1.1.3 Контакт метал – напівпровідник.

Енергія електронів металу більше енергії носіїв заряду напівпровідника. Енергія носіїв заряду в напівпровіднику залежить від концентрації зарядів. При контакті металу з напівпровідником частина електронів металу перейде в напівпровідник. У напівпровіднику поблизу контакту виявиться надлишковий заряд електронів, які почнуть рекомбінувати із дірками. Концентрація дірок поблизу контакту зменшується. Зменшення концентрації дірок приведе до порушення електронейтральності на цій ділянці. Негативно заряджені іони акцепторної домішки в напівпровіднику p - типу будуть не скомпенсовані зарядами дірок і, отже, у напівпровіднику близько місця контакту утвориться шар нерухливих негативно заряджених іонів акцепторної домішки. З відходом електронів з металу тонкий шар , що прилягає до місця контакту, зарядиться позитивно. В результаті у границь контакту виникнуть об'ємні заряди, і з'явиться контактна різниця потенціалів. Електричне поле, що утворилося, перешкоджає подальшому руху електронів з металу в напівпровідник й сприяє переходу електронів з напівпровідника p - типу (неосновних носіїв заряду) у метал. Зниження концентрації дірок у приповерхньому шарі напівпровідника викликає підвищення питомого опору.

Якщо підключити зовнішню напругу плюс - до напівпровідника, а мінус - до металу, то виникає додаткове електричне поле, яке знижує внутрішнє електричне поле в переході. Опір приконтактного високоомного шару зменшується й через перехід потече струм, обумовлений переходом електронів з металу в напівпровідник. Збільшення прикладеної напруги приводить до збільшення струму.

При зміні полярності прикладеної напруги (плюс - до металу, мінус - до напівпровідника) зовнішнє електричне поле підсумується із внутрішнім і приконтактний шар ще сильніше збіднюється дірками. Опір переходу збільшується.

Таким чином, перехід між металом і напівпровідником має вентильні властивості (однобічна провідність).

Цей перехід називають бар'єром ШОТКИ.

Аналогічні процеси мають місце при контакті металу з напівпровідником – типу.

Контрольні питання

До пунктів 1.1.1 і 1.1.2

1) Охарактеризуйте будову атома.

2) Чим визначається валентність?

3) Що називають ковалентним зв'язком?

4) Які напівпровідники називають чистими?

5) Що являють собою кристалічні ґрати чистого напівпровідника?

6) Що називають діелектриками й провідниками?

7) Охарактеризуйте домішкові напівпровідники.

8) Що являють собою домішки тривалентних матеріалів?

9) Що називають напівпровідниками з дірковою провідністю ( р-типу)?

10) Що таке негативні іони?

11) Що таке дірки?

12) Що являють собою кристалічн ґрати напівпровідника р-типа?

13) Що являють собою домішки домішки п’ятивалентних матеріалів?

14) Що називають напівпровідниками з електронною провідністю

( n-типу)?

15) Що таке позитивні іони?

16) Що таке електрони?

17) Що являють собою кристалічні ґрати напівпровідника n-типу?

18) Що є основними і неосновними носіями зарядів?

19) Дайте визначення p-n переходу.

20) Що називають дифузією?

21) Що називають рекомбінацією?

22) Що називають контактною різницею потенціалів?

23) Що називають запірним шаром?

24) Охарактеризуйте рух основних носіїв зарядів через p-n перехід.

25) Охарактеризуйте рух неосновних носіїв зарядів через p-n перехід.

26) Охарактеризуйте властивості p-n переходу.

27) Чим характеризується зворотне включення p-n переходу?

28) Наведіть ВАХ при зворотному включенні p-n переходу.

29) Наведіть параметри ВАХ при зворотному включенні.

30) Чим характеризується пряме включення p-n переходу?

31) Наведіть ВАХ при прямому включенні p-n переходу.

32) Наведіть параметри ВАХ при прямому включенні.

33) Чим характеризується електричний пробій p-n переходу?

34) Чим характеризується тунельний пробій?

До пункту 1.1.3

1) Описати утворення контакту метал-напівпровідник.

2) В яких випадках опір переходу на границі метал-напівпровідник змінюється у більший або менший бік?

3) Які властивості має перехід між металом і напівпровідником?

4) Як називається перехід між металом і напівпровідником?