Электронно-дырочный переход и его свойства. Переход металл-полупроводник

Электрический переход в полупроводнике — это гра­ничный слой между двумя областями, физические харак­теристики которых существенно различаются.

Переходы между двумя областями полупроводника с раз­личным типом электропроводности называют электронно­-дырочными или p-n-переходами.

Если одна из областей, образующих переход, является металлом, то такой переход называют переходом металл-полупроводник.

Пусть уровень Ферми в металле φ_Fм, который всегда расположен в зоне проводи­мости, лежит выше уровня Ферми полупроводника р-типа φ_Fp (рис.1 а), б)).

Так как энергия электронов металла больше энергии носителей заряда полупроводника, то часть электронов пе­рейдет из металла в полупроводник. Переход будет продол­жаться до тех пор, пока уровни Ферми вблизи контакта не сравняются (в равновесной системе уровень Ферми должен единым). В полупроводнике вблизи контакта окажется избыточный заряд электронов ∆n, которые начнут реком­бинировать с дырками. Концентрация последних вблизи кон­такта уменьшится, так как произведение концентраций носи­телей заряда в равновесном состоянии при данной тем­пературе — величина постоянная. Уменьшение концентрации дырок приведет к нарушению электронейтральности на этом участке. Отрицательно заряженные ионы акцепторной примеси будут не скомпенсированы зарядами дырок и, следовательно, в полупроводнике вблизи места контакта образуется слой неподвижных отрицательно заряженных ионов акцепторной примеси. С уходом электронов из металла тонкий слой, прилегающий к месту контакта, зарядится положительно. В результате у границ контакта возникнут объемные заряды и появится контактная разность потенциалов. Образовавшееся электрическое поле будет препятствовать дальнейшему движе­нию электронов из металла в полупроводник и способствовать переходу электронов из полупроводника р-типа (неосновные носители заряда) в металл.