ПЕРЕХОД МЕТАЛЛ -ПОЛУПРОВОДНИК

В современных полупроводниковых приборах помимо контактов с электронно-дырочным переходом применяют также контакты между металлом и полупроводником. Процессы в таких переходах зависят от так называемой работы выхода электронов, т.е. от той энергии, которую должен затратить электрон, чтобы выйти из металла или полупроводника. Чем меньше работа выхода, тем больше электронов может выйти из данного тела. Рассмотрим процессы, в различных металлополупроводниковых переходах (рис. 2.4).

Рис 2.4

Если в контакте металла с полупроводником n- типа (рис. 2.4, а) работа выхода электронов из металла А_м меньше, чем работа выхода из полупроводника А_п , то будет преобладать выход электронов из металла в полупроводник. Поэтому в слое полупроводника около границы накапливаются основные носители (электроны), и этот слой становится обогащенным, т. е. в нем увеличивается концентрация электронов. Сопротивление этого слоя будет малым при любой полярности приложенного напряжения, и, следовательно, такой переход не обладает выпрямляющими свойствами. Его называют невыпрямляющим (омическим) контактом. Подобный же невыпрямляющий переход получается в контакте металла с полупроводником
р- типа (рис. 2.4,6), если работа выхода электронов из полупроводника меньше, чем из металла (А_п <А_м). В этом случае из полупроводника в металл уходит больше электронов, чем в обратном направлении, и в приграничном слое полупроводника также образуется область, обогащенная основными носителями (дырками), имеющая малое сопротивление. Оба типа невыпрямляющих контактов широко используются в полупроводниковых приборах при устройстве выводов от n-и р- областей. Для этой цели подбираются соответствующие металлы.

Иные свойства имеет переход, показанный на рис. 2.4, в. Если в контакте металла с полупроводником n- типа А_п < A_м, то электроны будут переходить главным образом из полупроводника в металл и в приграничном слое полупроводника образуется область, обедненная основными носителями и поэтому имеющая большое сопротивление. Здесь создается сравнительно высокий потенциальный барьер, высота которого будет существенно изменяться в зависимости от полярности приложенного напряжения. Такой переход обладает выпрямляющими свойствами. Подобные переходы в свое время исследовал немецкий ученый
В. Шотки, и поэтому потенциальный барьер, возникающий в данном случае, называют барьером Шотки, а диоды с этим барьером — диодами Шотки. В диодах Шотки (в металле, куда приходят электроны из полупроводника) отсутствуют процессы накопления и рассасывания зарядов неосновных носителей, характерные для электронно-дырочных переходов. Поэтому диоды Шотки обладают значительно более высоким быстродействием, нежели обычные диоды, так как накопление и рассасывание зарядов — процессы инерционные, т. е. требуют времени.

Аналогичные выпрямляющие свойства имеет контакт металла с полупроводником типа
р при А_м < А_п.