Выпрямление тока в контактах Шоттки

Вернемся к рассмотрению контакта металла с донорным полупроводником с ФМ > ФП. Приложим к контакту внешнее напряжение V: плюс источника напряжения к полупроводнику, минус к металлу. При этом электрическое поле E, создаваемое внешним источником напряжения, совпадает с полем контактной разности потенциалов EК. Равновесное состояние контакта нарушается. Это приведет к увеличению потенциального барьера для электронов, переходящих из полупроводника в металл. Энергетические уровни полупроводника смещаются вниз по сравнению с равновесным состоянием (рис.6.27). В то же время потенциальный барьер для электронов, переходящих из металла в полупроводник, остался прежним: jМ = ФМ - χП. Поэтому для плотностей токов термоэлектронной эмиссии можно записать:

из металла в полупроводник:

jМП = АТ2 ;

из

полупроводника в металл с учетом (6.17):

jПМ = АТ2 = АТ2 .

Разность этих токов определяет ток, протекающий через контакт:

j=jПМ - jМП = АТ2 . (6.18)

По аналогии с р-n-переходом назовем ток (6.18) обратным.

Приложим теперь к контакту плюс источника напряжения V к металлу, а минус к полупроводнику. При этом поле внешнего источника питания E противоположно полю контактной разности потенциалов EК. Это приведет к уменьшению потенциального барьера для электронов, переходящих из полупроводника в металл и нарушению его равновесного состояния. Энергетические уровни полупроводника смещаются вверх по сравнению с равновесным состоянием (рис.6.28). В то же время потенциальный барьер для электронов, переходящих из металла в полупроводник, остался прежним: jМ = ФМ - χП. Поэтому разность плотностей токов термоэлектронной эмиссии примет вид:

j= jПМ - jМП = АТ2 - АТ2 = АТ2 . (6.19)

Этот ток является прямым для контакта Шоттки. Таким образом, как и для р-n-перехода можно записать уравнение вольт-амперной характеристики:

J = SАТ2 = JS , (6.20)

где: S – площадь контакта, JS – обратный ток насыщения.

Подобным же образом можно рассмотреть при внешнем смещении выпрямляющий контакт Шоттки в случае ФМ<ФП и получить уравнение ВАХ в виде (6.20).

Из (6.19) следует что ВАХ контакта имеет такой же вид, что и ВАХ р-n-перехода на рис.6.8. Отличия заключаются в токе насыщения:

JS = SАТ2 .

Оценим ток JS. Примем как и в разделе 6.9 площадь контакта S=2*10-6 см2,Т = 300 К, постоянная Ричардсона А = 120 А⁄см2К2, jМ = 0,7эВ для контакта алюминий - кремний, к = 8,625*10-5 эВ⁄К. Тогда JS ≈ 4*10-11 А. Для кремниевого р-n-перехода имели JS ≈ 10-15 А. Это приводит к тому, что в диапазоне рабочих токов от 10-4 до 0,1 А падение напряжения на контакте составит примерно 0,4 В, что на 0,3 В меньше, чем в Si р-n-переходе. Такое различие в некоторых случаях весьма существенно.

Другая важнейшая особенность контактов и диодов Шоттки на их основе по сравнению с р-n-переходами – отсутствие инжекции неосновных носителей заряда. Эти диоды работают на основных носителях – электронах. Отсюда следует, что в них отсутствуют процессы, связанные накоплением и рассасыванием неосновных носителей. Следовательно, у них отсутствует диффузионная емкость, что повышает быстродействие диодов Шоттки. Оно определяется только барьерной емкостью и при малой площади перехода быстродействие может составлять менее 0,1 нсек.






Дата добавления: 2016-06-09; просмотров: 1737; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ


Поиск по сайту:

Воспользовавшись поиском можно найти нужную информацию на сайте.

Поделитесь с друзьями:

Считаете данную информацию полезной, тогда расскажите друзьям в соц. сетях.
Poznayka.org - Познайка.Орг - 2016-2021 год. Материал предоставляется для ознакомительных и учебных целей.
Генерация страницы за: 0.014 сек.