4.10. Эквивалентная схема барьера Шоттки на переменном сигнале

При приложении к контакту постоянного и переменного смещения через него будут протекать постоянный и переменный токи. Полное напряжение:

.

В случае малой амплитуды переменного напряжения U₁ << kT/q и U₁ << U₀ , переменный ток будет определяться двумя составляющими:

, (4.42)

где j_q – ток электронов, эмиттированных из полупроводника, совпадающий по фазе с переменным напряжением; j_c – емкостной ток.

Полный ток

. (4.43)

Следует отметить, что выражение (4.43) справедливо при выполнении двух условий. Время пролёта ОПЗ должно быть меньше периода переменного сигнала. Время релаксации заряда Максвелла также должно быть меньше периода.

.

Второе условие эквивалентно оценке граничной частоты последовательной RC цепи: .

Выражению (4.43) соответствует эквивалентная схема, приведённая на рисунке 4.27. На этой схеме r(U) – дифференциальное сопротивление контакта, которое зависит от знака и величины смещения. В прямом смещении оно мало

.

В обратном резко возрастает

,

и переменный ток определяется емкостью.

Рисунок 4.27 - Эквивалентная схема барьера Шоттки на малом переменном сигнале

Сопротивление R_S – омическое сопротивление квазинейтральной области полупроводника и контакта.

4.11. Омический контакт

Омический контакт является обязательным элементом любого полупроводникового прибора и служит для подведения тока или напряжения. К нему предъявляются следующие требования:

1. Неинжекционность – ток должен переноситься основными носителями заряда. Электронами для n-полупроводника, дырками для p-полупроводника. Для этого необходимо обеспечить малое время жизни в контактной области (  0) и большую скорость рекомбинации на контакте (  ∞).

2. Малое контактное сопротивление

;

где _к – удельное контактное сопротивление [10^–2…10^–5] Ом∙см². При малых площадях контакта в ИС (S = 10^–6 см²), сопротивление контакта может быть значительным. При _к = 10^–4 Ом∙см² ,

.

3. Линейность ВАХ. Контакт не должен вносить изменений в потенциальную зависимость тока прибора.

4. Термомеханическая совместимость металла и полупроводника и высокая адгезия (сцепляемость) металла к поверхности полупроводника. Коэффициенты линейного расширения должны быть близки друг к другу.

.

5. Электрохимическая совместимость и коррозионная устойчивость. Обеспечивает долговременную надёжность.

Реализация омических контактов

Для уменьшения контактного сопротивления целесообразно в качестве омического контакта использовать антизапорный контакт. Однако при этом трудно выполнить все другие требования к омическому контакту. Поэтому на практике широкое использование находит метод подлегирования контактной области до более высокой концентрации примесей вплоть до вырождения. В этом случае снимаются требования к работе выхода металла, так как даже в случае запорного контакта толщина барьера будет туннельнопрозрачна, а сопротивление мало (рисунок 4.28).

a) б)

Рисунок 4.28 - Энергетические диаграммы омического контакта:

запорный (а) и антизапорный (б)

В вырожденном слое время жизни неравновесных носителей заряда определяется рекомбинацией Оже.

,

где С_р= 1,6·10^–31 см⁶/с – коэффициент рекомбинации Оже.

При N_D = 10²¹ cм³, _р ~ 10^–11 с, что эквивалентно бесконечной скорости рекомбинации на контакте и обеспечивает требования неинжекционности контакта.