Свойства омических переходов

Основное назначение омических переходов – электрическое соединение полупроводника с металлическими токоведущими частями полупроводникового прибора. Омических переходов в полупроводниковых приборах больше, чем выпрямляющих. Случаи производственного брака и отказов работы полупроводниковых приборов из-за низкого качества омических переходов довольно часты. При разработке полупроводниковых приборов создание совершенных омических переходов нередко требует больших усилий, чем создание выпрямляющих переходов.

Омический переход имеет меньшее отрицательное влияние на параметры и характеристики полупроводникового прибора, если выполняются следующие условия:

· если вольт-амперная характеристика омического перехода линейна, т.е. омический переход действительно является омическим;

· если отсутствует инжекция неосновных носителей заряда через омический переход в прилегающую область полупроводника и накопление неосновных носителей в омическом переходе или вблизи него;

· при минимально возможном падении напряжения на омическом переходе, т.е. при минимальном его сопротивлении.

Структура реального омического контакта в полупроводниковых приборах, в соответствии с перечисленными требованиями, имеет сложное строение и состоит из нескольких омических переходов (рис. 1.27).

Для уменьшения вероятности накопления неосновных носителей заряда около омического перехода между металлом и полупроводником высота потенциального барьера для неосновных носителей заряда должна быть как можно меньше. Для этого необходимо подобрать металл и полупроводник с равной или близкой работой выхода электрона: . Так как это трудно обеспечить, то поверхностный слой полупроводника должен быть сильно легирован соответствующей примесью для обеспечения возможности туннелирования носителей заряда сквозь тонкий потенциальный барьер.

Вблизи омического перехода между полупроводниками с одним типом электропроводности, но с различной концентрацией примеси, также может происходить накопление неосновных носителей заряда. Для уменьшения влияния этого эффекта на параметры и характеристики полупроводникового прибора в поверхностный слой полупроводника вводят примеси рекомбинационных ловушек (к примеру, золото), что уменьшает время жизни носителей заряда в этой части структуры. При этом накопленные носители заряда будут быстрее рекомбинировать.

Контрольные вопросы

1. Что такое разрешенные и запрещенные энергетические зоны?

2. Что такое уровень Ферми?

3. Как влияет концентрация примеси на положение уровня Ферми?

4. Что такое собственная электропроводность полупроводника?

5. Что такое диффузия и дрейф носителей заряда?

6. Как объяснить температурную зависимость концентрации носителей заряда в полупроводнике?

7. Что такое примесная электропроводность полупроводника?

8. Поясните механизм образования электронно-дырочного перехода.

9. Что такое инжекция и экстракция носителей заряда?

10. Как влияет внешнее напряжение на высоту потенциального барьера и ширину p–n -перехода.

11. Нарисуйте вольт-амперную характеристику p–n -перехода и напишите ее уравнение.

12. Объясните механизм лавинного пробоя.

13. При каких условиях в p–n -переходе возможен туннельный пробой?

14. Что такое барьерная ёмкость p–n -перехода?

15. Что такое диффузионная ёмкость?

16. Почему электрический переход между двумя одинаковыми полупроводниками с одним типом электропроводности, но с разной концентрацией примесей, является омическим и неинжектирующим носители заряда в высокоомную область?

17. При каких условиях контакт «металл – полупроводник» будет невыпрямляющим?

18. При каких условиях контакт «металл – полупроводник» будет выпрямляющим?

19. В чем состоят особенности гетероперехода?

20. Каким требованиям должны удовлетворять омические переходы?

Дата добавления: 2015-06-04