10.9 : Polarisation des jonctions métal-semi-conducteur

La polarisation des jonctions métal-semi-conducteur implique l’application d’une tension aux bornes de la jonction. Plus précisément, le métal est connecté à une source de tension, tandis que le semi-conducteur est mis à la terre. Cette technique est essentielle pour contrôler la direction et l’ampleur du flux de courant dans les appareils électroniques, notamment les diodes, les transistors et les cellules photovoltaïques.

Dans les jonctions Schottky, où le semi-conducteur est de type n, l'application d'une tension positive au métal par rapport au semi-conducteur réduit son niveau de Fermi. Cela abaisse la barrière énergétique que les électrons du semi-conducteur doivent surmonter pour pénétrer dans le métal. Cela permet un flux important d'électrons du semi-conducteur vers le métal, ce qui entraîne une augmentation rapide du courant lorsque la jonction est polarisée en direct. Lorsqu’une tension négative est appliquée, la situation s’inverse. Le niveau de Fermi du métal augmente, renforçant ainsi la barrière contre le flux d'électrons du semi-conducteur vers le métal. Malgré cela, quelques électrons peuvent franchir la barrière, générant un courant de polarisation inverse mineur.

Les jonctions ohmiques se comportent différemment. En raison de l’absence de barrière significative, même une légère tension positive peut induire un courant de polarisation directe important, permettant un flux facile d’électrons du semi-conducteur vers le métal. En polarisation inverse, il existe une barrière minimale pour le flux d'électrons du métal vers le semi-conducteur, mais cette barrière disparaît effectivement si la tension de polarisation inverse dépasse quelques dixièmes de volt.

La dynamique d'interaction change avec les semi-conducteurs de type p. Le comportement décrit pour les semi-conducteurs de type n dans les jonctions Schottky et ohmiques est inversé. Cette capacité à manipuler le flux de courant via la polarisation est essentielle au fonctionnement de nombreux composants électroniques, constituant ainsi la base de la fonctionnalité d'une large gamme de dispositifs.