Пасынков.Полупроводниковые приборы (1084497), страница 13
Текст из файла (страница 13)
Часто применяют также графический метод. Для резкого р-л-перехода вольт-фарадная характеристика оказывается прямой в координатах !/Соз, от (l, а длЯ плавного пеРехода с линейным РаспРедез левием примесей — в координатах !/Се,р от (/ (рис.2.11). Если экспериментальные точки ложатся на прямые, в указанных системах координат, то это служит подтвержденнем (но не доказательством) принятого прн построении характера распределения примесей. Однако вольт-фарадные характеристики неоднозначно связаны с распределением примесей в р-н-переходе, т.е.
одннаковым вольт-фарадным характеристикам могут соответствовать разные распределения примесей. Например, распределения, у/гг (,ру показанные на рнс. 2.12, дают прям» мые вольт-фарадные характернстнкн в координатах 1/Саз„от (). Поэтому прн анализе вольт-фарадных характернстнк необходимо принимать Р»аг 0 Р„,» а во внимание дополнительные сведеау й) ння о технологии н т.
и. Кроме того, вольт-фарадные хаРис. 2.11. Зависимость барьериой емкости резкого 1а) и плавного рактернстнкн дают возможность оп(б) р-л-переходов ог постояиио- ределнть значение контактной разго смешения иа перехоле ности потенциалов на р-н-переходе (нлн высоту потенциального барьера). Прн экстраполяцнн вольтфарадной характеристики, построенной в коордннатах 1/Саь,р- — — ((/) нлн д х Г бе 1/Сб.р — — ((/), отрезок, отсекаемый ею на осн положительных напряжений, соответствует значению конРис. 2.12.
Различиме распре. тактной разности потенциалов (см, лелеиия примесей, обеспечи. рнс. 2.11) . Таким образом, рассмотвакушие одинаковые вольт-фа. ренный метод определения контактРал ме харак"ерисгики р " ной разностн потенциалов основан переходов на том, что прн постоянном напряжении смещения, стремящемся к контактной разности потенциалов, барьерная емкость стремится к бесконечности. Необходимость экстраполяции вольт-фарадной характеристики связана с малой добротностью, т. е. с большими прямыми токами, проходящими через р-н-переход прн больших прямых напряжениях, н, следовательно, с практической невозможностью точного определения барьерной емкости перехода.
Для удобства экстраполяции необходимо выбрать координаты, в которых вольт-фарадная характеристика исследуемого перехода соответствует Прямой линии. й 2.Р. ОМИЧЕСНИЙ ПЕРЕХОД ид нОитднте полрпроводиинов с одним типом элентРОЛРОВОдиОсти Прн контакте двух полупроводников с электропроводностью одного типа, но с различными значениями удельной электрнческой проводимости происходят процессы, аналогичные процессам 62 случае в слаболегнрованнон области обьемный заряд образуется в результате избыточной концентрации основных носителей заряда. Переходный слой в полупроводнике между двумя областями с электропроводностью н-тнпа, обладающими разлнч- ЗР й) ! ! --Р— Эт — — л-"1 ! 1 1 ными значениями удельнон электрической проводимости, в котором существует диффузионное электрическое поле, называют электронно-электронным переходом (н-л+-переходом).
Аналогичные процессы происходят вблизи границы раздела двух областей полупроводника с электропроводностью р-тнпа. Переходный слой в полупроводнике между двумя областями с электропроводностью р-тяпа, обладающнмн различными значеннямн удельной электрической проводимости, в котором существует диффузионное электрическое поле, называют дырочноды раиным переходом (р-р ь-переходом) . Знак «+» (плюс) в этих терминах условно означает область с более высокой удельной электрической проводнмостью, т.е. с большей концентрацней соответствующей примеси. Контактная разность потенциалов на таких переходах определяется со ными (2.3): для л-и+-перехода Рис. 2.12.
Омический перекод между полупроводииками с одиим типом злекгропроводиости; ч — структура перехода, б зиергетнчегкая диаграмма » зависимости коияеитрапия ари месей и коипеитраяии иосигелсй заряда ог коордииагм отношениями, аналогнч- йу и„з ср„..= — !и —" л,ч (2.4! ) в р-н-переходе, т. е. носители заряда нз области с большей концентрацией днффунднруют в область с меньшей концентрацней.
В снльнолегнрованной области нарушается компенсация заряда ноннзнрованных примесей, а в слаболегнрованной — создается избыток основных носнтелей заряда (рнс. 2.13, в). Таким образом, на контакте двух полупроводников с электропроводностью одного типа, но с различными значениями удельной электрической проводимости также образуются область пространственного заряда, диффузионное электрическое поле н контактная разность потенциалов. Но л+ л в отличие от р-и-перехода в данном для р-р+-перехода (2.42) 4 Рее Распределение носителей заряда в п-л+-переходе (рис.
2.13, в) показывает, что в отличие от р-л-перехода в данном случае отсутствует обедненный слой — слой с меньшей концентрацией основных носителей заряда по сравнению с концентрацией носителей заряда в слаболегнрованной области. При приложении внешнего напряжения к структуре с а-и+-переходом практически все напряжение падает иа слаболегированной (высокоомной) области. Е Поэтому высота потенциального барьера на и-и+-переходе не зависит от полярности приложенного напряжения н от его значения. Таким образом, и-и+-переход (и р-р+-переход) имеет малое сопротивление по сравЗр нению с сопротивлением слаболегиро- ванной области и не обладает вы- ~3 прямляющими свойствами.
Переход, электрическое сопротивление которо л рого не зависит от направления тока в заданном диапазоне значений торно. 2.пе накопление неоснов. ков, называют омическим переходом. "' '" вагапа (и Р'к! Другой особенностью и-а+-цере- вбанэн оннческого перехода + между полупровопннканн с хода (н р-р -перехода) является эаектэопровопностэю -типа отсутствие инжекции неосновных ноппн наанчнн внешнего алек- сителей заряда в слаболегированную трнческого полн область. Действительно, если внешнее напряжение приложено положительным потенциалом к и-области и-и+-перехода, что аналогично прямому включению р-п-перехода, то из л+-области в и-область вводятся электроны, которые являются основными носителямн заряда.
При противоположной полярности дырочный ток из и+-области в л-область аналогичен обратному току через р-я-переход. Однако из-за ничтожно малой концентрации неосиовных носителей заряда в снльнолегированной и+-области [см. (1.19)] поток дырок в высокоомную и-область также оказывается ничтожно малым. Омические н неннжектнрующие переходы широко используют в полупроводниковых приборах наряду с выпрямляющими и иижектирующими.
Однако из-за существования иа и-и+-переходе (н на р-р+- переходе) потенциального барьера для иеосновных носителей заряда, двигающихся из слаболегированной области к переходу, может происходить накопление этих неосновиых носителей вблизи перехода прн определенной полярности внешнего напряжения (рнс. 2.!4). Прн приложении внешнего напряжения оно падает в основном в объеме слаболегированной области, где возникает наклон энергетических уровней и зон, приводящий к образованию потенциальной ямы для иеосновных носителей заряда.
Эффект накопления неосновных носителей заряда н последующего их рассасывания — эффект инерционный. Поэтому он может ухудшать быстродействие полупроводниковых приборов. $2. $6'. ВЫПВЯааЛЯхОЩИЕ И ОМИЧЕСИИЕ ЛЕВЕХОДМ НА ИОНТАИТЕ МЕТАЛЛА С ПОЛ5ГЛВОВОДНИИОМ При идеальном контакте металла с полупроводником (т. е. при отсутствии каких-либо промежуточных слоев, отличающихся химическим составом, н без учета поверхностных состояний на границе раздела) происходит диффузия электронов преимущественно из материала с меньшей работой выхода электронов в материал с большей работой выхода. Под работой выхода электронов будем понимать энергию, необходимую для перевода электрона с уровня Ферми иа потолок верхней свободной зоны (без удаления электрона в вакуум на бесконечное расстояние от поверхности полупроводника).
В результате диффузии электронов н перераспределения зарядов нарушается электрическая нейтральность прилегающих к границе раздела областей, возникает контактное электрическое поле и контактная разность потенциалов с(' ах =(4ч Ап)/д (2АЗ) где А„и А„— соответственно работа выхода электронов нз металла и нз полупроводника.
Переходный слой, в котором существует контактное (или диффузионное) электрическое поле н который образован в результате контакта между металлом и полупроводником, называют переходом Шотки, по имени немецкого ученого В.Шоткн, который первым получил основные математические соотношения для электрических характеристик переходов. Контактное электрическое поле на переходе Шоткн сосредоточено практически только в полупроводнике, так как концентрация носителей заряда в металле значительна больше концентрации носителей заряда в полупроводнике.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
