10.9 : הטיה של צומת מתכת-מוליכים למחצה

Biasing metal and n-type semiconductor junctions involves applying a voltage to metal while grounding the semiconductor. The resulting current is positive when it flows from the metal to the semiconductor.

For Schottky junctions, applying a positive voltage lowers the metal's Fermi level, reducing the barrier for electrons in the semiconductor and enabling net electron flow from the semiconductor to the metal. This results in a rapidly increasing forward bias current.

Conversely, negative voltage raises the metals' Fermi level, blocking electron flow from the semiconductor to the metal. However, some electrons overcome the junction barrier, leading to a small reverse bias current.

For ohmic junctions, even a small positive voltage triggers a large forward bias current due to the absence of any barrier. Under reverse biasing, a small barrier exists for electron flow from the metal to the semiconductor, which disappears if the reverse bias exceeds a few tenths of a volt.

The behavior is reversed for contacts formed with metal and p-type semiconductors.

Biasing metal-semiconductor junctions enables control over current flow, which is essential in devices like diodes, transistors, and photovoltaic cells.

הטיה של צומת מתכת-מוליכים למחצה כרוכה בהפעלת מתח על פני הצומת. באופן ספציפי, המתכת מחוברת למקור מתח, בעוד המוליך למחצה מוארק. טכניקה זו חיונית לשליטה בכיוון וגודל זרימת הזרם במכשירים אלקטרוניים, כולל דיודות, טרנזיסטורים ותאים פוטו-וולטאיים.

בצמתי שוטקי, שבהם המוליך למחצה הוא מסוג n, הפעלת מתח חיובי על המתכת ביחס למוליך למחצה מפחיתה את רמת הפרמי שלו. זה מוריד את מחסום האנרגיה שהאלקטרונים במוליך למחצה צריכים להתגבר עליו כדי לעבור לתוך המתכת. זה מאפשר זרימה משמעותית של אלקטרונים מהמוליך למחצה למתכת וכתוצאה מכך זרם עולה במהירות כאשר הצומת מוטה קדימה. כאשר מופעל מתח שלילי, המצב מתהפך. רמת הפרמי של המתכת עולה, מה שמגביר את המחסום נגד זרימת אלקטרונים מהמוליך למחצה למתכת. כמה אלקטרונים יכולים להתגבר על המחסום למרות זאת, וליצור זרם הטיה הפוך קטן.

צמתים אוהמיים מתנהגים אחרת. בשל היעדר מחסום משמעותי, אפילו מתח חיובי קל יכול לגרום לזרם הטיה קדימה גדול, המאפשר זרימת אלקטרונים קלה מהמוליך למחצה למתכת. בהטיה הפוכה, קיים מחסום מינימלי לזרימת אלקטרונים מהמתכת אל המוליך למחצה, אך מחסום זה נעלם למעשה אם מתח ההטיה ההפוכה עולה על כמה עשיריות וולט.

דינמיקת האינטראקציה משתנה עם מוליכים למחצה מסוג p. ההתנהגות המתוארת עבור מוליכים למחצה מסוג n הן בצמתים של שוטקי והן בצמתים אוהמי הפוכה. יכולת זו לתמרן את זרימת הזרם באמצעות הטיה חיונית לפעולתם של רכיבים אלקטרוניים רבים, ומספקת בסיס לפונקציונליות של מגוון רחב של מכשירים.

Tags

Biasing Metal semiconductor Junctions Schottky Junctions N type Semiconductor Fermi Level Forward Bias Reverse Bias Current Flow Ohmic Junctions P type Semiconductors Electron Flow Voltage Source

From Chapter 10:

article

Now Playing

10.9 : הטיה של צומת מתכת-מוליכים למחצה

Basics of Semiconductors

182 Views

article

10.1 : יסודות המוליך למחצה

Basics of Semiconductors

618 Views

article

10.2 : יסודות מוליכים למחצה

Basics of Semiconductors

504 Views

article

10.3 : יסודות מוליכים למחצה

Basics of Semiconductors

461 Views

article

10.4 : יסודות מוליכים למחצה

Basics of Semiconductors

475 Views

article

10.5 : יסודות מוליכים למחצה

Basics of Semiconductors

367 Views

article

10.6 : יסודות המוליך למחצה

Basics of Semiconductors

431 Views

article

10.7 : הטיה של צומת P-N

Basics of Semiconductors

378 Views

article

10.8 : צומת מתכת-מוליכים למחצה

Basics of Semiconductors

262 Views

article

10.10 : רמת פרמי

Basics of Semiconductors

421 Views

article

10.11 : דינמיקת רמת פרמי

Basics of Semiconductors

207 Views

Copyright © 2025 MyJoVE Corporation. All rights reserved