Теория выпрямления на контакте металл-полупроводник

Общий подход

В разд. 11.4 ВАХ полупроводникового диода вычислялась путем определения токов неосновных носителей по обе стороны р-п перехода. Для барьерных контактов металлполупроводник такой подход неприменим, так как в полупроводниковой базе и в О ИЗ ток переносится основными носителями заряда в базе. В случае «-базы электронный ток в плоскости контакта является разностью токов, обусловленных инжекцией электронов из полупроводника в металл и из металла в полупроводник:

Поток электронов из полупроводника в металл зависит от высоты барьера в полупроводнике V_b — V, т. е. от приложенного напряжения: /" = I"(V) (см. рис. VI.2.1). Поток электронов из металла в полупроводник зависит от высоты барьера в металле V_bm и не зависит от напряжения V: 1_Ш = /₀. В состоянии равновесия (V = 0) токи /" и 1_пМ взаимно компенсируются. Таким образом,.

Метод расчета ВАХ барьерного контакта зависит от соотношения между шириной ОПЗ / и длиной свободного пробста электронов X в ОПЗ. Существуют две теории выпрямления на барьерном контакте металл—полупроводник, соответствующие предельным случаям / X и /" X.

• 1. Теория термоэлектронной эмиссии (ТТЭ) или диодная теория выпрямления [4] применима в предельном случае I При этом для электронного тока в ОПЗ нельзя использовать уравнения диффузии п дрейфа, так как понятия кинетических коэффициентов (подвижности р и коэффициента диффузии D) имеют статистический смысл. В ТТЭ поток электронов из полупроводника в металл, т. е. ток /"(У), вычисляется в плоскости х = I с помощью уравнений, описывающих равновесное распределение электронов по скоростям.
• 2. Диффузионная теория выпрямления применима в предельном случае I «Х. При этом электронный ток в ОПЗ вычисляется как сумма диффузионной и дрейфовой составляющих с использованием обычных уравнений для тока.