La structure Métal-Semiconducteur

Introduction

Effets de surface

Le contact Métal-Semiconducteur

La diode SCHOTTKY

Le contact ohmique

Conclusions Exercices


La structure Métal-Semiconducteur - 5.4 La diode SCHOTTKY.

La diode SCHOTTKY exploite l'effet redresseur que peut présenter une structure M-SC. Les premières diodes à l'état solide (diodes des postes à galène) étaient de ce type et furent découvertes par F. BRAUN en 1874.

5.4.1. La diode SCHOTTKY non polarisée.

La barrière Métal-Semiconducteur.

Considérons une structure M-SC 'N' avec  qm > qs .Nous avons vu que :
  • dans le sens Métal --->SC il existe : rel509
  • dans le sens SC--->Métal il existe : rel510

On suppose que :

  • Le dopage ND du semiconducteur est constant.
  • La surface S de la structure est plane.
  • La ZCE d'épaisseur W est totalement dépourvue de porteurs majoritaires.
  • La densité d'états de surface est négligeable.

Pour calculer l'épaisseur W on part de la loi de POISSON:

On intègre en tenant compte que le champ électrique est nul hors de la ZCE : E(W) = 0.

rel512

en intégrant le champ électrique sur toute la longueur W de ZCE on trouve:

rel513 (µm.)

la présence de la zone de la ZCE génère une capacité statique :

rel514 (pF.)

Passage des porteurs à l'interface.

RICHARDSON et DUSHMANN ont montré que le courant d'émission I0 d'une cathode métallique (travail de sortie  qs  ),  situé dans le vide, de surface S, portée à la température T est donné par la relation :

rel515

avec : rel516constante de RICHARDSON .

http://schof.colorado.edu/~bart/book/msthermi.htm

courant émission métal-->SC

Courant émission métal---> SC

Dans le cas d'une barrière M-SC, par analogie, on peut exprimer le courant d'émission du métal vers le semiconducteur par la relation :
rel517 (µA.)

avec R* = R(mn/m0).

Pour cela on tient compte que l'électron pour quitter le métal doit franchir une barrière qb  (au lieu de qm ) et il se retrouve dans le semiconducteur (masse effective mn au lieu de m0 : masse dans le vide)

La structure n'étant pas polarisée, elle n'est traversée par aucun courant, donc le courant d'émission du métal ---> SC est compensé par un courant de diffusion du SC ---> métal engendré par les électrons de la BdC qui ont réussi à franchir la barrière de potentiel (qVb) créée par la ZCE.

 La barrière métal-semiconducteur 'N' où qm > qs  présente à l'interface du côté SC une ZCE. A l'équilibre thermodynamique (sans polarisation) il existe un courant dû à l'émission d'électrons du métal vers le SC exactement compensé par un courant dû à la diffusion d'électrons du SC vers le métal. Dans cette structure, un seul type de porteurs intervient : les majoritaires, c'est un composant unipolaire.

Théorème de la Voie Royale : Sur la Voie Royale de la Connaissance, les savants ne font que s'embourber un peu plus loin que les autres.


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Dernière mise à jour : le 30 mars, 2004 Auteur : Bernard BOITTIAUX