金屬和半導(dǎo)體的接觸(2)(已修改)
2025-05-26 22:31 本頁面
【正文】 第八章 金屬和半導(dǎo)體的接觸 167。 ８ .1 金屬半導(dǎo)體接觸及能級圖 1. 金屬和半導(dǎo)體的功函數(shù) 金屬中的電子絕大多數(shù)所處的能級都低于體外能級。 金屬功函數(shù) 的定義 : 真空中靜止電子的能量 E0 與 金屬的 EF 能量之差，即 0 ()m F mW E E??上式表示一個起始能量等于費米能級的電子，由金屬內(nèi)部逸出到真空中所需要的最小值。 金屬中的電子勢阱 0EmWEF Wm 越大 , 金屬對電子的束縛越強 在半導(dǎo)體中，導(dǎo)帶底 EC 和價帶頂 EV 一般都比 E0 低幾個電子伏特。 半導(dǎo)體功函數(shù) 的定義 : 真空中靜止電子的能量 E0 與 半導(dǎo)體的 EF 能量之差，即 sFs EEW )(0 ??Ws 與雜質(zhì)濃度有關(guān) E0 EC EF EV ? Ws 電子的親合能 CEE ?? 0? Ev ? Ws (a) 接觸前 sFE )(mW0ECEnEmFE )(半導(dǎo)體的功函數(shù)又寫為 ? ? nsFCs EEEW ????? ?? )(sm WW ?D ? （ b）間隙很大 (D原子間距 ) )( ms VVq ??CEnEVEFEmW sW金屬表面負電 半導(dǎo)體表面正電 Vm: 金屬的電勢 Vs?: 半導(dǎo)體的電勢 smms WWVVq ???? )(平衡時 , 無電子的凈流動 . 相對于 (EF)m, 半導(dǎo)體的 (EF)s下降了 qWWVVV mssmms?????接觸電勢差 : 金屬和半導(dǎo)體接觸而產(chǎn)生的電勢差 Vms. ? （ c）緊密接觸 FE)( ms VVq ??nSq?mWCEnEVE?半導(dǎo)體表面有空間 電荷區(qū) ?空間電荷區(qū)內(nèi)有電場 ?電場造成能帶彎曲 E + _ 因表面勢 Vs 0 ?能帶向上彎曲 qVD 接觸電勢差一部分降落在空間電荷區(qū) , 另一 部分降落在金屬和半導(dǎo)體表面之間 smsms VVqWW???若 D?原子間距 , 電子可自由穿過間隙 , Vms?0, 則接觸電勢差大部分降落在空間電荷區(qū) sms VqWW ?? /)(FEnSq? CEVEnE（ d）忽略間隙 qVD 半導(dǎo)體一邊的勢壘高度 0, ????? ssmsD VWWqVqV金屬一邊的勢壘高度 ????????????mnsmnsnDnsWEWWEqVEqVq?半導(dǎo)體表面形成一個正的空間電荷區(qū) ?電場方向由體內(nèi)指向表面 (Vs0) ?半導(dǎo)體表面電子的能量高于體內(nèi)的，能 帶向上彎曲，即形成表面勢壘 當金屬與 n型半導(dǎo)體接觸 WmWs 在勢壘區(qū)中，空間電荷主要由電離施主形成， 電子濃度要比體內(nèi)小得多，因此它是一個高 阻的區(qū)域，常稱為 阻擋層 。 WmWs 當金屬與 n型半導(dǎo)體接觸 ?半導(dǎo)體表面形成一個負的空間電荷區(qū) ?電場方向由表面指向體內(nèi) (Vs0) ?半導(dǎo)體表面電子的能量低于體內(nèi)的，能 帶向下彎曲 在空間電荷區(qū)中，電子濃度要比體內(nèi)大得多， 因此它是一個高電導(dǎo)的區(qū)域，稱為 反阻擋層 。 Ec Ev EF WsWm ?Wm 金屬和 n 型半導(dǎo)體接觸能帶圖 (WmWs) 反阻擋層薄 , 高電導(dǎo) , 對接觸電阻影響小 能帶向下彎曲 , 造成空穴的勢壘 , 形成 p 型阻擋層 sm WW ?sm WW ?當金屬與 p 型半導(dǎo)體接觸 能帶向上彎曲 , 形成 p 型反阻擋層 Wm ? Ec Ev Ec Ev 金屬和 p型半導(dǎo)體接觸能帶圖 (a) (b) (a) p型阻擋
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