Структура "металл-полупроводник"

 Расчет вольт-амперной характеристики контакта "металл-полупроводник". Контакт "металл-полупроводник" может быть как омическим, так и выпрямляющим. Омические контакты металла с полупроводником являются обязательными элементами любого активного или пассивного полупроводникового прибора или устройства, так как они осуществляют электрическую связь между элементами прибора и внешней цепью, обусловленную линейной вольт-амперной характеристикой.

Выпрямляющие контакты "металл-полупроводник" используются для построения активных элементов на основе барьеров Шоттки и характеризуются нелинейной зависимостью тока, протекающего через контакт, от приложенного к нему напряжения.

Для идеального контакта "металл–полупроводник" высота барьера равна разности между работой выхода металла и электронным сродством полупроводника n-типа проводимости:

qφb = q (φm – æ),

где æ – сродство к электрону.

Высота барьера Шоттки qφb при идеальном контакте между металлом и полупроводником p-типа определяется аналогично

qφb = Eg – q (φm – æ). Период затухающих колебаний Т=4 с, логарифмический декремент затухания l = 1,6 , начальная фаза равна нулю. Смещение точки при t = равно 4,5 см. 1) Написать уравнение этого колебания; 2) Построить график этого движения для двух периодов.

Для данного полупроводника и любого металла сумма высот барьеров, образующихся при контакте металла с полупроводником n- и p-типа, должна быть равной ширине запрещенной зоны

q (φbn + φbp) = Eg.

Максимальное значение напряженности электрического поля E в полупроводнике рассчитывается по формуле

. (1.39)

Здесь W – толщина обедненного слоя полупроводника.

В условиях равновесия W определяется выражением

, (1.40)

где N – концентрация электрически активных примесей в полупроводнике.

При значительной толщине обедненного слоя W в приконтактной области полупроводника, а именно если

, (1.41)

где l – длина свободного пробега носителей заряда, справедлива диффузионная теория выпрямления.

Она приводит к следующему уравнению вольт-амперной характеристики выпрямляющего контакта полупроводника с металлом:

 , (1.42)

где σ0 – удельная электропроводность полупроводника,

φb – высота барьера Шоттки.

Когда для контакта "металл–полупроводник" выполняется условие, обратное (1.36):

 (1.43)

носители заряда, пролетая через обедненный слой, почти не рассеиваются решеткой полупроводника.

Теория выпрямления такого слоя называется диодной теорией. В этом случае уравнение вольт-амперной характеристики контакта полупроводника с металлом имеет вид

 , (1.44)

где  – постоянная Ричардсона.

Длина свободного пробега носителей заряда может быть определена из выражения

,

где μ – подвижность электронов или дырок в соответствующем полупроводнике; m* – эффективная масса носителей заряда.

1.3.2. Расчет вероятности туннелирования электрона сквозь барьер Шоттки. Для структуры "металл-полупроводник" распределение потенциальной энергии электрона в области барьера Шоттки можно считать треугольным и аппроксимировать функцией

E(x)=φb−qE∙x,  (1.45)

где φb – энергия (высота) барьера Шоттки. Тогда подстановка (1.40) в выражение для расчета вероятности квантовомеханического туннельного перехода электрона с энергией Е0 сквозь потенциальный барьер произвольной формы

 (1.46)

позволяет получить выражение для расчета вероятности туннелирования электрона сквозь барьер Шоттки в виде

. (1.47)

В выражениях (1.46) и (1.47) m* – эффективная масса электронов в полупроводнике; DE = φb – Е0 (Е0 – энергия электрона, туннелирующего из полупроводника в металл); – постоянная Планка; E – напряженность электрического поля в полупроводнике, рассчитывается по формуле (1.39).

Порядок построения энергетических диаграмм контакта "металл-полупроводник". Для построения энергетической диаграммы контакта "металл-полупроводник" при заданном напряжении смещения U необходимо определить следующие электрофизические характеристики

Порядок построения энергетической диаграм-мы МДП-структуры. Для построения энергетической диаграммы МДП-структуры в режиме сильной инверсии необходимо определить следующие электрофизические характеристики: концентрацию примесей в полупроводнике

 Электрофизические свойства различных полупроводниковых структур определяют принципы действия подавляющего большинства интегральных микросхем (ИМС). На границе раздела между двумя различными по типу электропроводности полупроводниками или между полупроводником и металлом возникают потенциальные барьеры, что является следствием перераспределения концентрации подвижных носителей заряда между контактирующими материалами.

Электронно-дырочный переход

Определить во сколько раз увеличивается обратный ток насыщения p-n-перехода

В 1900 г. Максом Планком была выдвинута принципиально новая физическая гипотеза о дискретности энергии теплового излучения и наличии ее минимальной порции - кванта энергии излучения. Эта гипотеза позволила Планку описать равновесное тепловое излучение во всех диапазонах длин волн.
Лабораторные работы по оптоэлектронике Квантовая физика