 |
|
Реализация омических контактов
Для уменьшения контактного сопротивления целесообразно в качестве омического контакта использовать антизапорный контакт. Однако при этом трудно выполнить все другие требования к омическому контакту. Поэтому на практике широкое использование находит метод подлегирования контактной области до более высокой концентрации примесей вплоть до вырождения. В этом случае снимаются требования к работе выхода металла, так как даже в случае запорного контакта толщина барьера будет туннельнопрозрачна, а сопротивление мало (рисунок 4.28).
a) б)
Рисунок 4.28 - Энергетические диаграммы омического контакта:
запорный (а) и антизапорный (б)
В вырожденном слое время жизни неравновесных носителей заряда определяется рекомбинацией Оже.
,
где Ср= 1,6·10–31 см6/с – коэффициент рекомбинации Оже.
При ND = 1021 cм3, tр ~ 10–11 с, что эквивалентно бесконечной скорости рекомбинации на контакте и обеспечивает требования неинжекционности контакта.
4.12. Применение барьера Шоттки в электронике
Приборы на основе барьера Шоттки работают на основных носителях заряда (надбарьерная эмиссия) и относятся к быстродействующим (нет эффектов накопления и рассасывания неравновесного заряда).
1. Детекторные и смесительные диоды СВЧ диапазона (f = (1…100) ГГц).
2. Импульсные диоды (tвосст = 10–9…10–11с).
3. Выпрямительные диоды характеризуются малым прямым падением напряжения, высоким быстродействием и КПД вторичных источников питания.
4. Канальный полевой транзистор с управляющим затвором на барьере Шоттки. Наиболее быстродействующий, активный усилительный элемент. Граничная частота до 100 ГГц.
5. Интегральные схемы на основе биполярных транзисторов со встроенным барьером Шоттки. Транзисторно – транзисторная логика ТТЛШ, инжекционная интегральная логика И2ЛШ и др. Включение параллельно коллектору барьера Шоттки повышает быстродействие в (2…5) раз.
6. Параметрические усилители на основе варикапов с барьером Шоттки.
7. Фотоприемники на основе барьера Шоттки.
8. Инжекционно – пролётные диоды. Усилители СВЧ сигналов.
Технология изготовления барьера Шоттки полностью совместима с технологией монолитных ИС. Это обстоятельство послужило основой широкого применения барьера Шоттки в больших и сверхбольших интегральных схемах (БИС, СБИС).
Контрольные вопросы
1. Что такое термоэмиссия и термодинамическая работа выхода?
2. Чем определяется контактная разность потенциалов в системе металл – вакуум – полупроводник?
3. Поясните образование запорных и антизапорных контактов металл – полупроводник.
4. Объясните распределение объемного заряда, концентрации подвижных носителей, поля и потенциала в барьере Шоттки.
5. Объясните эффект выпрямления тока в барьере Шоттки.
6. Нарисуйте вольт – амперную характеристику барьера Шоттки и энергетические диаграммы в прямом и обратном смещении.
7. Объясните температурную зависимость прямого падения напряжения и обратного тока барьера Шоттки.
8. Перечислите особенности реального барьера Шоттки, обусловленные зарядом поверхностных состояний и сил зеркального изображения.
9. Почему зарядная емкость запорного контакта уменьшается с увеличением обратного напряжения?
10. Как можно определить величину контактной разности потенциалов барьера Шоттки и уровень легирования полупроводника из вольтфарадной характеристики?
11. Нарисуйте эквивалентную схему барьера Шоттки на переменном сигнале. Почему дифференциальное сопротивление прямосмещенного контакта уменьшается с ростом прямого тока?
12. Какие требования предъявляются к омическому контакту?
13. Перечислите примеры применения барьера Шоттки в твердотельной электронике.