Физика полупроводниковых приборов - Зи С.М.
Скачать (прямая ссылка):
увеличивается при увеличении температуры, в то время как скорость vsi
уменьшается. Минимальная величина U соответствует температуре, при
которой влияние обоих механизмов сравнивается.
Напряжение насыщения Usat равно:
U sat- ф sL-\-1iRc, ( 67 )
где (§"- электрическое поле, соответствующее началу насыщения скорости;
\RC-'-остаточиое сопротивление, связанное с наличием контактов. В
идеальном ограничителе UBat равно нулю. В реальных ограничителях Usat
должно быть настолько мало, насколько эго возможно.
Наклон gi возникает благодаря двум эффектам: во-первых, скорость дрейфа
электронов и в режиме насыщения не остается совершенно постоянной, во-
вторых, благодаря инжекции носителей возникает поверхностная утечка.
Соответствующее сопротивление, как -это следует из гл. 5, определяется
выражением
L2
2e,vslA
'Пробивное напряжение обусловливается ударной ионизацией в проводящем
канале. Электрическое поле возрастает примерно линейно от отрицательного
контакта к положительному, достигая у положительного контакта
максимальной величины Q р. Напряжение пробоя равно:
Ub ^ Qb-L. (68)
где (g p/2 - среднее поле в канале. Для германия ?р при пробое достигает
величины 1,5 • 10й в/см.
Напряжение пробоя равно 20 в при длине канала 3 мкм. .
Экспериментальные данные ма
для германиевого ограничителя тока с геометрией, показанной на .
рис. 28, приведены на рис. 29. На рис. 29,а приведены вольт-ампер-ные
характеристики при комнат- 1
ной температуре. Видно, что ток достигает насыщения при напряжении около
2 в, а пробой происходит при напряжении около Рис. 29.
Экспериментальные
18 в, что хорошо согласуется с данные для структуры, пока-
ожидаемыми величинами. На занной на рис. 28.
рис. 29,6 Показана температурная а - вольт-амперная характеристи-
зависимость тока стабилизации li ка: б - температурная зависимость
(при 2 в), причем минимальная стабилизируемого тока (при 2 в)
величина тока соответствует температуре около 120 °С. Диоды с
ограничением скорости могут работать на более высоких частотах, чем
полевые диоды, поскольку толщина обедненного слоя у первых может быть
сделана значительно большей для одного и того же уровня токов, чем у
соответствующих полевых диодов. Следовательно, шунтирующая емкость у
диодов, работающих на принципе ограничения скорости, меньше, чем входная
емкость полевых диодов.
/У)
ЧАСТЬ III
ПРИБОРЫ, ОСНОВАННЫЕ НА КОНТАКТЕ МЕТАЛЛ - ПОЛУПРОВОДНИК И ТОНКОПЛЕНОЧНЫЕ
ПРИБОРЫ
ГЛАВА ВОСЬМАЯ
ПРИБОРЫ НА ОСНОВЕ СТРУКТУРЫ
МЕТАЛЛ - ПОЛУПРОВОДНИК
9 1. Введение
Первые исследования структур металл - полупроводник обычно приписывают
Брауну (Л. 1], обнаружившему в 1874 г. зависимость общего сопротивления
от полярности приложенного напряжения и от конкретных условий на
поверхности. Практическое использование выпрямляющих свойств точечного
контакта началось с 1904 г. '[Л. 2]. В 1931 г. Вильсон (Л. 3] построил
теорию переноса Наряда в полупроводниках, основой которой послужила
зонная теория твердых тел. Впоследствии эта теория была применена к
контактам металл - полупроводник.
В 1938 г. Шоттки [Л. 4] высказал предположение, что потенциальный барьер
образуется неподвижным пространственным зарядом полупроводника, а не за
счет возникновения между металлом и полупроводником промежуточного
химического слоя. Такой барьер известен как барьер Шоттки. В '1938 г.
Мотт 1[Л. 5] также выдвинул соответствующую теорию для прижимных
контактов, носящую название барьера Мотта. Эти основные теории и история
развития выпрямляющих контактов металл -¦ полупроводник были изложены
Хенишем [Л. 6] в .1957 г. в его книге "Полупроводниковые выпрямители".
В связи с важностью использования этих контактов для целей выпрямления
тока в СВЧ-схемах, а также в связи с их научным значением для выяснения
фундаментальных физических аспектов исследования контактов металл -
полупроводник проводились весьма экстенсивно. В последнее время
воспроизводимые и близкие к идеальным контакты металл - полупроводник
создаются с помощью современной транзисторной и усовершенствованной
вакуумной технологии (Л. 29а].
В § 2 сначала рассматривается эффект Шоттки. Образование энергетического
барьера между металлом и полупроводником будет описано в § 3. Параграф 4
посвящен теории .переноса носителей заряда. В § 5 описываются способы
измерения высоты барьеров с помощью вольт-амперных и вольт-фарадиых
характеристик, а также с помощью фотоэлектрических методов. В § 6
рассматриваются различные возможности использования контактов металл -
полупроводник, включая транзистор с шунтированным коллектором *, полевой
1 Т. е. транзистор с коллекторным переходом, шунтированным диодом Шоттки.
транзистор " лавиино-пролетный диод. Обсуждению ба-рьера Мотта, точечным
выпрямляющим контактам и омическим контактам посвящен § 7. В конце главы
будет дано краткое описание диодов с ограничением тока пространственным
зарядом
2. Эффект Шоттки
В системе "металл - вакуум" минимальная энергия, необходимая для перехода
