10.9 : Polarización de uniones metal-semiconductores

Polarizar uniones metal-semiconductor implica aplicar un voltaje a través de la unión. Específicamente, el metal está conectado a una fuente de voltaje, mientras que el semiconductor está conectado a tierra. Esta técnica es esencial para controlar la dirección y magnitud del flujo de corriente en dispositivos electrónicos, incluidos diodos, transistores y células fotovoltaicas.

En las uniones Schottky, donde el semiconductor es de tipo n, aplicar un voltaje positivo al metal en relación con el semiconductor reduce su nivel de Fermi. Reduce la barrera de energía que los electrones del semiconductor deben superar para pasar al metal. Esto permite un flujo significativo de electrones desde el semiconductor al metal, lo que da como resultado una corriente que aumenta rápidamente cuando la unión está polarizada directamente. Cuando se aplica un voltaje negativo, la situación se invierte. El nivel de Fermi del metal aumenta, mejorando la barrera contra el flujo de electrones desde el semiconductor al metal. A pesar de esto, unos pocos electrones pueden superar la barrera, generando una corriente de polarización inversa menor.

Las uniones óhmicas se comportan de manera diferente. Debido a la ausencia de una barrera significativa, incluso un ligero voltaje positivo puede inducir una gran corriente de polarización directa, permitiendo un fácil flujo de electrones desde el semiconductor al metal. En la polarización inversa, existe una barrera mínima para el flujo de electrones desde el metal al semiconductor, pero esta barrera desaparece efectivamente si el voltaje de polarización inversa excede unas pocas décimas de voltio.

La dinámica de interacción cambia con los semiconductores tipo p. El comportamiento descrito para semiconductores tipo n tanto en uniones Schottky como en uniones Óhmicas se invierte. Esta capacidad de manipular el flujo de corriente mediante polarización es esencial para el funcionamiento de muchos componentes electrónicos y proporciona la base para la funcionalidad de una amplia gama de dispositivos.