Закріплення вивченого матеріалу
Дати у зошиті відповіді на питання:
2.1 Як впливає на властивості PN переходу та його ВАХ температура навколишнього середовища?
2.2 Перерахуйте та поясніть природу пробоїв PN переходу.
2.3 Який пробій PN переходу призводить до руйнування переходу?
2.4 Приведіть вид електронної емісії., що призводить до лавинного зворотного пробою PN переходу
2.5 Які ємності утворюються при формуванні PN переходу?
Самостійна робота № 3
Тема: Гетеро перехід. Контакт метал-напівпровідник. Перехід метал– діелектрик – напівпровідник (МДН).
Мета:
Знати – призначення та особливості переходу Шотткі та переходу МДН.
Вміти - пояснити як можна одержувати різні види контактів.
План вивчення теми:
1 Гетероперехід
2 Перехід метал – напівпровідник
3 Перехід метал – діелектрик – напівпровідник
Рекомендована література
Гершунский Б.С. « Основы электроники и микроэлектроники» К. « В.ш.» 1987 ст. 64-68
Основні теоретичні відомості Гетероперехід
Гетероперехід – перехід, утворений у результаті контакту напівпровідників з різною шириною забороненої зони.
Н
айчастіше
гетеропереходи утворюються з
напівпровідників з різною шириною
забороненої зони.
Діаграма PN переходу, у якому ширина забороненої зони діркового напівпровідника менше ніж в електронного напівпровідника приведена на рисунку 3.1.
Особливістю енергетичної діаграми гетероперехода є розрив енергетичних рівнів у валентній зоні Wв і в зоні провідності Wn.
У зоні провідності величина розриву обумовлена різницею робіт виходу електронів з P і N напівпровідників, а у валентній зоні, крім цього, ще і нерівністю енергій Wв1 і Wв2.
Потенційний бар'єр для електронів і дірок будуть різні, потенційний бар'єр для електронів у зоні провідності менше, ніж для дірок у валентній зоні.
При зсуві переходу в прямому напрямку потенційний бар'єр для електронів зменшується, і електрони з N- напівпровідника будуть інжектуватись в P напівпровідник. Потенційний бар'єр для дірок у P – області також зменшується, але (при правильному виборі величини прямої напруги) усе-таки залишиться досить великим для того, щоб інжекції дірок з області Р – в область N практично не було. Таким чином, може бути досягнута інжекція носіїв струму тільки в одному напрямку.
Перехід метал – напівпровідник
Цей перехід був досліджений у 1930 році німецьким фізиком В. Шотткі. Цей перехід має характерну рису – повна відсутність інжекції неосновних зарядів.
Їхнє застосування ґрунтувалося на експериментально виявленому явищі – випрямлення слабких змінних сигналів в області контакту металевої голки з напівпровідником кристалом.
Властивості контактів залежать від розташування рівня Ферми в тім і іншому шарі і від величини роботи виходу електрона від рівня Ферми у вакуум.
Якщо у метала робота виходу вище, ніж у напівпровідника, то при утворенні контакту потік електронів з напівпровідника в метал буде переважним. У результаті метал буде заряджатися негативно, а напівпровідник буде позитивно, і між ними на границі контакту установиться деяка різниця потенціалів Uк. Спрямоване переміщення електронів буде відбуватися доти, поки рівні Ферми не вирівняються. Унаслідок відходу електронів із приконтактного шару напівпровідника цей шар збіднюється носіями заряду, і його опір підвищується. Оскільки приконтактний шар напівпровідника, збіднений носії заряду перешкоджають проходженню струму через контакт, то контакт являється замикаючим. Очевидно, електричне поле зовнішньої напруги, що збігається по напрямку з внутрішнім полем, у випадку замикаючого шару збільшує ширину області просторового заряду, а протилежно спрямоване поле зменшує її. Таким чином, при утворенні збідненого шару контакт металу з напівпровідником здобуває властивості, що випрямляють, а ВАХ такого контакту аналогічна ВАХ PN переходу.
Якщо робота виходу від рівня Ферми у напівпровідників вище, ніж у металів, то переважний перехід електронів буде походити з металу в напівпровідника. Унаслідок цього приконтактний шар напівпровідника буде збагачуватися носіями зарядів, концентрація електронів у ньому зросте й опір зменшитися. Збагачений приконтактний шар має низький опір при будь-якій полярності прикладеної напруги. Утвориться контакт без випрямних властивостей.
Таким чином, змінюючи тільки метал, можна одержувати різні види контактів.