Главная | Обратная связь

Емкость запорного контакта металл – полупроводник

 

Область ОПЗ контакта представляет собой двойной заряженный слой с одинаковым положительным и отрицательным зарядами, аналогично обкладкам конденсатора (рисунок 4.24). Величина заряда зависит от толщины ОПЗ, которая, в свою очередь, зависит от величины приложенного смещения. Следовательно, запорный контакт обладает емкостными свойствами.

– заряд в ОПЗ. (4.35)

Отсюда следует:

. (4.36)

Нетрудно показать, что (4.36) следует из формулы плоского конденсатора, в котором роль диэлектрика играет слой ОПЗ.

. (4.37)

 

Рисунок 4.24 - К определению емкости запорного контакта

 

 

Зарядная емкость контакта – это физическая емкость, способная накапливать электрическую энергию. При приложении переменного напряжения через неё течёт ток смещения.

В случае гармонического сигнала

, ,

переменный емкостной ток опережает по фазе приложенное смещение.

; . (4.38)

В отличие от обычного конденсатора емкость контакта зависит от напряжения (рисунок 4.25): уменьшается при увеличении обратного смещения. Такое поведение вольтфарадной характеристики определяется изменением толщины ОПЗ с приложенным смещением (4.37). При прямом смещении U = U₀– формула (4.36) дает бесконечное значение для емкости, что не имеет физического смысла. В реальности полное спрямление барьера недостижимо. При больших плотностях тока устанавливается барьер равный U₀ – U = j_T , с толщиной l_D – длиной Дебая (рисунок 4.12). Поэтому ёмкость ограничивается емкостью Дебая.

. (4.39)

 

U0

Рисунок 4.25 - Вольтфарадная характеристика Рисунок 4.26 - К определению контактного

запорного контакта потенциала и уровня легирования полупроводника

 

Вольтфарадная характеристика (ВФХ) позволяет определить величину контактного потенциала U₀, а также уровень легирования (концентрацию легирующей примеси) поверхностного слоя полупроводника. Эта возможность широко используется в технологии полупроводниковых приборов и интегральных схем для контроля концентрационного профиля. Для определения контактного потенциала строится зависимость С^–2(U) (рисунок 4.26),

.

Экстраполяция линейной зависимости С^–2(U)к С^–2 = 0, дает величину контактного потенциала (U₀ – j_T).

Наклон характеристики С^–2(U) на линейном участке позволяет оценить концентрацию примеси в полупроводнике.

;

. (4.41)

Емкостные свойства барьера Шоттки используются в полупроводниковом приборе – варикапе, управляемой емкости, для целей параметрического усиления и умножения частоты СВЧ сигналов, а также электронной перестройки резонансных цепей.