энергетическая зонная диаграмма контакта металл-полупроводник р-типа: а — металл; б - полупроводник p-типа; в - контакт металл - полупроводник

В полупроводнике вблизи контакта окажется избыточный заряд электронов , которые начнут рекомбинировать с дырками. Концентрация последних вблизи контакта уменьшится, так как произведение концентраций носителей заряда в равновесном состоянии при данной температуре — величина постоянная. Уменьшение концентрации дырок приведет к нарушению электронейтральности на этом участке. Отрицательно заряженные ионы акцепторной примеси будут не скомпенсированы зарядами дырок и, следовательно, в полупроводнике вблизи места контакта образуется слой неподвижных отрицательно заряженных ионов акцепторной примеси. С уходом электронов из металла тонкий слой, прилегающий к месту контакта, зарядится положительно. В результате у границ контакта возникнут объемные заряды и появится контактная разность потенциалов. Образовавшееся электрическое поле будет препятствовать дальнейшему движению электронов из металла в полупроводник и способствовать переходу электронов из полупроводника -типа (неосновные носители заряда) в металл.

В равновесной системе наблюдается динамическое равновесие встречно движущихся основных и неосновных носителей заряда. Результирующий ток через переход равен нулю. Так как концентрация основных носителей заряда (дырок) в приконтактном слое полупроводника понижена по сравнению с их концентрацией в его объеме, то этот слой имеет повышенное удельное сопротивление, которое будет определять сопротивление всей системы. Уменьшение или увеличение концентрации носителей заряда характеризуется изменением положения уровня Ферми относительно соответствующих зон. При уменьшении концентрации дырок и увеличении концентрации электронов энергетическое расстояние между потолком валентной зоны и уровнем Ферми увеличивается, а между дном зоны проводимости и уровнем Ферми уменьшается. Поэтому энергетические уровни на узком приконтактном участке, толщина которого характеризуется так называемой дебаевской длиной , искривлены (рис. 2.5, в): см.

Если к системе подключить внешнее напряжение, причем плюс — к полупроводнику, а минус — к металлу, то возникнет дополнительное электрическое поле, снижающее внутреннее электрическое поле в переходе. Сопротивление приконтактного высокоомного слоя уменьшается и через переход потечет ток, обусловленный переходом электронов из металла в полупроводник. Увеличение приложенного напряжения приводит к увеличению тока. При смене полярности приложенного напряжения к металлу, к полупроводнику) внешнее электрическое поле суммируется с внутренним и приконтактный слой еще сильнее соединяется дырками. Сопротивление перехода увеличивается. Так как электрическое поле не препятствует движению электронов полупроводника -типа, последние будут проходить через переход, вызывая ток в цепи.

Рис. 2.6. Зонная диаграмма контакта металл — полупроводник, при котором возникает инверсный слой: а — металл; 6 - полупроводник -типа: в - контакт металл — полупроводник

Этот ток мал в связи с низкой концентрацией неосновных носителей заряда.

Таким образом, переход между металлом и полупроводником обладает вентильными свойствами. Его называют барьером Шотки.

Аналогичные процессы имеют место при контакте металла с полупроводником -типа, у которого уровень Ферми выше, чем у металла (рис. 2.6, а, б). Электроны из полупроводника переходят в металл, искривляя вверх энергетические уровни и обедняя поверхностный слой основными носителями заряда. Это приводит к нарушению электронейтральности на данном участке и образованию областей, состоящих из нескомпенсированных положительно заряженных ионов донорной примеси. Возникают контактная разность потенциалов и переход, обладающий вентильными свойствами.

В зависимости от положения уровня Ферми в металле при контакте его с полупроводником в последнем может образоваться слой (инверсный), имеющий даже противоположный тип электропроводности. Действительно, если взять металл, у которого уровень Ферми ниже середины запрещенной зоны , и полупроводник -типа и соединить их вместе, то энергетические уровни изогнутся так сильно, что вблизи валентной зоны уровень Ферми будет находиться на расстоянии, меньшем (рис. 2.6, в).

Такое расположение уровня Ферми относительно потолка валентной зоны характеризует электропроводность -типа. Следовательно, в полупроводнике -типа образовался слой с электропроводностью -типа, причем электропроводность одного типа плавно переходит в электропроводность другого. Это объясняется тем, что электронов в зоне проводимости полупроводника недостаточно для получения равновесной системы (выравнивания уровней Ферми).

Часть их из валентной зоны переходит в металл, в результате чего и появляются дырки.

Определенный интерес представляет случай контакта металл — полупроводник, когда уровень Ферми металла ниже соответствующего уровня полупроводника -типа, т. е. , и выше уровня Ферми полупроводника n-типа, т. е. .

При этом граничные слои не обеднены, а обогащены основными носителями и удельное сопротивление граничных слоев окажется значительно меньше, чем соответствующее сопротивление вдали от границы. Такие переходы являются основой омического контакта.

Действительно, при соединении металла с полупроводником -типа, у которых , электроны полупроводника перейдут в металл. В результате этого приповерхностный слой окажется обогащенным основными носителями заряда — дырками. Удельное сопротивление приконтактной области станет меньше, чем в объеме полупроводника. Аналогично, приконтактный слой полупроводника -типа при обогащен электронами за счет их перехода из металла, где уровень Ферми выше. Ввиду малого значения сопротивлений зон, прилегающих к контакту, они не оказывают существенного влияния на общее сопротивление системы. Подключение напряжения прямой или обратной полярности изменяет лишь степень обогащения приконтактных областей основными носителями заряда, практически не меняя общего сопротивления системы. На основе таких переходов металл — полупроводник выполняются выводы от областей полупроводника.

1
Оглавление
email@scask.ru