Juncao Metal Semicondutor

UNIVERSIDADE EDUARDO MONDLANE

FACULDADE DE CIÊNCIASDEPARTAMENTO DE FÍSICA

Física dos Semicondutores e Dispositivos semicondutores

Por: Belarmino MatsinheMaio ,2012

Sequência de Apresentação

- Introdução- Explanação do tema- Considerações finais- Bibliografia consultada

Física dos semicondutores e dispositivos semicondutores

Introdução

o objectivo do tema é descrever em linhas gerais a junção metil-semicondutor, bem como os mecanismos de sua polarização, para tal, a partir de uma pesquisa bibliogra foi possivel sublinhar que:


Introdução

Os dispositivos semicondutores desempenham um papel fundamental

nos sistemas eletrônicos. Além de controlar valores elevados de potência é necessário que haja um bom rendimento destes dispositivos,


Introdução

aumentando a eficiência dos equipamentos para o melhor aproveitamento da energia elétrica. Portanto eh importante o estudo destes dispositivos.assim sendo, explana-se asseguir um destes dispositivos – juncao metil semicondutor.


Junção Metal - Semicondutor

Explanação junções de metal e semicondutor são em geral diodos, chamados diodos schottky, são obtidos pela deposição, por evaporação ou por meios químicos, de uma camada metálica sobre a superfície de um semicondutor.

Fig.1 dispositivo e o símbolo eléctrico usual



Explanação O estudo da junção metal-semicondutor pode ser feito através do diagrama de bandas de energia dos sólidos, conforme a fig. 2, mostra o aspecto do diagramade bandas do contato metal e semicondutor ideais.

Fig.2 Diagrama de bandas de energia



Explanação A figura mostra que a função trabalho do metal ( ) é maior que a função trabalho do semicondutor ( = (χ + Ec) ou ainda, o nível de Fermi do semicondutor está em um nível mais alto de energia que o nível de Fermi do metal.



m

s


Explanação Fig.2 Diagrama de bandas de energia


Neste caso, antes do contato físico ser estabelecido, os eléctrões do semicondutor estão em um nível de energia mais alto que os eléctrões do metal.




Quando os materiais são ligados, o sistema busca a situação de equilíbrio, onde os eléctrões do semicondutor e do metal ficam num mesmo nível de energia, igualando os níveis de Fermi dos materiais.




Quando os materiais são ligados, o sistema busca a situação de equilíbrio, onde os eléctrões do semicondutor e do metal ficam num mesmo nível de energia, igualando os níveis de Fermi dos materiais.


Explanação

Nesta região há uma concentração menor de eléctrões do que no substrato, resultando numa inclinação das bandas de energia, de valência e de condução, na região de depleção.




fig5a) semicondutor n Fig.5a) semicondutor p



Explanação

quanto maior for a função trabalho do metal, maior será a altura da barreira de potencial do metal para o semicondutor formada, pois os níveis de Fermi dos materiais ficam mais afastados.

Eq. 1 e Eq.2 repectivamente


MBn

)( Mg

Bp q

E


Explanação Fig.6 Diagr. de ∆E p/SC real


No caso da junção metal-semicondutor real, existem estados na superfície do semicondutor e possuem um nivel neutro 𝝓, provenientes de defeitos cristalográficos.


Explanação fig.6 Diagr. de ∆E p/SC real e eq.3


• g• B q• E• φ = −φ

Assim a altura da barreira de potencial é dada pela equação 3, Neste caso o nível de Fermi é fixo no nível φo e a altura da barreira de potencial é independente da função trabalho do metal.

0 q

EgB

POLARIZAÇÃO DA JUNÇÃO METAL SEMICONDUTOR

Explanação fig.7.Polarização direta da junção


Quando uma tensão é aplicada na junção, ocorre uma mudança no valor da altura da barreira de potencial do semicondutor para o metal (Vj).




Para a polarização directa, VJ diminui, aumentando a quantidade de electrões com energia suficiente para passar do semicondutor para o metal.




a corrente elétrica na junção aumenta rapidamente com a tensão aplicada, devido ao aumento do fluxo de electrões do semicondutor para o metal.


Explanação fig.7.Polarização reversa da junção


Para este caso, a energia necessária para os electrões do semicondutor vencerem a barreira de potencial aumenta e a quantidade de electrões com esta energia diminui.




Desta maneira, a quantidade de electrões que fluem do semicondutor para o metal com energiasuficiente para vencer esta barreira de potencial é muito pequena.




com o aumento da tensão reversa aplicada na junção ocorre a diminuição da altura da barreira de potencial (φB), aumentando o valor dacorrente reversa.




A densidade de estados na superfície do semicondutor e a presença de uma camada semi-isolante de óxido ou outro contaminante na junção,


Explanação Eq.4 altura da barreira


entre semicondutor e metal não reagente, (Al, Au e outros), influenciam no valor da altura da barreira de potencial (φB). A altura da barreira de potencial pode ser calculada pela equação.

i

s

i

s

MssMB

d

ndq

EE

..

)...2

1(

))(1(

1

0

Considerações Finais

o objetivo principal deste trabalho foi atingido com o estabelecimento e explanação da sequência de apresentação, confirmando processos teóricos , podemos citar:

1. as junções metil semicondutor são rectificadores.


Considerações Finais

2. durante o processo de oxidação, degrada-se as características retificadoras da junção.


BibliográfiaFísica dos semicondutores e dispositivos semicondutores

BIBLIOGRAFIA CONSULTADA

Livros/Artigos

1. Pablo Rodrigo de Sousa.(2003). Estudo de Processo de fabricão de Diodo Schottky. UEC.Brasil

2. João Campos .(2008).Semicondutores e Nanoestruturas. FCTUC.

BIBLIOGRAFIA CONSULTADA

Livros/Artigos

1. Pablo Rodrigo de Sousa.(2003). Estudo de Processo de fabricão de Diodo Schottky. UEC.Brasil

2. João Campos .(2008).Semicondutores e Nanoestruturas. FCTUC.

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