2004年06月29日

ショットキーバリア

やっぱり電流の式の導出はどうしようかと思っている。どうしても結構いっぱい式が出てくるし、そんなの教科書見ればいいわけだしねえ。まあ、気がむいたらやろう。

で、今回は以前AlのSinterプロセスででてきたショットキーバリアダイオードの話をする。

簡単にいうと、金属と半導体を接触させると、電子の拡散が起こり、空乏層が生じるんだけど、そのときにエネルギー障壁ができて、その障壁をショットキーバリアというのだ。このバリアを大きくしたり小さくしたりと変化させることにより、ダイオード特性が出る(正確に言うとちょっと違うがまあいいだろう)。

以下の図を見てもらおう。

ショットキーバリア

まず、上図左側のように金属と半導体を用意する。このときの半導体としてはn型半導体とする(p型の場合も同じように考えていくとわかる)。

そして、これらを接触させると上図右側のようになって、n型半導体に空乏層が生じる。もともと空乏層の領域にあった電子は金属側に拡散している。

このときのバンド図は左下図である。PN接合のときと同じように、Efが一致するためにバンドが曲がるのである。そして図のEsbがショットキーバリアの障壁の高さである。

これがどうしてダイオードになるかを軽く説明しよう。金属側から半導体側にはEsbのエネルギー障壁によって電子は移動できない。だからこっち方向にはどうあがいても電流は流れない。

逆に半導体側から金属側には、ほっておいたらバンドの曲がりによる空乏層部分のエネルギー障壁があるから電子は移動できないが、ここに順バイアスをかけることによって、空乏層を縮め障壁も低くなるから電子が移動できるようになる。これが下中図の状態で、このときには金属側から半導体側に電流が流れることになる。

下左図は逆バイアスの例で、空乏層はさらに広がり、半導体側のバンドの曲がりはさらに大きくなっている。このように逆バイアスの場合はどうあがいても電子は移動できず、電流は流れない。

こんなわけで、ショットキーバリアもダイオード特性を示すわけである。ちなみにAlのSinterプロセスではこのショットキーコンタクトをオーミックコンタクトというものに直す作業をしていて、具体的にはショットキーバリアのところを金属側にくにゃって曲げるような形になる。するともともとEsbであった障壁が見事に垂れ下がって乗り越えられる程度の障壁になるのだ。

とまあ、こんな感じ。次回もなんか別のダイオードの話にしようかな。
posted by ピッコロ大魔王 at 09:20| Comment(0) | TrackBack(0) | 物理 | このブログの読者になる | 更新情報をチェックする
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