半导体物理经典课件第八章金属半导体接触.pptVIP

外加电压对 n 型阻挡层的影响 (b) V 0 q?ns qV －q[(Vs)0+V] 金属正，半导体负 从半到金的电子数目增加， 形成从金到半的正向电流， 此电流由多子构成 V?, 势垒下降越多， 正向电流越大 因 Vs0 第三十张，课件共六十张，编辑于2022年5月 (c) V 0 金属负，半导体正 - qV q?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 第三十一张，课件共六十张，编辑于2022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 第三十二张，课件共六十张，编辑于2022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 0 xd x q?ns EF 0 0 V En=q?n 第三十三张，课件共六十张，编辑于2022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。 第三十四张，课件共六十张，编辑于2022年5月 { 0 – 第三十五张，课件共六十张，编辑于2022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。 第三十六张，课件共六十张，编辑于2022年5月 考虑漂移和扩散，流过势垒的电流密度 第三十七张，课件共六十张，编辑于2022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 V I 扩散理论适用于 迁移率小的半导体 第三十八张，课件共六十张，编辑于2022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 第三十九张，课件共六十张，编辑于2022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J m ? s是个常量，它应与热平衡条件下，即V=0时的 J s ? m大小相等，方向相反。因此， 第四十张，课件共六十张，编辑于2022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 第四十一张，课件共六十张，编辑于2022年5月 由上式得到总电流密度为： 第四十二张，课件共六十张，编辑于2022年5月 第一张，课件共六十张，编辑于2022年5月 上式表示一个起始能量等于费米能级的电子，由金属内部逸出到真空中所需要的最小值。 金属中的电子势阱 EF Wm 越大, 金属对电子的束缚越强 第二张，课件共六十张，编辑于2022年5月 在半导体中，导带底 EC 和价带顶 EV 一般都比 E0 低几个电子伏特。 半导体功函数的定义: 真空中静止电子的能量 E0 与 半导体的 EF 能量之差，即 Ws 与杂质浓度有关 E0 EC EF EV ? Ws 电子的亲合能 第三张，课件共六十张，编辑于2022年5月 2.接触电势差 Ev ? Ws (a) 接触前 半导体的功函数又写为 第四张，课件共六十张，编辑于2022年5月 D ? （b）间隙很大 (D原子间距) 金属表面负电 半导体表面正电 Vm: 金属的电势 Vs?: 半导体的电势 第五张，课件共六十张，编辑于2022年5月 平衡时, 无电子的净流动. 相对于(EF)m, 半导体的(EF)s下降了 接触电势差: 金属和半导体接触而产生的电势差 Vms. 第六张，课件共六十张，编辑于2022年5月 ? （c）紧密接触 ?半导体表面有空间 电荷区 ?空间电荷区内有电场 ?电场造成能带弯曲 E + _ 因表面势 Vs 0 ?能带向上弯曲 qVD 第七张，课件共六十张，编辑于2022年5月 接触电势差一部分降落在空间电荷区, 另一 部分降落在金属和半导体表面之间 若D?原子间距, 电子可自由穿过间隙, Vms?0, 则接触电势差大部分降落在空间电荷区 第八张，课件共六十张，编辑于2022年5月 （d）忽略间隙 qVD 第九张，课件共六十张，编辑于2022年5月 半导体一边的势垒高度 金属一边的