Ohmscher-Kontakt – Material getrennt betrachten
Material Eigenschaften – N-Halbleiter
Beim Ohmschen-Kontakt mit N-Halbleiter ist die Fermi-Energie des Metalls höher als die Fermi-Energie des N-Dotierten Halbleiter.
Das bedeutet, die Austrittsarbeit des Metalls ist geringer als die des Halbleiters.
Wm < Wh
Material Eigenschaften – P-Halbleiter
Beim Ohmschen-Kontakt mit P-Halbleiter ist die Fermi-Energie des Metalls niedriger als die Fermi-Energie des P-Dotierten Halbleiter.
Das bedeutet, die Austrittsarbeit des Metalls ist größer als die des Halbleiters.
Wm > Wh
Thermische Gleichgewicht – Ohmscher-Kontakt
Nun werden Metall und Halbleiter zusammengebracht.
Metall + N-Halbleiter
Dies hat zur Auswirkung, dass Elektronen vom Metall in den N-Halbleiter übergehen – sie diffundieren in den N-Halbleiter.
Grund hierfür ist, dass die Austrittsarbeit des Metalls geringer ist als die des Halbleiters.
Hierdurch sinkt das Bändermodell des Metalls ab und das Bändermodell des N-Halbleiter steigt an.
Die Fermi-Niveaus gleichen sich an.
Die Elektronen bewegen sich vom Metall in den N-Halbleiter. Dies führt zu einer Anreicherung von Elektronen an der Grenze.
(Hinweis: Anders als beim Schottky-Kontakt entsteht hier keine Verarmungszone, sondern eine Anreicherung).
Der N-Halbleiter lädt sich gegenüber dem Metall negativ um die Spannung Uk auf. Diese Spannung verhindert, dass weitere Elektronen vom Metall in den N-Halbleiter diffundieren.
Metall + P-Halbleiter
Beim Zusammenfügen beider Materialien gehen Löcher vom Metall in den P-Halbleiter über. Konkreter ausgedrückt, lösen sich Elektronen im P-Halbleiter, gehen in das Metall über und hinterlassen im P-Halbleiter freie Löcher.
Hierdurch verschiebt sich das Bändermodell des Metalls nach oben. Das Bändermodell des P-Halbleiters verschiebt sich nach unten.
Solange bis die Fermi-Niveaus auf dem gleichem Level sind.
Die Löcher bewegen sich, wie beschrieben, vom Metall in den P-Halbleiter. Somit kommt es zu einer Anreicherung von Löcher an der Grenze.
(Hinweis: Anders als beim Schottky-Kontakt entsteht hier keine Verarmungszone, sondern eine Anreicherung).
Der P-Halbleiter lädt sich gegenüber dem Metall positiv um die Spannung Uk auf. Diese Spannung verhindert, dass weitere Löcher vom Metall in den P-Halbleiter diffundieren.
Anlegen einer äußeren Spannung – Ohmscher-Kontakt mit N-Halbleiter
Wird an den Übergang eine äußere Spannung angelegt, so fließt ein Strom durch den Ohmschen Kontakt.
Dies ist unabhängig von der Polarität.
Sprich – egal wie rum man die Spannungquelle anlegt, fließt immer ein Strom.
Warum dies so ist, schauen wir uns im Folgenden an.
Positive Spannung an Ohmschen Kontakt mit N-HL
Negative Spannung an Ohmschen Kontakt mit N-HL
Positive Spannung an Ohmschen Kontakt mit P-HL
Negative Spannung an Ohmschen Kontakt mit P-HL