전류는 어떻게 다이오드로 유입됩니까?

나는 일반적인 반도체 다이오드의 작동 방식을 어느 정도 이해하고 있다고 생각한다. 크리스탈은 다른 지역에서 다르게 도핑되었고, 그들이 만나는 캐리어 고갈, bla bla bla.

그러나, 회로를 구성하는 실제 다이오드는 n- 도핑 및 p- 도핑 실리콘의 비트로 끝나지 않는다. 금속 리드 가 거의없는 세라믹 / 플라스틱 패키지입니다 . 어떻게 든 전류가 금속 리드와 반도체 내부 사이를 통과해야합니다.

그리고 문제가 있습니다. 내가 올바르게 이해한다면, 금속은 궁극적 인 n- 캐리어 물질 이어야합니다. 격자의 모든 원자는 하나 이상의 전자를 전도대에 기여합니다. 우리는 반도체의 p- 도핑 된 단부 상에 금속 리드를 부착 할 때, 우리는 다른 PN 접합의 진행에 하나 얻을한다고 잘못된 방향 순방향 전류가 흐르기한다.

어쨌든 전체 구성 요소가 어떻게 앞으로 진행될 수 있습니까?

p / 금속 접합의 총 역 누설 전류가 전체 다이오드가 전달하는 순방향 전류보다 클 정도로 실리콘-금속 인터페이스의 면적을 크게하는 것입니까? (다중 암페어 정류기를 위해 대량의 미세하게 맞물린 금속 및 실리콘을 상상하고 있습니다). 아니면 다른 일이 있습니까?

쇼트 키 다이오드 (Schottky Diode)라고하는 다이오드 유형이 있는데, 기본적으로 금속-반도체 접합부이므로 다이오드뿐만 아니라 반도체 장치와 어떻게 금속 접촉을 형성하는지에 대한 의문이 제기됩니다.

해답은 일부 상황에서 금속-반 접합이 다이오드 동작을 나타내는 이유에 있습니다. 먼저 우리는 금속과 n 형 반도체와 p 형 반도체의 차이점을 빠르게 살펴볼 필요가 있습니다.

$\phi_m$

반도체의 경우 밴드가 약간 다릅니다. 중간에는 전자가 싫어하는 틈이 있습니다. 구조는 일반적으로 전자로 가득한 원자가 대역과 전형적으로 비어있는 전도 대역으로 분할된다. 반도체가 얼마나 많이 도핑되는지에 따라 평균 에너지가 변경됩니다. n 형에서는 평균 에너지를 위로 올리는 추가 전자가 전도대에 추가됩니다. p 형 전자에서는 원자가 대역에서 전자가 제거되어 평균 에너지가 아래로 이동합니다.

금속과 반도체 영역 사이에 별도의 접합부가있는 경우 간단한 용어로 밴드 구조가 구부러집니다. 반도체 곡선의 에너지 밴드는 접합부에서 금속의 에너지 밴드와 일치합니다. 규칙은 단순히 Fermi 에너지가 구조물 전체에서 일치해야하고 탈출 에너지 레벨이 정션에서 일치해야한다는 것입니다. 밴드가 어떻게 구부러 지는가에 따라 내장 에너지 장벽 형태 (다이오드)가 결정됩니다.

일 함수를 이용한 옴 접촉

금속이 n 형 반도체보다 높은 일 함수를 갖는 경우, 반도체의 밴드는이를 충족시키기 위해 위로 구부러진 다. 이는 전도 밴드의 하부 에지가 상승하여 전자가 반도체의 전도 밴드로부터 금속으로 흐르기 위해 극복되어야하는 전위 장벽 (다이오드)을 야기한다.

반대로, 금속이 n 형 반도체보다 일 함수가 낮은 경우, 반도체의 밴드는 그것을 충족시키기 위해 구부러진 다. 전자는 금속에 들어가기 위해 에너지를 얻을 필요가 없기 때문에 장벽이 없습니다.

p 형 반도체의 경우 그 반대입니다. 금속은 p 형 물질에서 다수의 캐리어가 원자가 대역의 홀이기 때문에 반도체가 반도체보다 높은 일 함수를 가져야하므로 전자가 금속에서 반도체로 흘러 나와야합니다.

그러나 이러한 유형의 접촉은 거의 사용되지 않습니다. 의견에서 지적했듯이 최적의 전류 흐름은 다이오드에서 필요한 것과 반대입니다. 나는 완전성을 위해 그것을 포함하고 순수한 옴 접촉의 구조와 쇼트 키 다이오드 접촉의 차이점을보기로했다.

터널링을 사용한 옴 접촉

보다 일반적인 방법은 쇼트 키 형식 (방벽을 형성 함)을 사용하는 것이지만 방벽을 더 크게 만드는 것입니다. 장벽을 더 크게 만들면 더 얇아집니다. 장벽이 충분히 얇 으면 양자 효과가 이어집니다. 전자는 기본적으로 장벽을 통해 터널링 할 수 있으며 접합부에서 다이오드 동작을 잃습니다. 결과적으로, 우리는 이제 옴 접촉을 형성합니다.

전자가 다수로 터널링 할 수있게되면, 장벽은 기본적으로 저항 경로에 지나지 않습니다. 전자는 장벽을 통해 즉 금속에서 반으로 또는 반에서 금속으로 양방향으로 터널링 할 수 있습니다.

금속과 반도체 사이의 페르미 레벨의 차이가 커지기 때문에 밴드 주변의 벤드를 더 크게하는 접촉부 주변의 영역에 반도체를 더 많이 도핑함으로써 장벽이 높아진다. 결과적으로 장벽이 좁아집니다.

P 형에서도 마찬가지입니다. 터널링은 원자가 밴드의 장벽을 통해 발생합니다.

반도체와 옴 연결을 한 후에는 연결점에 금속 본드 패드를 부착 한 다음 다이오드 금속 패드 (SMD) 또는 레그 (스루 홀)에 와이어 본드를 와이어 본딩 할 수 있습니다.

귀하가 언급하는 접점은 업계에서 옴 접점으로 알려져 있으며 반도체 처리 야금의 중요하고 종종 어려운 측면입니다. 어떤 사람들은 적어도 실제로는 과학보다 예술을 더 많이 말할 것입니다.

간단한 금속-반도체 접촉은 일반적으로 쇼트 키 접합으로 알려진 PN 접합을 형성하는 것이 맞으며, 이는 반도체와 도체 인터페이스에서 바람직하지 않습니다.

반 금속 접합의 고유 한 쇼트 키 특성을 극복하기 위해, 일반적으로 반도체는 고갈 영역을 매우 작게 유지하기 위해 의도 된 접점에 크게 도핑됩니다. 이것은 "정상"접합 물리학보다는 전자 터널링이 옴 접촉에서 중요한 전자 수송 메커니즘이라는 것을 의미합니다.

둘째로, 전이 금속 (transition metal)이라 불리는 특정 접촉 금속은 접촉 영역에서 실리콘으로 승온에서 증착되고 합금되며, 이는 궁극적으로 접촉에 결합되는 본드 와이어와 양호한 옴 접촉을 형성하도록 작용한다. 전이 금속은 반도체의 유형에 크게 의존하지만 알루미늄, 티타늄-텅스텐 및 실리사이드는 실리콘 반도체에 일반적으로 사용됩니다.