Kontakty metal-

półprzewodnik “n” i “p”

(złącza omowe i

prostujące)

Rodzaje złącz m-p



Złącze prostujące:

Złącze prostujące:



Półprzewodnik typu n

Półprzewodnik typu n



Półprzewodnik typu p

Półprzewodnik typu p



Złącze omowe:

Złącze omowe:



Półprzewodnik typu n

Półprzewodnik typu n



Półprzewodnik typu p

Półprzewodnik typu p

s

m







s

m







s

m







s

m







Złącze omowe

S

Analiza dla
półprzewodnika

typu n.

Rs>>Ra>>Rm

s

m







s

m







s

m







Złącze prostujące

S

Analiza dla
półprzewodnika

typu n.

s

m







R

d

>>R

s

>>R

m

Nośniki w złączu m-p
(1/3)

J

nm

– strumień

elektronów
przechodzących ponad
barierą z metalu do pp.
(prąd emisji
termoelektrycznej.)

J

ns

- strumień

elektronów
przechodzących ponad
barierą
z pp. do metalu.

J

pm

– strumień dziur

płynących z metalu do
pp, jest to inaczej str.
elektr. przechodzących
z pasma walencyjnego
pp. do pustych
poziomów
energetycznych w
metalu.

J

pm

– strumień dziur płynących z pp. do metalu jest to inaczej str. elektr.

przechodzących z pasma walencyjnego metalu do pustych poziomów
energetycznych w metalu.

BEZ POLARYZACJI

Nośniki w złączu m-p
(2/3)

POLARYZACJA W KIERUNKU ZAPOROWYM

„+” do

półprzewodnika,

„-” do metalu

Płynie tylko

prąd emisji

termoelektrycznej

Nośniki w złączu m-p
(3/3)

POLARYZACJA W KIERUNKU PRZEWODZENIA

„-” do

półprzewodnika,

„+” do metalu

J=J

ns

-J

nm

Charakterystyka I=f(U)
złącza m-p

]

1

[exp

















T

nm

m

U

J

J



T



-potencjał

elektrokinetycz

ny

Schemat zastępczy

C

z

(U) – reprezentuje pojemność warstwy zubożonej,

R

u

– reprezentuje rezystancje w kierunku zaporowym,

R

s

– reprezentuje rezystancje w kierunku przewodzenia.

BRAK POJEMNOŚCI DYFUZYJNEJ !!!

Stany powierzchniowe

W rzeczywistym styku m-p stany powierzchniowe mają duży wpływ

W rzeczywistym styku m-p stany powierzchniowe mają duży wpływ

na właściwości styku. O tym czy właściwości zależne od stanów

na właściwości styku. O tym czy właściwości zależne od stanów

powierzchniowych będą przeważały nad właściwościami

powierzchniowych będą przeważały nad właściwościami

zależnymi od prac wyjścia decyduje gęstość stanów

zależnymi od prac wyjścia decyduje gęstość stanów

powierzchniowych. Przy dużych gęstościach właściwości styku m-

powierzchniowych. Przy dużych gęstościach właściwości styku m-

p zależne są od stanów powierzchniowych

p zależne są od stanów powierzchniowych

nie zaś od pracy

nie zaś od pracy

wyjścia

wyjścia

. Charakterystyczne dla dużych gęstości stanów

. Charakterystyczne dla dużych gęstości stanów

powierzchniowych jest magazynowanie na powierzchni

powierzchniowych jest magazynowanie na powierzchni

półprzewodnika dużych ilości ładunków ujemnych lub dodatnich.

półprzewodnika dużych ilości ładunków ujemnych lub dodatnich.

Przyczyną tego magazynowania jest wyłapywanie elektronów

Przyczyną tego magazynowania jest wyłapywanie elektronów

przez stany powierzchniowe lub usuwanie ich z tych stanów

przez stany powierzchniowe lub usuwanie ich z tych stanów

Powstaje wtedy

Powstaje wtedy

warstwa półprzewodnika o zmienionym

warstwa półprzewodnika o zmienionym

typie

typie

,

,

warstwa inwersyjna. Powstanie tej warstwy powoduje, że

warstwa inwersyjna. Powstanie tej warstwy powoduje, że

przy powierzchni półprzewodnika występuje złącze p-n i

przy powierzchni półprzewodnika występuje złącze p-n i

właściwości styku m-p w tym przypadku są takie jak właściwości

właściwości styku m-p w tym przypadku są takie jak właściwości

złącz p-n.

złącz p-n.

Wytwarzanie kontaktów
omowych

Kontakty omowe mają strukturę

Kontakty omowe mają strukturę

m-p

m-p

+

+

-p

-p

lub

lub

m-n

m-n

+

+

-n.

-n.

Zatem kontakt omowy wykonuje się w dwu fazach.

Zatem kontakt omowy wykonuje się w dwu fazach.

Najpierw półprzewodnik jest silnie domieszkowany

Najpierw półprzewodnik jest silnie domieszkowany

przy powierzchni, aby powstała cienka warstwa

przy powierzchni, aby powstała cienka warstwa

zdegradowanego półprzewodnika tego samego

zdegradowanego półprzewodnika tego samego

typu półprzewodnictwa jak w głębi. Najczęściej

typu półprzewodnictwa jak w głębi. Najczęściej

stosowanym metalem jest aluminium, dlatego w

stosowanym metalem jest aluminium, dlatego w

drugiej fazie następuje naparowanie cienkiej

drugiej fazie następuje naparowanie cienkiej

warstwy aluminium i jej wtopienie (mikrodyfuzja

warstwy aluminium i jej wtopienie (mikrodyfuzja

Al w podwyższonej temperaturze).

Al w podwyższonej temperaturze).

Po tym można łatwo wykonać połączenia metal-

Po tym można łatwo wykonać połączenia metal-

metal z wyprowadzeniami zewnętrznymi.

metal z wyprowadzeniami zewnętrznymi.