Степаненко И. Основы теории транзисторов и транзисторных схем (1977) (1086783), страница 24
Текст из файла (страница 24)
Отсутствие обедненного споя в р-1 переходе приводит к тому, что внешнее напряжение в значительной мере падает на высокоомном нейтральном слое базы, обладающем собственной Р >н проводимостью, и лишь часть ГО Р внешнего напряжения приходится на область перехода и модулируег и Щ высоту потенциального барьера '. г Следовательно, нелинейность в р4 структуре выражена слабее, "а Обогащенный чем в классическом р-и переходе. й)г слой Ширина обогащенного с л о я в базовой части пере- а) хода составляет (3 —:4) 1рь Ширина Р я эмитгерной части, как и в однойэ я тб стороннем переходе, определяется дебаевской длиной 1рр в высокоГбег легированном слое эмитгера (см.
$ 2-2). Из рис. 2-13 видно, что прямое смещение (пунктирные линии) приводит к некоторому уменьшее) ншо ширины перехода в его высоУе коомной части и что концентрация буй электронов меняется относительно сильнее, чем концентрация дырок. Однако поскольку роль электроРис. 2ЛЗ.
ПеРехоя Р4. РаспРеДе- НОВ В Р-1 ПЕРЕХОДЕ НЕВЕЛИКа, ЭтО ление носителей в полулогарнфмичесиом (а) и нейном (б) васюта- не пРиволит к сУщественногаУ Увебе. Распределение обьемнь>я заря„ЛИЧЕНИВО УДЕЛЬНОЙ ПРоводимости дов (а), поля (г) и потенциала (д). обогащенного слоя. Пуннтирные линни соответствуют Переходеи между однотипными полупроводникамн. Переходы р-1 и и-б типа являются в известной мере абстракпиями, поскольку идеальных собственных полупроводников не существует.
Однако эти переходы как бы проклады" вают ьюст между хорошо изученными выше р-и переходами и переходами р'-р и и'-и типа, которые часто встречаются на практике. Рассмотрим переход р'-р типа, образованный контактом двух дырочных полупроводников с разными концентрациями примесей.
Пусть сначала имелся р-1 переход (рис. 2-13), в котором слои р и 1 обозначим 1 и 2. Пусть теперь в собственный слой 2 вводится г Этот вывод подразумевает достаточную длину нейтральной базы> в противном случае ее сопротивление не будет определяющим, се большее число анпепторных атомов. Тогда общая структура ; перехода сохраняется, но по мере увеличения концентрации а)„потеициальный барьер становится все ниже. Это следует из )юрмулы (2-4б), где концентрацию р„„нужно заменить концентра1ией р „значение которой приблнжается к значению ррх. Мехазизм понижении барьера заключается вв 1б Р. в том, что положительный заряд избы- сочных дырок в слое 2 постепенно уменьшается, так как убывает разность концентраций ррх — р„, вызывающая диффузию дырок из слоя ! в слой 2. Вместе с уменьшением заряда избыточных дырок, конечно, уменьшается и равный ему отрицательный заряд «обнаженных» акцепторов в слое 1.
По мере увеличения концентрации й)„з уменьшается также ширина перехода, поскольку протяженность обогащенного слоя справа от металлургической гранины (рис. 2-14) определяется де5аенской длиной (ор„а она обратно пропорциональна величине )/ У„. Таким образом, для р'-р перехода харакгерны малая высота потенциального барьера (несколько рг) и малая ширина зго. При равенстве )у'„а = )у'„переход исчезает и получается однородный полупроводник.
З" 1аи вс1а1« 1ам Я 05.1авв л 6 Чла чр Спецификои р р и и п переходов а ) (как и Р-( перехода) является отсутст- 2) Вие инжекции и экстракции нво с- Рнс. 2-14. Переходр'-Р. Раск о в и ы х носителей при наличии сме- пре1юление носителей и по лулогарифмичесном (а) и лищения, поскольку основные носители в нейном (б) масштабе. Распре- обоих слоях одинаковы. деление об«киных зарядов Основная часть приложенного на- (в), поля(г) и пот«низала(ст). Пряжеиия падает на нсйтралыюй части ~ушс™р"ме л"н"н сопим«' сшуют прямому смещению. высокоомного р-слоя, а модуляция проводимости перехода малосущественна. Соответственно вентильные свойства практически отсутствуют, и система является просто неоднородным полупроводником.
Такой вариант используется в омических контактах (см. ниже). Подробный анализ переходов между однотипными полупроводниками можно найти в (28). г-4. контдкты мктдлл-подукроко)(икк Контакты полупроводника с металлом [5, 27) играют важную роль в полупроводниковых приборах. Структура и свойства этих контактов зависят в первую очередь от взаимного расположения уровней Ферми в исходных слоях. На рис. 2-!5 — 2-17 вверху покаянны зонные диаграммы разделенных слоев, а внизу — зонные «иаграммая соответствуюших контактов, Поскольку уровень Ферми в металле всегда расположен в зоне проводимости и для равновесной системы должен быть единым, нетрудно в каждом случае оценить характер результнруюшей диаграммы. Выпрямляющие контакты.
На рис. 2-15, а имеем грл,„> ~ряр. Это значит, что энергетические уровни, соответствуюшие зоне проводимости полупроводАйям Метал» Па»упра6юдяик ы Л»ау»райх»аа ~ъ(1 ' ника, заполнены в металле больше, чем в полупроводнике. Следовательно, после соприкосновения слоев часть электронов перейдет из металла в полупроводник и создаст отрицательный заряд на границе с металлом '.
Наличие дополнительных электронов согласно(1-1ба) приводит к уменьшению расстояния между уровнем Ферми н дном зоны проводимости в этой области, поэтому энергетические уровни полупроводника искривляютсп вниз. На рис. 2-15, б показан обратный случай, когда после соприкосновения слоев электроны переходят из полупроводника в металл и соответственно уровни искривляются вверх. Область искривления зон (т. е. область пространственных зарядов) имеет протяженность, примерно равную дебаевской длине (1-90а), которая в зависимости от удельного сопротивления полупроводника может составлять десятые, сотые доли микрона и меньше (вплоть до единиц нанометров). Описанный выше обмен электронами между металлом и полупроводником обычно характеризуют не разностью «исходных» уровней Ферми„ а разностью раболт выхода.
Работой выхода электрона из твердого тела называют энергетическое «расстояние» между уровнем свободного электрона вне твердого тела и уровнем Ферми (см. рис. 2-15, где работы выхода из металла и полупроводника обозначены соответственно через грм и ~рз). Разность работ выхода х Прая»невска спадать качественный контакт между металлом н яолупроводником путем нх простого сопрнкосновення невоэмоягяо (см.
аналогнчное аамечанне по поводу р-л перехода на с. 885 Реальные контакты такого рола в настоящее время создаатся напылением металла на полупроводннк в вакууме, Табаева 2-1 Контактная разность пвтеипианов Ч«ь«з между метааламн н кремнием и-Я вЂ” 0,82 — 0,88 — 0,94 — 1,'00 — 0,86 — О,'Зо — 0,24 — О,'8 +0,64 +0,60 +0,66 +0,22 +0,08 +0,02 — 0,04 — 0,«0 ш 16«6 10«в 1«Р« й~мз = «рм — «рз, выраженную в вольтах, называют контатпной разностьгв потенциалов (см. табл. 2-1). В зависимости от соотношения значений «рм и «рз электроны при сбдижении слоев переходят либо из металла в полупроводник (случай «рмз < О, рис. 2-15, а), либо из полупроводника в металл (случай «рмз > О, рис.
2-15, б). В обоих случаях происходит искривление энергетических зон и на границе раздела появляется тот равновесный поверхностнь«й потенциал «ркн о котором упоминалось на с. 70. При непосредственном контакте металла с гюлупроводником можно считать «р„= «рд«з. Если же слон разделены диэлектриком (в частности, вакуумом иля воздухом), то часть напряжения «рмз падает на диэлектрике и тогда «р < «рз«з.
Что кабается напряжения спрямления зон (,«в (см. с. 70), то оно всегда равно йвпряжению «рмз независимо от наличия или отсутствия диэлектрика '. '„'-.,', Оба контакта, показанных на рис. 2-15, а и б, характеризуккся тем, что концентрация о с н о в н ь«х носителей в приконтаитном граничном слое полупроводника п о н и ж е н а по сравйе1нию с концентрацией их вдали от контакта. Следовательно, врайучнь«й слой обладает пввьвиенным удельным сопротивдением и б4мтому опредегявт сопротивление всей системы.
В зависимости от полярности приложенного напряжения меняются вь«сота приповерхностного потенциального барьера и соответственно сопротивление фаннчного слоя. Так, если внешнее напряжение приложено плюйрм к металлу и минусом к полупроводнику, то потенциальный барьер на рис. 2-15, а повышается, а на рис.
2-15, б понижается. 1)ри этом граничный слой на рис. 2-15, а еще больше обедняется дырками и будет иметь повышенное сопротивление, а граничный слой на рис. 2-15, б обогащается электронами и будет иметь пониЖвнное сопротивление по сравнению с равновесным состоянием. Значит, такая полярность будет о б р а т н о й для перехода Иа, рис. 2-15, а н п р я м о й для перехода на рис.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
