21.Работа выхода.Контакты играют важную роль в работе различных электронных приборов. На процессах, происходящих в приконтактной области, основана работа большинства полупроводниковых приборов. Особую важность представляют нелинейные контакты типа металл-полупроводник, металл-диэлектрик, полу-проводник-диэлектрик, контакт двух полупроводников с различным типом проводимости. Механизмы протекания тока различны для нелинейных контактов, имеющих более сложную вольт-амперную характеристику. Рассмотрение контактных явлений начнем с изучения процесса выхода электронов из кристалла во внешнее пространство. Электроны в кристалле находятся в потенциальной яме, выход из которой требует совершения работы по преодолению сил притяжения со стороны кристалла. Работа выхода определяется как минимальная энергия, необходимая для удаления электрона из объема твердого тела. Ее природа связана с существованием потенциального барьера вблизи поверхности металла. В металле при T=0 К электроны заполняют все энергетические уровни вплоть до уровня Ферми. Работу, которую необходимо совершить для удаления электрона с энергией, соответствующей уровню Ферми, на такое расстояние от тела, где можно пренебречь его (тела) воздействием на электрон, называют термодинамической работой выхода (или просто работой выхода). Контакт металл­металл При соприкосновении двух различных металлов между ними возникает контактная разность потенциалов. Это явление открыл итальянский физик А.Вольта в 1797 г. Согласно квантовой теории, основной причиной возникновения разности потенциалов на контакте является различная энергия Ферми у сопрягаемых металлов.

22.Контакт металл-полупроводник.

Рассмотрим контакт металл-полупроводник. В случае контакта возможны различные комбинации (p- и n-типы полупроводника) и соотношения термодинамических работ выхода из металла и полупроводника. В зависимости от этих соотношений в области контакта могут реализоваться три состояния. Первое состояние соответствует условию плоских зон в полупроводнике, в этом случае реализуется нейтральный контакт. Второе состояние соответствует условию обогащения приповерхностной области полупроводника (дырками в p-типе и электронами в n-типе), в этом случае реализуется омический контакт. И, наконец, в третьем состоянии приповерхностная область полупроводника обеднена основными носителями, в этом случае в области контакта со стороны полупроводника формируется область пространственного заряда ионизованных доноров или акцепторов и реализуется блокирующий контакт, или барьер Шоттки. Омический контакт обычно представляют в виде трехслойной структуры типа m–n+–n, где m – металл, n+ – слой полупроводника с концентрацией электронов, значительно превышающей концентрацию в области

24.Электронно-дырочный переход.

Контакт двух примесных полупроводников с различными типами проводимости называется электронно-дырочным переходом или сокращенно p-n-переходом. Обычно он создается путем введения в одну часть полупроводникового кристалла донорной примеси, а в другую - акцепторной. При равенстве концентраций донорных центров Nd и акцепторных центров Na переход называется симметричным. При N Nda≠ переход становится несимметричным. Симметричность возникает при условии n p0 = p n0 = ni где n0, p0 - концентрации собственных носителей, n, p - концентрации примесных носителей. В симметричном переходе (физическом переходе) концентрация свободных носителей выравнивается в плоскости раздела донорных и акцепторных центров. В несимметричном переходе плоскость выравнивания концентраций свободных носителей, называемая металлургическим переходом, сдвинута в менее легированную область (рис. 4.8). В этом случае слой между физическим и металлургическим переходами имеет измененный тип электропроводности по отношению к исходному состоянию

25.Влияние внешнего напряжения на р-п переход.ВОЛЬТ-АМПЕРНАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА р-n ПЕРЕХОДАВ общем виде вольт-амперная характеристика (ВАХ) р-n перехода (рис. 1.10) представляется экспоненциальной зависимостью

I  = I0 (exp U / φТ  - 1)        C ростом тока дифференциальное сопротивление р-п перехода быстро падает. При токах порядка единиц и десятков миллиампер rД состав­ляет десятки и единицы Oм. При расчете выпрямительных устройств часто пользуются другим параметром р-п перехода - сопротивлением постоянному току Rст. Из формулы (1.11) довольно просто получить зависимость Rст от рабочего тока: При прямом смещении р-п перехода (при протекании прямого тока) Rст всегда больше сопротивления rд. Поскольку на р-п переходе при больших токах может выделяться достаточно большая мощность, температура перехода при этом может заметно превысить температуру отдельных областей полупроводникового элемента и окружающей среды.

27.Физические свойства диэлектриковОбычно в основу характеристики физических свойств металлов, полупроводников и диэлектриков ставят их электрические свойства. Это обстоятельство связано с особенностями применения материалов в электротехнике. Если металлы характеризуются высокой электропроводностью, а полупроводники − способностью изменять электропроводность в широких пределах под действием внешних воздействий, то диэлектрики обладают высоким сопротивлением прохождению электрического тока и способностью к поляризации. В отличие от металлов и полупроводников внешнее электрическое поле в диэлектриках приводит не к перемещению свободных зарядов, а в основном только к их смещению. В результате их смещения возникают электрические дипольные моменты, приводящие к макроскопическому эффекту − электрической поляризации вещества. Таким образом, в зависимости от того, что определяет электрические свойства среды − электропроводность или поляризация, принято делить вещества соответственно на проводники и диэлектрики. Диэлектрики в электротехнике часто называют изоляторами. Наиболее важными для практического использования материалов в электротехнике и электронике являются три процесса, происходящие при помещении диэлектрика в электрическое поле: электропроводность, поляризация и рассеяние энергии.

26.Гетеропереходы.Гетеропереходы возникают при контакте двух полупроводников с различным химическим составом, которые имеют различную ширину запрещенной зоны и диэлектрическую проницаемость. Различают изотипные и анизотипные гетеропереходы. Изотипный гетеропереход образован двумя полупроводника-ми с различными видами проводимости. Наиболее часто используемым являет-ся гетеропереход Ge-GaАs (германий-арсенид галия). На границе гетероперехода происходит изменение структуры энергетических зон, эффективных масс и подвижностей. Для получения устойчивых гетеропереходов необходимо, чтобы у обоих полупроводников совпадали типы кристаллических решеток, их периоды и коэффициенты термического расширения, а также не возникали генерационно-рекомбинационные процессы.   Гетеропереходы нашли широкое применение при создании гетероструктур, т.е. полупроводниковых структур с несколькими гетеропереходами типа n-p-n. На основе гетероструктур созданы разнообразные оптоэлектронные приборы: гетеролазеры, гетеросветодиоды, гетерофотоприемники.