10.9 : Polarizzazione delle Giunzioni Metallo-Semiconduttore

La polarizzazione delle giunzioni metallo-semiconduttore, comporta l'applicazione di una tensione attraverso la giunzione. Nello specifico, il metallo è collegato a una sorgente di tensione, mentre il semiconduttore è messo a terra. Questa tecnica è essenziale per controllare la direzione e l'entità del flusso di corrente nei dispositivi elettronici, inclusi diodi, transistor e celle fotovoltaiche.

Nelle giunzioni Schottky, dove il semiconduttore è di tipo n, l'applicazione di una tensione positiva al metallo rispetto al semiconduttore, riduce il suo livello di Fermi. Abbassa la barriera energetica che gli elettroni nel semiconduttore devono superare per entrare nel metallo. Ciò consente un flusso significativo di elettroni dal semiconduttore al metallo, con conseguente rapido aumento della corrente, quando la giunzione è polarizzata in avanti. Quando viene applicata una tensione negativa, la situazione si inverte. Il livello di Fermi del metallo aumenta, rafforzando la barriera contro il flusso di elettroni, dal semiconduttore al metallo. Nonostante ciò, alcuni elettroni possono superare la barriera, generando una piccola corrente di polarizzazione inversa.

Le giunzioni ohmiche si comportano diversamente. A causa dell'assenza di una barriera significativa, anche una leggera tensione positiva può indurre una grande corrente di polarizzazione diretta, consentendo un facile flusso di elettroni dal semiconduttore al metallo. Nella polarizzazione inversa, esiste una barriera minima per il flusso di elettroni dal metallo al semiconduttore, ma questa barriera scompare definitivamente se la tensione di polarizzazione inversa supera alcuni decimi di volt.

Le dinamiche di interazione cambiano con i semiconduttori di tipo p. Il comportamento descritto per i semiconduttori di tipo n, sia nelle giunzioni Schottky che in quelle ohmiche, è invertito. Questa capacità di manipolare il flusso di corrente tramite polarizzazione è essenziale per il funzionamento di molti componenti elettronici, fornendo una base per la funzionalità di un'ampia gamma di dispositivi.