金属半导体接触.ppt

重掺杂的P-N结可以产生显著的隧道电流。金属和半导体接触时，如果半导体掺杂浓度很高，则势垒区宽度变得很薄，电子也要通过隧道效应贯穿势垒产生相当大的隧道流，甚至超过热电子发射电流而成为电流的主要成分。利用隧道效应的原理在半导体上制造欧姆接触当隧道电流占主导地位时，它的接触电阻可以很小，可以用作欧姆接触。第63页,共64页，星期六，2024年，5月感谢大家观看第64页,共64页，星期六，2024年，5月(c)V0金属负，半导体正-qVq?ns－q[(Vs)0+V]从半到金的电子数目减少，金到半的电子流占优势形成从半到金的反向电流金属中的电子要越过很高的势垒q?ns，所以反向电流很小q?ns不随V变，所以从金到半的电子流恒定。V?,反向电流饱和第31页,共64页，星期六，2024年，5月阻挡层具有整流作用对p型阻挡层V0,金属负偏，形成从半向金的正向电流V0,金属正偏，形成反向电流第32页,共64页，星期六，2024年，5月1.厚阻挡层的扩散理论对n型阻挡层，当势垒的宽度比电子的平均自由程大得多时，电子通过势垒区要发生多次碰撞。当势垒高度远大于kT时，势垒区可近似为一个耗尽层。厚阻挡层须同时考虑漂移和扩散0xdxq?nsEF00VEn=q?n第33页,共64页，星期六，2024年，5月耗尽层中，载流子极少，杂质全电离，空间电荷完全由电离杂质的电荷形成。这时的泊松方程是若半导体是均匀掺杂的，那么耗尽层中的电荷密度也是均匀的，等于qND。第34页,共64页，星期六，2024年，5月{0–第35页,共64页，星期六，2024年，5月势垒宽度V与(Vs)0同号时，势垒高度提高，势垒宽度增大厚度依赖于外加电压的势垒，叫肖特基势垒。第36页,共64页，星期六，2024年，5月考虑漂移和扩散，流过势垒的电流密度第37页,共64页，星期六，2024年，5月V0时，若qVkT,则V0时，若?qV?kT,则JsD随电压变化，不饱和金属半导体接触伏安特性VI扩散理论适用于迁移率小的半导体第38页,共64页，星期六，2024年，5月计算超越势垒的载流子数目（电流）就是热电子发射理论。2.热电子发射理论N型阻挡层很薄时:?电子的平均自由程远大于势垒宽度，扩散理论不再适用.?电子在势垒区的碰撞可忽略，势垒高度起作用以n型阻挡层为例，且假定势垒高度第39页,共64页，星期六，2024年，5月电子从金属到半导体所面临的势垒高度不随外加电压变化。从金属到半导体的电子流所形成的电流密度Jm?s是个常量，它应与热平衡条件下，即V=0时的Js?m大小相等，方向相反。因此，第40页,共64页，星期六，2024年，5月有效理查逊常数热电子向真空发射的有效理查逊常数第41页,共64页，星期六，2024年，5月由上式得到总电流密度为：第42页,共64页，星期六，2024年，5月Ge,Si,GaAs的迁移率高，自由程大，它们的肖特基势垒中的电流输运机构，主要是多子的热电子发射。热电子发射理论得到的伏－安特性与扩散理论的一致。第43页,共64页，星期六，2024年，5月3.镜象力和隧道效应的影响锗检波器的反向特性第44页,共64页，星期六，2024年，5月若电子距金属表面的距离为x，则它与感应正电荷之间的吸引力，相当于该电子与位于(–x)处的等量正电荷之间的吸引力，这个正电荷称为镜象电荷。在金属–真空系统中，一个在金属外面的电子，要在金属表面感应出正电荷，同时电子要受到正电荷的吸引。（1）镜象力的影响第45页,共64页，星期六，2024年，5月镜象电荷电子–x′nx镜象电荷这个吸引力称为镜象力，它应为第46页,共64页，星期六，2024年，5月把电子从x点移到无穷远处，电场力所做的功半导体和金属接触时，在耗尽层中，选(EF)m为势能零点，由于镜像力的作用，电子的势能第47页,共64页，星期六，2024年，5月qΔΦqΦns(EF)m0无镜象力有镜象力xm镜象势能平衡时镜象力对势垒的影响x第48页,共64页，星期六，2024年，5月电势能在xm处出现极大值，这个极大值发生在作用于电子上的镜象力和电场力相平衡的地方，即若,从上式得到第49页,共64页，星期六，2024年，5月势垒顶向内移动，并且引起势垒的降低q??。势能的极大值小于qΦns。这说明，镜象力使平衡时