Metall-Halbleiter-Kontakt 2
Das folgende Applet zeigt das Bänderdiagramm eines Metall-Halbleiter-Kontaktes bei Anlegen einer äußeren elektrischen Spannung U zwischen Metall und Halbleiter. Dabei kann gewählt werden, ob es sich um einen Schottky-Kontakt oder einen ohmschen Kontakt handelt und ob ein n- oder p-dotierter Halbleiter verwendet werden soll.
Man sieht:
- Fall 1: Schottky-Kontakt mit n-typ Halbleiter
Ist die angelegte Spannung U positiv, verschiebt sich das Ferminiveau Wfm im Metall gemäß W = -q·U nach unten, was zu einer entsprechenden Verbiegung der Bänder führt. Dadurch wird die Potentialbarriere kleiner, so dass Elektronen (blau dargestellt) vom Halbleiter in das Metall gelangen können. Wird die Spannung weiter erhöht, sinkt die Barriere immer mehr ab und der Elektronenstrom kann entsprechend zunehmen.
Ist die Spannung U hingegen negativ, so verschiebt sich das Ferminiveau Wfm im Metall nach oben und die Potentialbarriere für Elektronen erhöht sich, so dass praktisch keine Elektronen vom Halbleiter in das Metall gelangen können, d.h. es kann kein Strom fließen. Trägt man das beschriebene Strom-Spannungsverhalten auf, zeigt der untersuchte Übergang im Wesentlichen ein diodenähnliches Verhalten.
- Fall 2: Ohmscher Kontakt mit n-typ Halbleiter
Es ist keine Potentialbarriere vorhanden, die einen Elektronenstrom verhindern könnte. Somit können bei positiver Spannung U Elektronen praktisch ungehindert vom Halbleiter ins Metall und bei negativer Spannung vom Metall in den Halbleiter gelangen. Der Strom wird dabei nur vom ohmschen Widerstand der neutralen Bahngebiete begrenzt.
Für einen p-dotierten Halbleiter gelten analoge Überlegungen, wobei die Eigenschaften des Kontaktes in diesem Fall durch die sich an der Valenzbandkante Wv bewegenden Löcher (rot dargestellt) bestimmt werden. In diesem Zusammenhang sei daran erinnert, dass die Ladungsträger stets bestrebt sind, den Zustand niedrigster Energie anzunehmen. Löcher streben im Bänderdiagramm also nach oben und Elektronen nach unten.