2.4. Переход металл -полупроводник

В современных полупроводниковых приборах помимо контактов с элект­ ронно-дырочным переходом применяют­ ся 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 мо­ жет выйти из данного тела. Рассмот­ рим процессы в различных метал- лополупроводниковых переходах

(рис. 2.5).

Рис. 2.5. Контакт металла (М) с полупровод­ником

Если в контакте металла с полу­проводником и-типа (рис. 2.5, 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. 2.5,6), 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 п- и р-областей. Для этой цели подбираются соответствующие ме­таллы.

Иные свойства имеет переход, пока­занный на рис. 2.5, в. Если в контакте металла с полупроводником «-типа А_а < А_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.