ЛЕКЦИЯ 5. Контакт металл – полупроводник

Механизм создания фондовой биржи

1. Брокеры за свой счет создают биржу.

2. Аппарат биржи формируется из наемных служащих, обеспечивающих биржевые торги.

3. Биржа никогда сама не торгует, она лишь организует торги.

4. Биржа – некоммерческая организация, существующая за счет сборов брокеров.

Биржа – орган, созданный брокерами и необходимый им для систематизации своей деятельности по особым правилам.

Самая крупная в РФ – ММВБ – Московская межбанковская валютная биржа.

Внебиржевой рынок. В западной практике через этот рынок идет большинство первичных размещений, а также торговля ценными бумагами худшего качества.

Например внебиржевые системы NASPAQ (США) - рынок создаваемый системой автоматической национальной ассоциации инвестиционных дилеров. NMS - рынок создаваемый системой национального рынка.

Великобритания USM – РЦБ, не входящих в листинг регулируются Лондонской фондовой биржей.

РЦБ представлены следующими моделями:

1. Смешанная модель фондового рынка выбрана в РФ: на каждом одновременно и с равными правами присутствуют коммерческие банки и небанковские инвестиционные институты.

2. Небанковская модель – Америка

3. Банковская модель – Германия (комбанки и их ценные бумаги).

Энергетическая схема контакта металл – п.п.

Под работой выхода электрона понимают энергию, необходимую для переноса электрона с уровня Ферми на энергетический уровень свободного электрона. Чем меньше работа выхода, тем больше электронов может выйти из данного тела. В результате диффузии электронов и перераспределением зарядов нарушается электрическая нейтральность прилегающих к границе раздела областей, возникает контактное электрическое поле и контактная разность потенциалов (или U_К)
Работа выхода в металлах и п.п. отсчитывается от уровня Ферми.

а. энергетические зоны п.п.(П) n – типа и металла (М) до их непосредственного контакта;
б. искривление зон в идеальном контакте п.п. (П) n – типа и металла (М), когда Ф_П<Ф_М;
в. искривление зон в идеальном контакте п.п. (П) p – типа и металла (М), когда Ф_П>Ф_М.

Рассмотрим некоторые особенности механизма процессов, происходящих при приведе­нии в контакт металла с полупроводником.
Переходный слой, в котором существует контактное электрическое поле при контакте «металл – полупроводник», называется переходом Шоттки, по имени немецкого ученого В. Шоттки, который первый получил основные математические соотношения для электрических характеристик переходов. Контактное электрическое поле на переходе Шоттки сосредоточено практически в полупроводнике, так как концентрация носителей заряда в металле значительно больше концентрации носителей заряда в полупроводнике. Перераспределение электронов в металле происходит в очень тонком слое, сравнимом с межатомным расстоянием. В зависимости от типа электропроводности полупроводника и соотношения работ выхода в кристалле может возникать обедненный, инверсный или обогащенный слой носителей электрических зарядов.
Для этого возьмем полупроводник n-типа с работой выхода А, меньшей работы выхода А _м из металла. Соответствующие энергетические диаграммы до и после приведения в контакт показаны на рис. 333, а, б.

Рис. 333

Если А _м >А, то при контакте электроны из полупроводника будут переходить в металл, в результате чего контактный слой полупроводника обеднится электронами и зарядится положительно, а металл — отрицательно. Этот процесс будет проис­ходить до достижения равновесного состояния, характеризуемого, как и при контакте двух металлов, выравниванием уровней Ферми для металла и полупроводника. На контакте образуется двойной электрический слой d, поле которого (контактная разность потенциалов) препятствует дальнейшему переходу электронов. Вследствие малой концентрации электронов проводимости в полупроводнике (порядка 10¹⁵ см^–3 вместо 10²¹ см^–3 в металлах) толщина контактного слоя в полупроводнике достигает примерно 10^–6 см, т. е. примерно в 10 000 раз больше, чем в металле. Контактный спой полупроводника обеднен основными носителями тока — электронами в зоне проводи­мости, и его сопротивление значительно больше, чем в остальном объеме полупровод­ника. Такой контактный слой называется запирающим.

При d=10^–6 см напряженность электрического поля контактного слоя E= 10⁸ В/м. Такое контактное поле не может сильно повлиять на структуру спектра (например, на ширину запрещенной зоны, на энергию активации примесей и т. д.) и его действие сводится лишь к параллельному искривлению всех энергетичес­ких уровней полупроводника в области контакта (рис. 333, б). Так как в случае контакта уровни Ферми выравниваются, а работы выхода — величины постоянные, то при А _м >А энергия электронов в контактном слое полупроводника больше, чем в остальном объеме. Поэтому в контактном слое дно зоны проводимости поднимается вверх, удаляясь от уровня Ферми. Соответственно происходит и искривление верхнего края валентной зоны, а также донорного уровня. Помимо рассмотренного выше примера возможны еще следующие три случая контакта металла с примесными полупроводниками: a) А _м < А, полупроводник п -типа; б) А _м > А, полупроводник p -типа; в) А _м < А, полупроводник р -типа. Соответствующие зонные схемы показаны на рис. 334. Если А _м <А, то при контакте металла с полупроводником п-типа электроны из металла переходят в полупроводник и образуют в контактном слое полупроводника отрицательный объемный заряд (рис. 334, а). Следовательно, контактный слой полу­проводника обладает повышенной проводимостью, т.е. не является запирающим. Рассуждая аналогично, можно показать, что искривление энергетических уровней по сравнению с контактом металл — полупроводник п - типа (А _м > А) происходит в обратную сторону.
При контакте металла с полупроводником р -типа запирающий слой образуется при А _м < А (рис. 334, в), так как в контактном слое полупроводника наблюдается избыток отрицательных ионов акцепторных примесей и недостаток основных носителей тока — дырок в валентной зоне. Если же А _м > А (рис. 334, б), то в контактном слое полупроводника р- типа наблюдается избыток основных носителей тока — дырок в валентной зоне, контактный слой обладает повышенной проводимостью.

Рис. 334

Исходя из приведенных рассуждений, видим, что запирающий контактный сдой возникает при контакте донорного полупроводника с меньшей работой выхода, чем у металла (см. рис. 333, б), и у акцепторного — с большей работой выхода, чем у металла (рис. 333, в).

Запирающий контактный слой обладает односторонней (вентильной) проводимо­стью, т. е. при приложении к контакту внешнего электрического поля он пропускает ток практически только в одном направлении: либо из металла в полупроводник, либо из полупроводника в металл. Это важнейшее свойство запирающего слоя объясняется зависимостью его сопротивления от направления внешнего поля.
Если направления внешнего и контактного полей противоположны, то основные носители тока втягиваются в контактный слой из объема полупроводника; толщина контактного слоя, обедненного основными носителями тока, и его сопротивление уменьшаются. В этом направлении, называемом пропускным, электрический ток может проходить через контакт металл — полупроводник. Если внешнее поле совпадает по знаку с контактным, то основные носители тока будут перемещаться от границы с металлом; толщина обедненного слоя возрастает, возрастает и его сопротивление. Очевидно, что в этом случае ток через контакт отсутствует, выпрямитель заперт — это запорное направление. Для запирающего слоя на границе металла с полупроводником n -типа (A _м> А)пропускным является направление тока из металла в полупроводник, а для запирающего слоя на границе металла с полупроводником р- типа(A _м< А) — из полупроводника в металл.

Дата добавления: 2014-01-15