История развития пистолетов-пулеметов: Предпосылкой для возникновения пистолетов-пулеметов послужила давняя тенденция тяготения винтовок...
Типы сооружений для обработки осадков: Септиками называются сооружения, в которых одновременно происходят осветление сточной жидкости...
Топ:
Характеристика АТП и сварочно-жестяницкого участка: Транспорт в настоящее время является одной из важнейших отраслей народного хозяйства...
Эволюция кровеносной системы позвоночных животных: Биологическая эволюция – необратимый процесс исторического развития живой природы...
Когда производится ограждение поезда, остановившегося на перегоне: Во всех случаях немедленно должно быть ограждено место препятствия для движения поездов на смежном пути двухпутного...
Интересное:
Принципы управления денежными потоками: одним из методов контроля за состоянием денежной наличности является...
Искусственное повышение поверхности территории: Варианты искусственного повышения поверхности территории необходимо выбирать на основе анализа следующих характеристик защищаемой территории...
Мероприятия для защиты от морозного пучения грунтов: Инженерная защита от морозного (криогенного) пучения грунтов необходима для легких малоэтажных зданий и других сооружений...
Дисциплины:
2020-04-01 | 137 |
5.00
из
|
Заказать работу |
|
|
Свойства контакта с полупроводником зависят, главным образом, от взаимного расположения уровней Ферми в контактирующих материалах.
На рис. 4.5 представлены зонные диаграммы контакта металл – полупроводник n-типа. На рис. 4.5, а показан случай, когда работа выхода электрона из металла больше, чем работы выхода электрона из полупроводника. Фм > Фn. На рис. 4.5, б при обратном соотношении Фм < Фn. По определению работой выхода или термодинамической работой выхода, называют величину энергии, необходимую при удалении электрона с уровня Ферми на нулевой уровень, за который обычно принимают энергию электрона, вышедшего на поверхность кристалла.
Если Фм > Фn , то после установления контакта часть электронов из полупроводника перейдет в металл. Направленный поток электронов будет иметь место до тех пор, пока уровни Ферми в обоих частях системы не займут одинаковое положение. Тогда в полупроводнике вблизи границы возникнет положительный пространственный заряд, а в металле – отрицательный. Это приведет к искривлению уровней в полупроводнике и возникновению потенциального барьера высотой Δφ0, которая равна
Δφ0 = (φм – φт ) / q (4.29)
Особенностью рассматриваемого контакта является то, что проводимость металла много больше проводимости полупроводника, и, следовательно, обедненный подвижными носителями слой будет, практически весь находится в полупроводнике. Такой слой называется запирающим или выпрямляющим.
В случае же, изображенном на рис. 4.5, б, когда Фм < Фn, энергетические зоны в приграничной области искривятся вниз, эта область окажется обогащенной основными носителями заряда и она будет мало влиять на сопротивление структуры в целом.
|
Следовательно, подключение внешнего источника питания в том или ином направлении не приведет к существенному изменению сопротивления структуры. Это позволяет считать рассмотренный контакт невыпрямляющим. Такие контакты называют также антизапирающими.
Металл полупроводник Металл ε полупроводник
- εco + _
- + Δφ0q + _
- + _ + εco
+ εF εF 0 εF εF
0
Фм > Фn Фм < Фn
εv0 εv0
|
l0 l0
Рис.4.5 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 состоянии:Фм < Фn. В случае Фм > Фn контакт будет антизапирающим
а) запирающего .
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 / φT) –1],
Получим дифференциальную проводимость
Подставляя сюда значение exp(U/φT) из предыдущего выражения получим
Следовательно, дифференциальное сопротивление диода:
Rд = φT / (I + I0) S
Значение плотности тока I определяем из уравнения вольтамперной характеристики
[А/м2]
Вычисляем дифференциальное сопротивление
[Ом]
|
|
История развития пистолетов-пулеметов: Предпосылкой для возникновения пистолетов-пулеметов послужила давняя тенденция тяготения винтовок...
Механическое удерживание земляных масс: Механическое удерживание земляных масс на склоне обеспечивают контрфорсными сооружениями различных конструкций...
Своеобразие русской архитектуры: Основной материал – дерево – быстрота постройки, но недолговечность и необходимость деления...
История создания датчика движения: Первый прибор для обнаружения движения был изобретен немецким физиком Генрихом Герцем...
© cyberpedia.su 2017-2024 - Не является автором материалов. Исключительное право сохранено за автором текста.
Если вы не хотите, чтобы данный материал был у нас на сайте, перейдите по ссылке: Нарушение авторских прав. Мы поможем в написании вашей работы!