10.9 : انحياز الوصلات المعدنية وأشباه الموصلات

يتضمن انحياز تقاطعات أشباه الموصلات المعدنية تطبيق الجهد عبر الوصلة. على وجه التحديد، يتم توصيل المعدن بمصدر الجهد، في حين يتم تأريض أشباه الموصلات. هذه التقنية ضرورية للتحكم في اتجاه وحجم تدفق التيار في الأجهزة الإلكترونية، بما في ذلك الثنائيات والترانزستورات والخلايا الكهروضوئية.

في تقاطعات شوتكي، حيث يكون أشباه الموصلات من النوع n، فإن تطبيق جهد موجب على المعدن نسبة إلى شبه الموصل يقلل من مستوى فيرمي. إنه يقلل من حاجز الطاقة الذي تحتاج الإلكترونات الموجودة في أشباه الموصلات إلى التغلب عليه للانتقال إلى المعدن. يتيح ذلك تدفقًا كبيرًا للإلكترونات من أشباه الموصلات إلى المعدن مما يؤدي إلى زيادة التيار بسرعة عندما تكون الوصلة متحيزة للأمام. وعندما يتم تطبيق جهد سلبي، ينعكس الوضع. يرتفع مستوى فيرمي للمعدن، مما يعزز الحاجز ضد تدفق الإلكترونات من شبه الموصل إلى المعدن. يمكن لعدد قليل من الإلكترونات التغلب على الحاجز على الرغم من ذلك، مما يولد تيارًا متحيزًا عكسيًا طفيفًا.

تتصرف الوصلات الأومية بشكل مختلف. نظرًا لعدم وجود حاجز كبير، حتى الجهد الإيجابي الطفيف يمكن أن يحفز تيارًا متحيزًا للأمام كبيرًا، مما يسمح بتدفق الإلكترون بسهولة من شبه الموصل إلى المعدن. في الانحياز العكسي، يوجد حاجز أدنى لتدفق الإلكترون من المعدن إلى شبه الموصل، ولكن هذا الحاجز يختفي بشكل فعال إذا تجاوز جهد الانحياز العكسي بضعة أعشار فولت.

تتغير ديناميكيات التفاعل مع أشباه الموصلات من النوع p. يتم عكس السلوك الموصوف لأشباه الموصلات من النوع n في كل من تقاطعات شوتكي وأوميك. تعد هذه القدرة على معالجة تدفق التيار من خلال الانحياز أمرًا ضروريًا لتشغيل العديد من المكونات الإلكترونية، مما يوفر أساسًا لوظائف مجموعة واسعة من الأجهزة.