- •Содержание
- •3Физические основы работы полупроводниковых приборов
- •3.1.Введение, основные термины и определения
- •4.1.Зонная структура полупроводников
- •5.1.Структура связей атомов и электронов полупроводника
- •6.1.Концентрация подвижных носителей заряда в собственном полупроводнике
- •7.1.Примесные полупроводники
- •3.7.1Концентрация носителей заряда в примесных полупроводниках
- •8.1.Электропроводность полупроводников
- •10.1.Вольтамперная характеристика p-n перехода
- •11.1.Пробой p-n перехода
- •12.1.Емкость p-n перехода
- •13.1.Свойство переходов металл-полупроводник
- •4Полупроводниковые диоды
- •3.1.Особенности и свойства полупроводниковых диодов, вольтамперная характеристика диода
- •4.1.Разновидности диодов, система параметров
- •4.4.1Универсальные диоды
- •4.4.2Силовые диоды
- •4.4.3Импульсные диоды
- •4.4.4Стабилитроны
- •4.4.5Варикапы
- •5.1.Система обозначений диодов
- •5Биполярные транзисторы
- •3.1.Вольтамперные характеристики транзисторов
- •4.1.Эквивалентная схема транзистора
- •5.1.Система обозначений и классификация транзисторов
- •6.1.Составные транзисторы
- •6Полевые транзисторы
- •3.1.Вольтамперные характеристики полевого транзистора с p-n переходом
- •4.1.Моп (мдп) – транзисторы
- •5.1.Система обозначений полевых транзисторов
- •7Переключающие приборы
- •3.1.Динисторы
- •4.1.Вольтамперная характеристика динистора
- •5.1.Тринисторы (тиристоры)
- •6.1.Вольтамперная характеристика тринистора
- •7.1.Симисторы
- •8.1.Запираемые тиристоры
- •9.1.Параметры и система обозначений тиристоров
- •8Оптоэлектронные приборы
- •3.1.Светодиоды
- •4.1.Характеристики светодиодов
- •5.1.Система обозначений светодиодов
- •6.1.Фоточувствительные приборы
- •7.1.Вольтамперная характеристика фотодиода
- •8.1.Параметры фотодиодов
- •9.1.Фототранзисторы
- •10.1.Фототиристоры
- •11.1.Фоторезисторы
- •12.1.Оптроны
- •9Вопросы для самопроверки
- •10Контрольная работа.
- •3.1.Методические указания к выполнению контрольной работы.
- •4.1.Оформление отчета по контрольной работе.
- •5.1.Задание.
- •11Пример выполнения контрольной работы
- •Ширина запрещенной зоны:
- •Эффективные плотности состояний:
- •Положение уровня Ферми:
- •Подвижности носителей заряда:
- •Удельное электрическое сопротивление:
- •Отношение полного тока, протекающего через полупроводник к дырочному току:
- •Концентрация основных и неосновных носителей заряда
- •Положение уровня Ферми:
- •Удельное электрическое сопротивление:
- •Отношение полного тока, протекающего через полупроводник к дырочному току:
- •Концентрация основных и неосновных носителей заряда
- •Контактная разность потенциалов
- •Ширина обедненных областей и ширина области пространственного заряда
- •Величина заряда на единицу площади
- •Величина барьерной емкости без внешнего напряжения и при обратном напряжении
- •1Глоссарий
- •Литература.
- •Электроника
13.1.Свойство переходов металл-полупроводник
Внешние выводы полупроводниковых приборов выполняются из металла и контактируют с полупроводниковыми материалами. Свойства таких контактов зависят от используемого металла и полупроводника.
Пусть металл контактирует с полупроводником n-типа (рис. 1.23). В металле все электроны обобщены и образуют электронный газ, в полупроводнике n-типа излишек электронов, но там существует некоторая их упорядоченность. После создания контакта металла с полупроводником может начаться обмен электронами, причем могут возникнуть две разные ситуации.
Для вывода электрона за пределы твердого тела необходимо совершить определенную работу, то есть сообщить электрону соответствующую энергию. Эта работа называется работой выхода. При этом работа выхода из конкретного металла - Ам может быть как больше, так и меньше работы выхода из полупроводника - Ап.
Если Aм<Aп, то электроны из металла смогут легче перемещаться в полупроводник, чем обратно. При этом в полупроводнике на границе контакта с металлом появится обогащенный основными носителями (электронами) слой. В металле обедненный слой не сформируется, так как электроны в нем свободно перемещаются по всему кристаллу. Переход металл-полупроводник в этом случае не будет обладать вентильными свойствами, то есть он хорошо проводит ток при обеих полярностях, приложенного к такой структуре напряжения. Данное свойство позволяет получить невыпрямляющие, омические контакты для подведения к полупроводниковым слоям внешнего электрического поля.
Рис.1.23. Перемещение электронов через переход
металл - n-полупроводник.
В случае, когда Aм>Aп , электронам из полупроводника легче перейти в металл, но в этом случае в полупроводнике (и только в нем) образуется обедненный основными носителями слой, а на границе разделов возникнет потенциальный барьер величиной .
Если к такой структуре приложить внешнее напряжение в прямом направлении (+ к металлу, - к полупроводнику), то обедненный слой будет обогащаться электронами и при значении исчезнет. Через контакт металл-полупроводник потечет прямой ток, причем он будет переноситься только электронами (дырок в металле нет), которые являются основными носителями и для металла и для полупроводника. При этом отсутствуют явления инжекции, накопления и рассасывания избыточных неосновных носителей. Диффузионная емкость у такого перехода практически отсутствует.
При изменении полярности напряжения на обратную, электроны в полупроводнике будут уводиться от границы раздела вглубь, толщина обедненного слоя и его сопротивление возрастут и ток через переход, как и в обычном p-n переходе, практически прекратится.
Структуры металл-полупроводник впервые были исследованы немецким ученым Шоттки и в его честь потенциальный барьер, возникающий при соответствующих условиях, назвали барьером Шоттки.
Рис.1.24. Перемещение электронов через переход
металл - p-полупроводник.
Если сформировать контакт металл - p-полупроводник (рис. 1.24), то в ситуации, когда Aм<Aр, электроны начнут перемещаться в полупроводник. Около его границы с металлом окажется их избыток, образуется отрицательный объемный заряд и потенциальный барьер, который будет препятствовать дальнейшему перемещению электронов через переход. Обедненный основными носителями (дырками) слой, ведет себя подобно p-n переходу, то есть обладает вентильными свойствами. Если же AM>AP, то электроны начнут двигаться из полупроводника в металл, область перехода обогатится основными носителями (электронами в металле и дырками в полупроводнике) и такой контакт будет иметь невыпрямляющие свойства. Процессы при этом будут протекать несколько по иному, чем при использовании полупроводника n-типа, но упрощенно их можно представить именно так.