Краткие теоретические сведения

Свойства контакта определяются переходным сопротивлением, возникающим между контактирующими материалами.

Различают три основные группы электрических контактов:

- линейные (омические) контакты обладают очень малым сопротивлением. Они не искажают форму сигнала. Их BAX линейна и они являются неинжектирующими;

- нелинейные (выпрямляющие) контакты обладают малым сопротивлением в пропускающем направлении и очень большим – в запорном. Их BAX нелинейна;

- инжектирующие контакты обладают способностью к инжекции неосновных носителей заряда только в одном направлении.

Рассмотрим факторы и процессы, определяющие свойства переходного сопротивления образующегося контакта.

Между электронами проводимости и ионами решетки кристалла имеются определенные силы связи, поэтому потенциальная энергия этих электронов намного меньше энергии свободных электронов в вакууме. Следовательно, электроны в кристалле находятся в потенциальной яме, для выхода из которой необходимы затраты энергии по преодолению сил, действующих на них со стороны кристалла. Энергию E=A, которую нужно сообщить электрону, чтобы он покинул кристалл, называют работой выхода электрона. Эту энергию электрон может приобрести за счет внутренней тепловой энергии самого кристалла или же под действием внешней энергии.

Для характеристики работы выхода используют термодинамическую (изотермическую) работу выхода, отсчитываемую от уровня Ферми (рис. 3).

При образовании контакта происходит преимущественный переход электронов из материала с меньшей работой выхода в материал, в котором работа выхода больше. В обычных условиях обмен электронами между контактирующими материалами производится за счет внутренней тепловой энергии. При плотном контакте, когда напротив заполненных энергетических уровнен одного материала находятся свободные уровни другого материала, переход электронов может осуществляться также посредством туннельного эффекта. При T=0 К такой способ обмена электронами является единственно возможным.

Рис. 3. Определение термодинамической работы выхода А:

а- для случая металла; б – для полупроводника n-типа;

в- для полупроводника n-типа.