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Ohmic Contacts

出處:jinguanxin 發(fā)布于:2007-04-29 09:59:21

為了把固態(tài)器件接入電路,金屬和半導(dǎo)體之間就必須有contacts。這些contacts理論上應(yīng)該是完美的導(dǎo)體,但實(shí)際上他們是有一點(diǎn)電阻的Ohmic contacts。跟rectifying contacts不一樣,這些Ohmic contacts兩個方向都可以很好的導(dǎo)電。

如果半導(dǎo)體物質(zhì)摻雜足夠重的話,Schottky barrier也有Ohmic conduction的特性。摻雜原子的高濃度使耗盡區(qū)薄到載流子能很容易的隧道穿越它。不像普通的齊納二極管,Ohmic contacts能在很低的電壓下支持tunneling。由于載流子能有效的靠隧道穿越繞過Schottky barrier,rectification 就不會發(fā)生。

如果Schottky barrier的接觸電壓能產(chǎn)生表面積累而不是表面耗盡的話,ohmic contact也能形成。在積累的情況下,在半導(dǎo)體的表面形成了一層薄的多數(shù)載流子層。在N型半導(dǎo)體中,這個層由過剩的電子組成。由于金屬是導(dǎo)體,所以無法形成耗盡區(qū)。在金屬的表面就形成一薄層的電荷來對抗硅中積累的載流子。由于Barrier兩邊都沒有耗盡區(qū),防止了contact的電壓微分,且任何外加電壓也會幫助載流子穿過結(jié)。因為載流子能往兩個方向運(yùn)動,所以這種Schottky barrier形成的是Ohmic contacts而不是整流后的一個方向。

實(shí)際中,rectifying contacts出現(xiàn)在輕摻雜硅,ohmic contacts出現(xiàn)在重?fù)诫s硅。Ohmic 導(dǎo)通的真正原理不重要,因為本質(zhì)上所有的Ohmic contacts的表現(xiàn)都一樣。只有當(dāng)在contact下有一薄層重?fù)诫s硅時輕摻雜硅區(qū)才能被ohmically contacted。如果一層重?fù)诫s硅用來和某種適當(dāng)?shù)慕饘傧到y(tǒng)聯(lián)合,就能得到低于50Ω/μm 接觸電阻。在大多數(shù)應(yīng)用中,這個電阻太小了,所以它可以被忽略。

異相物質(zhì)之間的任何結(jié)都有一個相當(dāng)于物質(zhì)work function之間差值的接觸電壓。這對ohmic contacts和PN結(jié)和rectifying Schottky bariers都成立。如果所有的contacts和結(jié)都保持在同樣的溫度,那么所有閉環(huán)周圍的接觸電壓之和等于0。然而接觸電壓是溫度的強(qiáng)函數(shù)。如果其中的一個結(jié)相對于其他結(jié)處于不同的溫度下,接觸電壓就會有所漂移,且接觸電壓之和也不會再等于0。這個熱電效應(yīng)對集成電路設(shè)計重大的影響。

.17是一個兩邊都接觸鋁的N型硅。如果在它的一頭加熱,由于兩個接觸電壓之間的不匹配就會產(chǎn)生一個可測量的電壓。這個電壓通常是0.1-1.0V/℃(8 輕摻雜硅有比較高的Seebeck電壓;這些值來自于Widlar,et al., p.79.)許多集成電路都需要在一毫伏或兩毫伏之內(nèi)的電壓匹配,所以即使小溫度差也足夠?qū)е码娐饭收稀?BR>740)this.width=740" border=undefined>
.17 如果兩個接觸端處于不同的溫度,那么因為thermoelectric效應(yīng)可以測量到一個凈電壓。


  
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