32.Омический контакт.

Контакт металл-полупроводник, обладающий линейной ВАХ. Желательные свойства омического контакта: 1) Линейность ВАХ – в противном случае будет искажаться ВАХ полупроводникового прибора; 2) Минимальное сопротивление; 3) Не должен быть инжектирующим, в противном случае может нарушиться работа многих полупроводниковых приборов; 4) Омический контакт должен обладать определенными механическими и тепловыми свойствами, иначе при изменении температуры произойдет растрескивание места контакта. Однако невозможно подобрать материалы с одинаковым с полупроводником коэффициентом теплового расширения. Поэтому выбор материалов для контактов ограничен мягкими пластичными металлами Al, Au и т.д. Но, ограничиваясь пластичными металлами, невозможно обеспечить невыпрямляющие свойства контактов этих материалов с p и n областями полупроводника. Поэтому контакты имеют сложную структуру. Обычно для получения омических контактов, слой полупроводника, граничащий с металлом, выполняют высоколегированным. Пример: Контакт полупроводник n-типа – металл. При этом образуется два контакта n-n⁺ и n⁺-металл. Пусть - контакт выпрямляющий

Рис. Контакт полупроводник n-типа – металл.

Рис. Зонная диаграмма контакт полупроводник n-типа – металл в равновесном состоянии

Рис. Зонная диаграмма контакт полупроводник n-типа – металл при внешнем смещении

При приложении к металлу отрицательного, а к полупроводнику положительного напряжения, высота потенциального барьера n-n⁺ - понижается, а n⁺-металл – повышается. Но потенциальный барьер n⁺-металл очень узкий, так как контактируют два высоко легированных материала. Поэтому электроны из металла в n⁺ полупроводник переходят достаточно свободно за счет туннельного эффекта, а затем в n – область. Высокая степень легирования n⁺ области определяет малое - время жизни носителей, то есть в этой области рекомбинируют все неравновесные носители, что определяет неинжектирующие свойства этого контакта.

Наклон линии по всей длине объясняется учетом падения напряжения на всей структуре контакта, так как в принципе на контакте падает, хотя и малое, напряжение.

Рис. Зонная диаграмма контакт полупроводник n-типа – металл при внешнем смещении

При изменении полярности напряжения понижается потенциальный барьер n⁺-металл, а n-n⁺ - повышается. Поэтому электроны свободно переходят из n⁺ в металл. Так как переход n-n⁺ невыпрямляющий, то электроны свободно переходят из n – области в n⁺ - область.

Омическим контактом или омическим переходом называется физический контакт, электрическое сопротивление которого мало и не зависит от направления тока в заданном диапазоне значений токов. В таких контактах отсутствует инжекция неосновных носителей заряда, удельное сопротивление меньше 10⁵ Ом·см². Концентрация легирующей примеси в сильнолегированном слое должна быть такова, что переход носителей через потенциальный барьер обеспечивался за счёт туннельного эффекта. Из-за низкой концентрации дырок в выраженном n⁺ слое их инжекция в слабо легированную n- область будет отсутствовать.