10.9 : Polarização de Junções Metal-Semicondutoras

A polarização de junções metal-semicondutoras envolve a aplicação de uma tensão através da junção. Especificamente, o metal está conectado a uma fonte de tensão, enquanto o semicondutor está aterrado. Esta técnica é essencial para controlar a direção e a magnitude do fluxo de corrente em dispositivos eletrônicos, incluindo diodos, transistores e células fotovoltaicas.

Nas junções Schottky, onde o semicondutor é do tipo n, a aplicação de uma tensão positiva ao metal em relação ao semicondutor reduz seu nível de Fermi. Ele reduz a barreira de energia que os elétrons no semicondutor precisam superar para entrar no metal. Isso permite um fluxo significativo de elétrons do semicondutor para o metal, resultando em um aumento rápido da corrente quando a junção é polarizada diretamente. Quando uma tensão negativa é aplicada, a situação se inverte. O nível de Fermi do metal aumenta, aumentando a barreira contra o fluxo de elétrons do semicondutor para o metal. Apesar disso, alguns elétrons podem superar a barreira, gerando uma pequena corrente de polarização reversa.

As junções ômicas se comportam de maneira diferente. Devido à ausência de uma barreira significativa, mesmo uma ligeira tensão positiva pode induzir uma grande corrente de polarização direta, permitindo fácil fluxo de elétrons do semicondutor para o metal. Na polarização reversa, existe uma barreira mínima para o fluxo de elétrons do metal para o semicondutor, mas essa barreira desaparece efetivamente se a tensão de polarização reversa exceder alguns décimos de volt.

A dinâmica de interação muda com semicondutores do tipo p. O comportamento descrito para semicondutores do tipo n nas junções Schottky e Ôhmica é invertido. Esta capacidade de manipular o fluxo de corrente através de polarização é essencial para a operação de muitos componentes eletrônicos, fornecendo uma base para a funcionalidade de uma ampla gama de dispositivos.