10.8 : צומת מתכת-מוליכים למחצה

המגע של מתכת ומוליך למחצה יכול להוביל להיווצרות של צומת עם התנהגות שוטקי או אוהמית.

מחסומי שוטקי

מחסומי שוטקי מתעוררים כאשר מתכת עם פונקציית עבודה (Φ_m) מתקשרת עם מוליך למחצה עם פונקציית עבודה שונה (Φ_s). בתחילה, אלקטרונים עוברים עד שרמות הפרמי של המתכת והמוליכים למחצה מתיישרים בשיווי משקל. לדוגמה, אם Φ_m > Φ_s, רמת הפרמי של המוליך למחצה גבוהה מזו של המתכת לפני המגע. יש להעלות את הפוטנציאל האלקטרוסטטי של המוליך למחצה כדי ליישר את רמות הפרמי, וכתוצאה מכך לאזור דלדול שבו מטענים חיוביים מיונים תורמים ללא פיצוי מאזנים את המטען השלילי על המתכת. ניתן לחשב את רוחב הדלדול במוליך למחצה בדומה לזה שבצמתים p-n.

פוטנציאל מגע שיווי המשקל (V_o) מונע דיפוזיה נוספת של אלקטרונים מרצועת ההולכה של המוליך למחצה אל המתכת. פוטנציאל זה הוא ההבדל בפוטנציאל פונקציית העבודה (Φ_m - Φ_s). גובה המחסום הפוטנציאלי (Φ_B) להזרקת אלקטרונים מהמתכת לפס ההולכה של המוליכים למחצה ניתן על ידי Φ_m - χ, כאשר χ היא זיקת האלקטרונים.

אוהמי מגעים

ביישומים רבים, כגון מעגלים משולבים, חשוב שיהיו מגעי מתכת-מוליכים למחצה אוהמיים עם מאפיין I-V ליניארי בשני כיווני הטיה. מגעים אוהמיים נוצרים כאשר המטען המושרה במוליך למחצה ליישור רמות הפרמי מסופק על ידי ספקי רוב. לדוגמה, במוליך למחצה מסוג n שבו Φ_m < Φ_s, אלקטרונים עוברים מהמתכת למוליך למחצה כדי ליישר את רמות הפרמי, מה שמעלה את אנרגיות האלקטרונים של המוליך למחצה. כתוצאה מכך נוצר מחסום קטן לזרימת אלקטרונים, המתגבר בקלות על ידי מתח קטן. באופן דומה, עבור מוליכים למחצה מסוג p שבהם Φ_m > Φ_s, זרימת חורים על פני הצומת מקלה, מה שמבטיח התנגדות מינימלית וללא תיקון אות.