एक प्रकार का डायोड होता है जिसे स्कोटी डायोड कहा जाता है, जो मूल रूप से एक धातु-अर्धचालक जंक्शन है, इसलिए यह प्रश्न उठाता है कि आप किसी डायोड को नहीं, बल्कि किसी भी अर्धचालक उपकरण के साथ धातु का संपर्क कैसे बनाते हैं।
इसका उत्तर यह है कि धातु-अर्ध जंक्शन कुछ परिस्थितियों में डायोड व्यवहार क्यों प्रदर्शित करता है। पहले हमें धातु और एन-प्रकार और पी-प्रकार अर्धचालकों के बीच अंतर को जल्दी से देखने की जरूरत है।
धातुएं इलेक्ट्रॉन राज्यों का एक निरंतर बैंड हैं। इलेक्ट्रॉन निचले राज्यों में रहना पसंद करते हैं, इसलिए यह छायांकित भूरे क्षेत्र के साथ दिखाया गया है। लाल रेखा औसत ऊर्जा स्तर (फर्मी स्तर) को इंगित करती है जो धातु में मूल रूप से इलेक्ट्रॉनों के साथ "पूर्ण" है। फिर एक बच ऊर्जा है जहां इलेक्ट्रॉन अब संरचना के लिए बाध्य नहीं हैं - वे मुक्त हो जाते हैं। इसे कार्य फ़ंक्शन रूप में दिखाया गया है ।ϕm
अर्धचालकों के लिए, बैंड थोड़ा अलग हैं। बीच में एक गैप होता है जहां इलेक्ट्रॉनों को रहना पसंद नहीं होता है। संरचना को वैलेंस बैंड में विभाजित किया जाता है जो आमतौर पर इलेक्ट्रॉनों से भरा होता है, और चालन बैंड जो आमतौर पर खाली होता है। कितना अर्धचालक डोप हो जाता है, इसके आधार पर, औसत ऊर्जा बदल जाएगी। एन-प्रकार में, अतिरिक्त इलेक्ट्रॉनों को चालन बैंड में जोड़ा जाता है जो औसत ऊर्जा को ऊपर ले जाता है। पी-प्रकार के इलेक्ट्रॉनों में वैलेंस बैंड से हटा दिया जाता है, औसत ऊर्जा को नीचे ले जाता है।
जब आपके पास धातु और अर्धचालक क्षेत्रों के बीच एक असतत जंक्शन होता है, तो सरल शब्दों में यह बैंड संरचना के झुकने का कारण बनता है। जंक्शन पर धातु से मेल खाने वाले सेमीकंडक्टर वक्र में ऊर्जा बैंड। नियम केवल यह है कि फर्मी ऊर्जा संरचना में मेल खाना चाहिए, और बच ऊर्जा स्तर जंक्शन पर मेल खाना चाहिए। इस बात पर निर्भर करता है कि बैंड कैसे निर्धारित करेगा कि क्या और एक इनबिल्ट एनर्जी बैरियर फॉर्म (एक डायोड) है।
कार्य समारोह का उपयोग करके ओमिक संपर्क
यदि धातु में एक एन-प्रकार अर्धचालक की तुलना में अधिक कार्य है, तो अर्धचालक के बैंड इसे पूरा करने के लिए ऊपर की ओर झुकते हैं। यह कंडक्शन बैंड के निचले किनारे को एक संभावित अवरोध (डायोड) पैदा करने का कारण बनता है जिसे इलेक्ट्रॉनों को धातु में अर्धचालक के कंडक्शन बैंड से प्रवाह करने के लिए दूर करना होगा।
इसके विपरीत यदि धातु में n- प्रकार अर्धचालक की तुलना में कम कार्य होता है, तो अर्धचालक के बैंड इसे पूरा करने के लिए नीचे झुकते हैं। यह बिना किसी अवरोध के परिणाम देता है क्योंकि इलेक्ट्रॉनों को धातु में जाने के लिए ऊर्जा प्राप्त करने की आवश्यकता नहीं होती है।
एक पी-प्रकार अर्धचालक के लिए, विपरीत सच है। धातु में एक उच्च कार्य होना चाहिए जो अर्धचालक क्योंकि पी-प्रकार की सामग्री में बहुमत वाहक वाल्व बैंड में छेद करते हैं, इसलिए इलेक्ट्रॉनों को धातु से अर्धचालक में बाहर निकलने की आवश्यकता होती है।
हालांकि, इस प्रकार के संपर्क का उपयोग शायद ही कभी किया जाता है। जैसा कि आप टिप्पणियों में बताते हैं, इष्टतम वर्तमान प्रवाह डायोड में हमें जो चाहिए, उससे विपरीत है। मैंने इसे पूर्णता के लिए शामिल करने के लिए चुना, और एक शुद्ध ओमिक संपर्क की संरचना और एक स्कूटी डायोड संपर्क के बीच अंतर को देखने के लिए।
टनलिंग का उपयोग करके ओमिक संपर्क
अधिक सामान्य तरीका Schottky प्रारूप (जो एक अवरोध बनाता है) का उपयोग करता है, लेकिन बाधा को बड़ा करने के लिए - अजीब लगता है, लेकिन इसका सच है। जब आप अवरोध को बड़ा करते हैं, तो यह पतला हो जाता है। जब अवरोध काफी पतला होता है, तो क्वांटम प्रभाव खत्म हो जाता है। इलेक्ट्रॉन मूल रूप से अवरोध के माध्यम से सुरंग बना सकते हैं और जंक्शन अपने डायोड व्यवहार को खो देता है। नतीजतन, हम अब एक ओमिक संपर्क बनाते हैं।
एक बार जब इलेक्ट्रॉन बड़ी संख्या में सुरंग बनाने में सक्षम होते हैं, तो मूल रूप से अवरोध एक प्रतिरोधक पथ से अधिक कुछ नहीं होता है। इलेक्ट्रॉन बैरियर के माध्यम से, यानी धातु से अर्ध तक, या अर्ध से धातु तक दोनों तरह से सुरंग बना सकते हैं।
अवरोध को संपर्क के आसपास के क्षेत्र में सेमीकंडक्टर को अधिक भारी डोपिंग द्वारा उच्च किया जाता है जो बैंड में मोड़ को बड़ा होने के लिए मजबूर करता है क्योंकि धातु और अर्धचालक के बीच फर्मी स्तर में अंतर बड़ा हो जाता है। यह बदले में अवरोध को कम करता है।
पी-प्रकार के साथ भी ऐसा ही किया जा सकता है। टनलिंग वेलेंस बैंड में अवरोध के माध्यम से होती है।
एक बार जब आपके पास सेमीकंडक्टर के साथ ओहमिक कनेक्शन होता है, तो आप बस कनेक्शन बिंदु पर एक धातु बांड पैड जमा कर सकते हैं, और फिर उन लोगों को डायोड धातु पैड (एसएमडी) या पैरों (थ्रू-होल) के लिए तार बांड दे सकते हैं।