DIODO SCHOTTKY. Si tratta del più semplice dispositivo unipolare, in cui cioè la corrente è legata esclusivamente ai portatori maggioritari.

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1 OO SCHOTTKY Si tratta dl più smplic dispositivo unipolar, in cui cioè la corrnt è lgata sclusivamnt ai portatori maggioritari. livllo dl vuoto q q s E Fm q m E Fs E Fm q( m -) q( m - s )= bi E Fs prima dopo q = affinità lttronica q = lavoro di strazion

2 q( m -) q( m - s )= bi E Fm E Fs q( m -) = q Bn barrira Schottky (V) accumulo di lttroni libri E qn w w E qn x x W E max Si qn Si W -E max W 2 Si ( Vbi V ) qn

3 CAPACTA SVUOTAMENTO Q sc qn W 2 q N V V [C/cm 2 ] Si bi C dq dv W sc Si [F/cm 2 ] BARRERA SCHOTTKY La barrira q( m -) = q Bn prnd il nom di barrira Schottky, d è indipndnt dalla polarizzazion dal drogaggio. mtallo/si Ni Al Pt Cr PtSi q Bn (V)

4 polarizzazion invrsa q( m -) q( m - s )+=q(v bi +V) E Fm E Fs allargamnto dlla rgion di c.s. aumnto dlla barrira S --> M W polarizzazion dirtta E Fm q( m -) W q( m - s )-=q(v bi -V) E Fs rstringimnto dlla rgion di c.s. riduzion dlla barrira S --> M

5 E Fm q Bn E Fs ovvro: n CARATTERSTCA -V EL OO SCHOTTKY ms V=0 s i N sm C q q( m - s )= bi ms è la corrnt dirtta dal mtallo al smiconduttor, costituita dagli lttroni provninti dal smiconduttor. All quilibrio ms = - sm All intrfaccia si ha: i -E Fs = q Bn quindi gli lttroni all intrfaccia sono: n s N C E ci E E E q m s c Fs N m Fs s N C N q Bn bi Assumndo l corrnti attravrso la giunzion proporzionali al numro di lttroni prsnti: MS SM A N bi in cui A è una costant L corrnti ms sm sono indott trmicamnt (mission trmo-lttronica) (N.B.: N C è la dnsità dgli stati fficac in B.C.)

6 polarizzazion dirtta sm E Fm ms q( m -) W q( m - s )-=q(v bi -V) E Fs + - L applicazion di una polarizzazion dirtta riduc la barrira dal lato dl smiconduttor favorndo il passaggio di lttroni da S a M, squilibrando così l corrnti. La corrnt ch si manifsta è data da: in cui: MS o SM A N A N bi q V bi V ara A N A T 2 bi q Bn o 1 A* = 110 (n-si) o 32 (p-si) [A K -2 cm -2 ] (costant fficac di Richardson)

7 CARATTERSTCHE ESSENZAL EL OO SCHOTTKY Bassa tnsion di soglia ( V) Funzionamnto pr portatori maggioritari Assnza di capacità di diffusion Elvata vlocità di commutazion Smplicità di ralizzazion Schottky PN Carattristica invrsa di tipo soft Bassa tnsion di brakdown invrso Elvata ricombinazion suprficial (la giunzion è in suprfici) Sottil strato di ossido all intrfaccia Elvato fattor di idalità V

8 la ralizzazion di contatti di anodo catodo di un diodo p-n potrbb portar alla crazion di giunzioni rttificanti in sri al diodo stsso q( m -) q( m -) E F mtallo smiconduttor mtallo

9 GUNZON M-S OHMCHE (CONTATT OHMC) Un contatto ohmico è carattrizzato dalla sua rsistnza di contatto. Nl caso di una giunzion M-S: R C V 1 V 0 q A T 2 q Bn 1 k qa T q Bn Pr avr R C 0 dv ssr quindi Bn molto piccolo (valori ngativi molto grandi crrbro una giunzion al contrario). l caso idal è il contatto nutro: Contatti in cui m < s sono ancora ohmici (ntro crti limiti) q m livllo dl vuoto q q s assnza di rcs (su silicio n) E Fm Qusto si puo ottnr solo con un limitato numro di combinazioni mtallo-smiconduttor (difficilmnt con l alluminio, ad smpio).

10 contatti ohmici M-S si basano quindi sull attravrsamnto dlla rcs da part di portatori pr fftto tunnl. Utilizzando smiconduttori dgnri, la rcs si assottiglia al punto ch l fftto dlla barrira di potnzial divnta trascurabil (W infrior a 2 nm) E Fm q( m -) q( m - s )= bi E Fs carattristica idal di un contatto ohmico carattristica ral di un contatto ohmico n ++ mtallo V n

11 OO GUNN (transfrrd lctron dvic, J.B. Gunn, BM 1962) E costituito da una rgion di GaAs opportunamnt drogata contattata pr mzzo di contatti ohmici. Utilizza la particolar dipndnza dlla vlocità dgli lttroni nl GaAs dal campo lttrico pr ottnr una rgion di funzionamnto in cui la conduttanza diffrnzial è ngativa. g d =d/dv<0 Qusta proprità vin sfruttata pr ottnr amplificatori d oscillatori a frqunz lvatissim (100 GHz) i S G L g d V i o Vo contatto ohmico n + GaAs n-gaas contatto ohmico n + GaAs i s è il gnrator di sgnal, G L è il carico. i s ha una componnt continua ch fissa il punto di funzionamnto.

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13 i s Scglindo opportunamnt i s G L, è possibil impostar il punto di funzionamnto nlla zona in cui g d <0 Vo V i s ±i s Piccol variazioni di i s possono indurr ampi variazioni di Vo. l guadagno di corrnt dll amplificator è: Vo A i V i i o s i o io i d G L G V L o V g in cui G L + g d può tndr a 0 o d V o GL G g L d

14 Uso dl diodo Gunn com oscillator (f maggiori di 10 GHz fino ai THz) i s Pr G L = - g d, Ai è infinito d il circuito ntra in oscillazion in quanto sistono infiniti punti di intrszion fra l du carattristich. V Si tratta di un oscillator ch non prvd un circuito risonant. ntrprtazion fisica E E L E H E L E H Fas 1 l campo lttrico E è uniform suprior al campo critico Fas 2 L ingrsso di un gruppo di lttroni dal contatto dtrmina la nascita di du zon con divrso campo lttrico Fas 3 Pr fftto di E H il gruppo di lttroni rallnta smpr più, dunqu si compatta man mano ch procd vrso dstra.

15 E L E H Fas 4 Quando il gruppo di lttroni raggiung l anodo si manifsta un aumnto dlla corrnt. l campo torna ad ssr uniform pari al valor inizial. l procsso riprnd. l tmpo impigato dagli lttroni pr raggiungr l anodo è ch è dunqu il priodo dll oscillazion T L vm

16 E E prima dopo Essndo la V applicata costant, gli intgrali di du campi lttrici dvono coincidr.