58) Обогащенные, обедненные и инверсионные слои пространственного заряда вблизи контакта.
Приведение в контакт двух разл. материалов сопровождается перетеканием носителей (для определённости электронов) из одного в другой и образованием контактной разности потенциалов VK. Напряжённость поля контактной разности потенциалов плавно убывает в глубь полупроводника, вызывая приконтактный изгиб краёв энергетич. зон (валентной зоны и зоны проводимости). Направление изгиба и его величина зависят от знака и величины VK, определяемой разностью работ выхода, а также от знака и концентрации локализованных на поверхности раздела зарядов.
На контакте металла с электронным полупроводником изгиб зон вверх (рис. 1) означает, что приконтактный слой полупроводника имеет дефицит электронов и, следовательно, пониженную проводимость (обеднённый слой ,запорный слой, слой IIIоттки). При достаточно сильном обеднении электрич. сопротивление этого слоя доминирует над сопротивлением нейтрального объёма полупроводника, так что последним можно пренебречь. Величина сопротивления слоя сильно зависит от напряжения, приложенного к нему. Это приводит к большой нелинейности вольт-амперной характеристики (ВАХ) слоя и, в частности, к её сильной асимметрии относительно знака приложенного напряжения.
При изгибе зон вниз (рис. 2) приконтактный слой имеет избыток электронов (антизапорный слой ,обогащённый слой). Ввиду повышенной проводимости он не вносит заметный вклад в сопротивление длинного образца.
Если через контакт с обогащённым слоем пропускать ток в прямом направлении, происходит инжекция неосновных носителей из контакта. Заряд инжектированных носителей нейтрализуется зарядом основных носителей, приходящих в область инжекции из объёма полупроводника или из др. контакта. При слабых токах область инжекции простирается, как и область экстракции, примерно на длину диффузии неосновных носителей. С ростом j эта область растягивается за счёт дрейфа носителей в поле большого прямого тока, охватывая постепенно весь образец.
Если
экстракция неосновных носителей
осуществляется любым обратно смещённым
контактом с обеднённым ими слоем, то
эффективная их инжекция возможна лишь
при высокой эмиссионной способности
контакта. В случае контакта металл -
электронный полупроводник инжекция
дырок достигается при столь большом
изгибе зон вверх, что у металла валентная
зона становится ближе к уровню Ферми
чем
зона проводимости (рис. 5), т. е. там
образуется инверсионный слой
(р-слой); около контакта возникает т. н.
физический р - n-переход.
59) Вольт-амперная характеристика барьера Шоттки.
Рис. 2.7. Вольт-амперная характеристика барьера Шоттки
Вольт-амперная характеристика барьера Шоттки имеет ярко выраженный несимметричный вид. В области прямых смещений ток экспоненциально сильно растёт с ростом приложенного напряжения. В области обратных смещений ток от напряжения не зависит. В обеих случаях, при прямом и обратном смещении, ток в барьере Шоттки обусловлен основными носителями - электронами. По этой причине диоды на основе барьера Шоттки являются быстродействующими приборами, поскольку в них отсутствуют рекомбинационные и диффузионные процессы. Несимметричность вольт-амперной характеристики барьера Шоттки - типичная для барьерных структур. Зависимость тока от напряжения в таких структурах обусловлена изменением числа носителей, принимающих участие в процессах зарядопереноса. Роль внешнего напряжения заключается в изменении числа электронов, переходящих из одной части барьерной структуры в другую.
В
более компактной форме ВАХ записывается
в виде:
