質問
2020/05/30 01:09

電子物性工学

n型半導体と金属のオーミック接触による様子についてのしつもんです。
接触後、伝導体の下に正孔が出来るのは、何故でしょうか?

電験二種 電験一種


回答 3 件
イルカ PRO 電験二種
回答
2020/05/30 14:05

一応、少しネットで調べただけなので本当に合っているかわかりませんが、とりあえず解答します。
(間違っている部分がある場合はコメントなどお願いします!!)

解答としては、超薄い欠乏層があるから方向性を決定する壁となる電位差が生じてしまう。もしくは、n型半導体はそれ以前に正孔が接続する前にすでに大量にあるからだと考えられます。

1.オーミック接続とは?
オームから来ている言葉なので、半導体なのにまるで抵抗のような特性を示すような接続方法の事を言います。
順方向、逆方向が限りなく0に近いということです!!
順方向、逆方向は欠乏層によって生じる電位によって発生します。
2.電子と孔子の移動方法
pn接続はご存の通りだと思いますが、これとほぼ一緒なんですよね。
pは電子が少ないpositiveなので、孔子が移動すると考えてok
nは電子が多いnegativeなので、電子が移動すると考える
移動した場合、p,nの境界面では、pでは孔子がnに移動してしまうので「負電荷」になる。
逆に、nでは電子がpに移動してしまうので、「正電荷」になる。(広がって行く)
これにより、電位差が生じます。
で、これは角砂糖がコーヒーに溶けていく拡散の現象とほぼ同じで濃度(フェルミ準位がp,n)で等しくなるまで続く!!

補足:フェルミ準位というのは、電子がどのエネルギー準位にいるのかを予想したもので、要約するとエネルギーが高い方から低い方に行って安定したと考えていいでしょう。

3.pが金属に変わった金属n結合もほとんど同じであるということができるでしょうね。

これには、普通のダイオードのように方向性があるショットキー接触と
方向性を限りなく無くしたオーミック接触というものがあるそうです。

参考文献
http://hooktail.sub.jp/solid/PNI-typeSemiconductor-intermediate/
http://www.osakac.ac.jp/labs/matsuura/japanese/lecture/1996/Handotai/shot/shot.html

まずは、復習として、pn接触で考えてみます。金属n接触も場合によっては似たような特性を示すので、何か関連がありそうです


イルカ PRO 電験二種
2020/05/30 16:02

すいません

序盤の、
もしくは、n型半導体はそれ以前に正孔が接続する前にすでに大量にあるからだと考えられます
の文章意味不明ですね。

n型半導体では、価電子帯から電子が飛び出て伝導体に行きます

に直してください。。

あとn型半導体は、電子の方が孔子よりも多いという説明の方がいいですね。

https://ja.m.wikipedia.org/wiki/%E4%BE%A1%E9%9B%BB%E5%AD%90%E5%B8%AF


ガウス太郎 現役の工学部電気電子工学科B4
2020/05/30 23:09

n型半導体は、価電子帯にある電子が伝導体に行くのではなく、ドナー準位にある電子が伝導帯に行くと思います


ガウス太郎 現役の工学部電気電子工学科B4
2020/05/30 23:12

価電子帯にある電子が伝導体に行くのは、励起された時じゃないですか?


イルカ PRO 電験二種
2020/05/31 00:23

そうですね!申し訳ないです。
正直電子物性あんまり得意ではなくて、、
以後気を付けます


イルカ PRO 電験二種
2020/05/31 00:35

そうですね、n型半導体はドナー準位からですね。真性半導体とごっちゃになっていましたね

参考になるところだけ上手く抜き取って欲しいですm(_ _)m


ガウス太郎 現役の工学部電気電子工学科B4
2020/05/31 02:30

いえいえ、いつも考えて頂きありがとうございます

苦手分野をわざわざ調べて頂き、大変感謝しております😊

自分でも考えながら、参考にさせて頂きます。

イルカ PRO 電験二種
回答
2020/05/30 14:07

次に、金属とn結合ですがこんな感じのイメージになるかと思います。(たぶん)
この図は、オーミック接触ですね!

イルカ PRO 電験二種
回答
2020/05/30 14:09

以下エネルギー順位の図です。フェルミ準位が等しくなるように考えます!


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