Разновидности электрических переходов. Электрический переход между полупроводником и металлом (переход или барьер Шотки). Выпрямляющие и невыпрямляющие электрические переходы

В рассмотренном ЭДП при подключении прямого напряжения вследствие уменьшения потенц. барьера увеличивается диффузионный переход основных носителей заряда: дырок в n-обл. и электронов в p-обл. Этот процесс получил название инжекции неосн. носителей. При этом сопротивление ЭДП протекающему через него току оказывается минимальным(от долей до десятков Ом), и на границах контакта образуются избыт. концертрации неосн. носителей заряда.

При изменении полярности внешнего напряжения ЭДП включается в обратном направлении, характеризующимся большим напряжением запирающего слоя(сотни кОм - единицы МОм). Однако это состояние ЭДП устанавливается не мгновенно. Связано это с тем, что под действием эл. поля, созданного источником обр. напряжения, избыточные дырки, ижектированные в n-обл., начинают переходить (дрейфовать) в р-обл., а избыточные электроны, инжект. в р-обл., переходят в n-обл. Этот процесс наз. рассасыванием избыточных неосн. носителей заряда. Процесс рассасывания сопровождается протеканием через ЭДП значительного обратного тока, т. е. ЭДП хотя и смещён в обратном направлении, но обладает малым сопротивлением. Время, в течение которого избыт. конц. неосн. носителей в р- и n- обл. уменьшается до 0, наз. временем рассасывания t_рас. Чем больше t_рас, тем "медленнее" ЭДП переключается из состояния малого сопротивления в состояние большого сопротивления (рис. 1).

Значительно меньшим временем переключения обладают электрические переходы, образованные при контакте металла с ПП. Принцип действия таких переходов основан на различной работе выхода электронов из металла (W_М) и ПП(W_n или W_p):электроны переходят из вещества с меньшей работой выхода в вещ-во с большей работой выхода. При контакте металла с электронным ПП при выполнении условия W_n<W_М электроны переходят из ПП в металл, а в приконтактной области ПП остаются нескомпенсированные отрицательные ионы доноров(рис. 2).Под воздействием возникшего эл. поля оставшиеся в приконтактной области ПП электроны дрейфуют в нижние слои ПП. Т.о. приконтактная обл. ПП обедняется основными подвижными носителями заряда(электронами), а между ПП и металлом образуется потенц. барьер, препятствующий поступлению электронов в приконтактную обл. из ПП. Этот барьер получил название барьера Шотки - по имени нем. учёного, исследовавшего это явление.Значение барьера Шотки может изменяться под воздействием внешнего напряжения. Следовательно, как и ЭДП, контакт металла с ПП обладает выпрямляющими свойствами: пропускает эл. ток в одном направлении и практически его не пропускает в противоположном направлении. Поскольку эл. ток в таком переходе создаётся только осн. носителями(электронами),то в нём отсутствуют явления инжекции, накопления и рассасывания зарядов. Поэтому выпрямляющие контакты металл-ПП малоинерционны и служат основой создания диодов с барьером Шотки, обладающим высоким быстродействием и малым временем переключения.

При контакте металла с ПП р-типа выпрямляющий контакт получается при условии W_P>W_М. В этом случае будет происходить переход свободных электронов из металла в ПП и в приконтактной обл. ПП будет создан отриц. заряд, обусловленный отрицательными ионами акцепторов(рис. 2б)

Если при контакте металла с ПП выполняется условие W_M<W_n или W_M>W_P,то приконтактный слой ПП обогащается осн. носителями заряда и его сопротивление становится низким при любой полярности внешнего напряжения, приложенного между металлом и ПП. Т.е. такие эл. переходы являются невыпрямляющими и используются для получения омическмх контактов металла с ПП.

Рис. 1

Рис. 2