Файл: Сиволобов Н.А. Основы полупроводниковой электроники учеб. пособие.pdf

Г v. c.IC. Энергетические /.иагрр-'ми для двух металлов с различной работоп внхода до соприкосновения (а) и после осущест-і

ШІПННЯ контакта (С)

Более высоким потенциалом (>,!„ в данном случае) всегда обла­ дает металл с меньшей работой выхода и поэтому его называют электроположительным по отношению к другому металлу (Mj-) с большш.і значением ѴѴ0 . Mj заряжен отрицательно по отноше­ нию к .',!.-,.

На практике часто гстречаегся случай, когда поверхности двух металлов разделены тонким (порядка нескольких атомов) слоем диэлектрика, например,окиси (рис . II) .

ДUЭлектрик

а

Р и с . I I . Энепгстические диаграммы для двух металлов,разделённых тонким слоем ді:олектрика; до соприкосновения (а) и после осуществления і.о') контакта

-20 -

Бравновесном состоянии поверхности диэлектрика оказываются зарг энными противоположны!.;]! по знаку и равными по величине

центрации зарядов на поверхностях соприкасающихся металлов. Тол­ щина слоя зарядов не превышает 1-й межатомных расстояний. Контакт­ ные явления на границе двух металлов часто оказывают весьма су­ щественное влияние на работу приборов.

Контакт металла с полупооводником. Концентрация свободных за­ рядов в полупроводніше значительно меньше, чем в металлах. При такой низкой концентрации зарядов электрическое поле, созданное за счет контактной разности потенциалов на границе металл - полупроводник, проникает в толщу полупроводника и смещает гра­ ницы энергетических зон. Толщина приконтактного слоя в этом случае примерно в 100 раз больше, чем при контакте двух метал­ лов.

Рассмотрим диаграммы энергетических уровней металла и П -по­ лупроводника до контакта и изменение этих диаграмм при соприкос­

мости полупроводника переходят в металл, который заряжается от­ рицательно по отношению к полупроводнику. В полупроводнике вбли­ зи граниш образуется приконтактное поле Е, которое препятствует дальнейшему переходу электронов. Это поле отталкивает свободные электроны в зоне проводимости и втягивает в приконтактную область дырки в валентной зоне. В приграничной области образует­ ся слой--шириной L , обедненный электронами и, следовательно, обладающий повышенным удельным сопротивлением. Этот слой назы­ вают запирающим , Потенциал этого слоя выше потенциала

вблизи границы контакта образуется антизапіфаюциіі слой с повышен­ ной электропроводностью.

Однако уменьшение сопротивления в приграничной зоне по срав­ нении с сопротивлением всего объема полупроводника практически не изменяет общего сопротивления пары металлл - полупроводніт.

Потенциальные барьеры, рассмотренные выше, могут образо­ вываться и в отсутствие металлического слоя. Роль последнего может играть поверхность полупроводника, которая богата свобод­ ными уровнями.

- 24 -

Электронно-дырочный переход

Электронно-дырочный переход^или переход р -П , нельзя осу­ ществить путем простого соприкосновения двух разнородных полу­

вляется идеальный контакт двух полупроводников с различной про­ водимостью, но с одинаковыми по величине запрещенными зонами.

Резкость границы играет существенную роль, так как плавный переход не обладает теми вентильными свойствами, которые лежат в основе работы полупроводниковых приборов (диодов и транзисторов). Рассмотрим физические явления вп- р - переходе (рис. 14).

тронов слева направо и дырок в обратном направлении. Это движем ние не свявано с взаимным отталкиванием одноименно заряженных или взаимным притяжением электронов и дырок. Причиной диффузион­ ного движения частиц является только различие их концентраций до обе стороны от границы*