ปัจจุบันเข้าสู่ไดโอดอย่างไร

ฉันคิดว่าฉันเข้าใจมากขึ้นหรือน้อยลงว่าไดโอดเซมิคอนดักเตอร์สามัญทำงานอย่างไร: คริสตัลเจือในพื้นที่ที่แตกต่างกัน, การสูญเสียของผู้ให้บริการที่พวกเขาพบ, bla bla bla

อย่างไรก็ตามไดโอดจริงที่หนึ่งสร้างวงจรด้วยไม่ได้จบลงด้วยบิตของซิลิกอนที่ไม่มีขอบและ p-doped พวกมันเป็นแพ็คเกจเซรามิก / พลาสติกเล็ก ๆ พร้อมกับแผ่นโลหะที่ยื่นออกมาจากปลาย ยังไงก็เถอะความต้องการในปัจจุบันต้องผ่านระหว่างตัวนำโลหะและสารกึ่งตัวนำภายใน

และมีปัญหา ถ้าฉันเข้าใจสิ่งต่าง ๆ อย่างถูกต้องโลหะน่าจะเป็นวัสดุ n-carrier ขั้นสุดท้าย - อะตอมทุกอันในโครงร่างประกอบอิเล็กตรอนอย่างน้อยหนึ่งตัวเข้ากับวงนำ เมื่อเราติดตะกั่วโลหะบนปลาย p-doped ของเซมิคอนดักเตอร์เราควรจะได้รับ pn-junction อีกอันหนึ่งซึ่งไปในทิศทางที่ผิดสำหรับกระแสไปข้างหน้าไหล

ส่วนประกอบทั้งหมดมาได้อย่างไรในทิศทางไปข้างหน้าอยู่แล้ว?

มันเป็นแค่เรื่องของการทำให้พื้นที่ของอินเทอร์เฟซของโลหะซิลิคอนมีขนาดใหญ่จนกระแสการรั่วไหลย้อนกลับโดยรวมของทางแยก p / โลหะมีค่ามากกว่ากระแสไปข้างหน้าที่เราต้องการให้ไดโอดทั้งตัวทำ (ฉันจินตนาการจำนวนมากของโลหะและซิลิคอนที่มีการเชื่อมโยงกันอย่างประณีตสำหรับวงจรเรียงกระแสแบบหลายแอมป์) หรือมีอย่างอื่นเกิดขึ้น?

มีไดโอดชนิดหนึ่งที่เรียกว่า Schottky diode ซึ่งเป็นชุมทางเซมิคอนดักเตอร์ที่ทำด้วยโลหะดังนั้นจึงทำให้เกิดคำถามขึ้นคุณทำอย่างไรกับรูปแบบการสัมผัสโลหะกับอุปกรณ์เซมิคอนดักเตอร์ใด ๆ ไม่ใช่แค่ไดโอด

คำตอบอยู่ที่สาเหตุที่ชุมทางโลหะกึ่งจัดแสดงพฤติกรรมไดโอดในบางสถานการณ์ ก่อนอื่นเราต้องดูความแตกต่างอย่างรวดเร็วระหว่างโลหะและเซมิคอนดักเตอร์ชนิด n และ p-type

$\phi_m$

สำหรับสารกึ่งตัวนำนั้นมีความแตกต่างกันเล็กน้อย มีช่องว่างตรงกลางที่อิเล็กตรอนไม่ชอบ โครงสร้างถูกแบ่งออกเป็นวงเวเลนซ์ซึ่งโดยทั่วไปจะเต็มไปด้วยอิเล็กตรอนและวงตัวนำที่ว่างเปล่า พลังงานเฉลี่ยจะเปลี่ยนไปขึ้นอยู่กับว่าเซมิคอนดักเตอร์ได้รับสารเจือปนเท่าใด ในประเภท n อิเล็กตรอนเพิ่มเติมจะถูกเพิ่มเข้าไปในแถบการนำไฟฟ้าซึ่งจะทำให้พลังงานเฉลี่ยสูงขึ้น ใน p-type อิเล็กตรอนจะถูกลบออกจากวงวาเลนซ์ทำให้พลังงานโดยเฉลี่ยลดลง

เมื่อคุณมีทางแยกที่ไม่ต่อเนื่องระหว่างภาคโลหะและภูมิภาคเซมิคอนดักเตอร์ในแง่ง่ายมันทำให้เกิดการดัดของโครงสร้างวงดนตรี แถบพลังงานในเส้นโค้งเซมิคอนดักเตอร์เพื่อให้ตรงกับโลหะที่ทางแยก กฎง่ายๆคือพลังงานของ Fermi จะต้องตรงกันทั่วทั้งโครงสร้างและระดับพลังงานของการหลบหนีจะต้องตรงกันที่ทางแยก ขึ้นอยู่กับว่าวงโค้งงอจะเป็นตัวกำหนดว่าและสิ่งกีดขวางพลังงานแบบ inbuilt (ไดโอด) หรือไม่

ติดต่อ Ohmic โดยใช้ฟังก์ชั่นการทำงาน

หากโลหะมีฟังก์ชั่นการทำงานสูงกว่าเซมิคอนดักเตอร์ชนิด n วงดนตรีของเซมิคอนดักเตอร์จะงอขึ้นเพื่อให้ตรงกับมัน สิ่งนี้ทำให้ขอบล่างของแถบการนำไฟฟ้าสูงขึ้นทำให้เกิดสิ่งกีดขวางที่อาจเกิดขึ้น (ไดโอด) ซึ่งจะต้องเอาชนะเพื่อให้อิเล็กตรอนไหลจากแถบการนำของเซมิคอนดักเตอร์เข้าไปในโลหะ

ในทางกลับกันถ้าโลหะมีฟังก์ชั่นการทำงานที่ต่ำกว่าเซมิคอนดักเตอร์ชนิด N วงดนตรีของเซมิคอนดักเตอร์จะโค้งงอลงเพื่อให้ตรงกับมัน ส่งผลให้ไม่มีสิ่งกีดขวางเนื่องจากอิเล็กตรอนไม่จำเป็นต้องได้รับพลังงานเพื่อเข้าไปในโลหะ

สำหรับเซมิคอนดักเตอร์ชนิด p ตรงกันข้ามจะเป็นจริง โลหะจะต้องมีฟังก์ชั่นการทำงานที่สูงกว่าซึ่งเซมิคอนดักเตอร์เพราะในวัสดุชนิด p ผู้ให้บริการส่วนใหญ่เป็นรูในวงเวเลนซ์ดังนั้นอิเล็กตรอนต้องไหลจากโลหะออกสู่เซมิคอนดักเตอร์

อย่างไรก็ตามผู้ติดต่อประเภทนี้ไม่ค่อยได้ใช้ ในขณะที่คุณชี้ให้เห็นในความคิดเห็นกระแสที่เหมาะสมที่สุดนั้นตรงกันข้ามกับสิ่งที่เราต้องการในไดโอด ฉันเลือกที่จะรวมไว้เพื่อความสมบูรณ์และเพื่อดูความแตกต่างระหว่างโครงสร้างของการติดต่อแบบโอห์มมิกบริสุทธิ์และการติดต่อไดโอดแบบ Schottky

การสัมผัสแบบ Ohmic โดยใช้ Tunneling

วิธีที่ใช้กันทั่วไปมากขึ้นคือการใช้รูปแบบ Schottky (ซึ่งเป็นอุปสรรค) แต่จะทำให้สิ่งกีดขวางใหญ่ขึ้น - ฟังดูแปลก แต่จริง เมื่อคุณทำให้สิ่งกีดขวางใหญ่ขึ้นมันจะบางลง เมื่อสิ่งกีดขวางนั้นเล็กพอผลของควอนตัมก็จะเข้ามาแทนที่ อิเล็กตรอนสามารถผ่านอุโมงค์ผ่านกำแพงและทางแยกสูญเสียพฤติกรรมไดโอด ด้วยเหตุนี้เราจึงได้สร้างที่อยู่ติดต่อของ Ohmic

เมื่ออิเล็กตรอนสามารถเจาะอุโมงค์เป็นจำนวนมากสิ่งกีดขวางนั้นก็จะไม่มีอะไรมากไปกว่าเส้นทางต้านทาน อิเล็กตรอนสามารถขุดอุโมงค์ทั้งสองทางผ่านสิ่งกีดขวางเช่นจากโลหะถึงกึ่งหรือจากกึ่งสู่โลหะ

สิ่งกีดขวางนั้นถูกทำให้สูงขึ้นโดยการเติมสารกึ่งตัวนำมากขึ้นในบริเวณรอบ ๆ ที่สัมผัสซึ่งบังคับให้โค้งงอในแถบนั้นใหญ่ขึ้นเนื่องจากความแตกต่างในระดับ Fermi ระหว่างโลหะและเซมิคอนดักเตอร์นั้นใหญ่ขึ้น สิ่งนี้จะส่งผลให้สิ่งกีดขวางแคบลง

เช่นเดียวกันกับ P-type อุโมงค์เกิดขึ้นผ่านสิ่งกีดขวางในแถบเวเลนซ์

เมื่อคุณมีการเชื่อมต่อแบบโอห์มมิกกับเซมิคอนดักเตอร์คุณสามารถฝากแผ่นโลหะบอนด์เข้ากับจุดเชื่อมต่อจากนั้นจึงทำการผูกลวดเหล่านั้นกับแผ่นโลหะไดโอด (SMD) หรือขา (ผ่านรู)

ผู้ติดต่อที่คุณอ้างถึงนั้นเป็นที่รู้จักกันในชื่อ ohmic contact ในอุตสาหกรรมและเป็นส่วนสำคัญและยากของการแปรรูปเซมิคอนดักเตอร์ บางคนบอกว่าศิลปะมากกว่าวิทยาศาสตร์อย่างน้อยก็ในทางปฏิบัติ

คุณพูดถูกว่าการสัมผัสสารกึ่งตัวนำโลหะอย่างง่ายก่อให้เกิดทางแยก PN หรือที่รู้จักกันในชื่อชุมทางชอตกี้ซึ่งเป็นสิ่งที่ไม่พึงประสงค์ในเซมิคอนดักเตอร์ไปยังส่วนต่อประสานตัวนำ

เพื่อให้ได้มาซึ่งธรรมชาติ Schottky ของรอยต่อกึ่งโลหะต่อโดยปกติแล้วเซมิคอนดักเตอร์มักจะถูกเจืออย่างหนักในการติดต่อที่ตั้งใจไว้เพื่อให้พื้นที่พร่องมีขนาดเล็กมาก ซึ่งหมายความว่าการขุดอุโมงค์อิเล็กตรอนแทนที่จะเป็นฟิสิกส์ชุมทาง "ปกติ" เป็นกลไกการขนส่งอิเล็กตรอนที่สำคัญในการสัมผัสแบบโอห์มมิก

ประการที่สองโลหะสัมผัสที่เรียกว่าโลหะทรานซิชันจะถูกสะสมและอัลลอยด์ที่อุณหภูมิสูงขึ้นในซิลิคอนที่บริเวณที่สัมผัส โลหะทรานซิชันจะขึ้นอยู่กับชนิดของเซมิคอนดักเตอร์ แต่มักใช้อลูมิเนียม, ไทเทเนียม - ทังสเตนและซิลิไซด์สำหรับสารกึ่งตัวนำซิลิกอน