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Contact
Métal Semi-conducteur
Diode Schottky
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Contact Métal/SC:
diode Schottky
- Plusieurs
applications:
- Interconnexions
- Contact
Ohmique
- Diode
à barrière Schottky
- Survol
des jonctions Isolant/SC
- État
de l’art
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Les interconnexions
- Actuellement,
6 à 8 niveaux de métal sur les « puces » (=> 10)
- Problèmes
:
- Retards
du signal
- Échauffement
- Compatibilité/
diffusion avec le dispositif
- Utilisation
croissante de la technologie « cuivre ».
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Les interconnexions
- Matériau
à faible constante diélectrique « low
k »
- Résistivité
les plus faibles possibles : filière
Cu
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Diode Schottky
- Quelques
définitions (2!)
- Travail
de sortie : Le travail de sortie est l’énergie qu’il faut
fournir à un électron dans le métal pour l’extraire du métal.
On l’appellera
et son unité sera l’électronvolt. Il est définit comme la différence
entre le niveau de vide et le niveau de Fermi dans le métal.
- Affinité
électronique :l’affinité électronique qui est la différence
d’énergie entre le niveau de vide et la bande de conduction BC.
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Diode Schottky
- Formation
du contact:
- Ici
- Apparition
d’une barrière énergétique pour les électrons du métal :
- Apparition
d’une barrière énergétique pour les électrons du SC :
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Contact ohmique
ou redresseur ?
Semi-conducteur
type n
« ohmique »
« redresseur »
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Contact ohmique
ou redresseur ?
Semi-conducteur
type p
« ohmique »
« redresseur »
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Contact ohmique
ou redresseur ?
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Contact ohmique
ou redresseur ?
- Mais
présence d’états d’interface qui change le problème « simpliste »
ci dessus
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Diode Schottky:
états d’interfaces
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Contacts
Ohmiques
- « arrivée »
des interconnexions sur le dispositifs.
- Un
contact ohmique:
- Pas
de chute de potentiel
- résistance
au courant la plus faible possible
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Contacts
Ohmiques
- réalisation
d’un contact ohmique
- Il
faut sur-doper le SC à l’interface
- Le
courant passe essentiellement par effet « tunnel ».
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Caractéristiques
Capacité – Tension C(V).
- Résultats
identiques à une jonction P+N:
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Courant
dans une diode Schottky :I(V)
- Plusieurs
mécanismes responsables du courant:
- Courant
thermo-ionique
- Courant
tunnel
(SC fortement dopé)
- Différence
fondamentale par rapport diode PN:
- Courant
direct courant de majoritaires
!!
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Courant
dans une diode Schottky :I(V)
Courant
thermoionique:
les électrons qui arrivent à
franchir la
barrière e(Vbi-V) forment ce courant:
avec
Soit encore
:
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Courant
dans une diode Schottky :I(V)
- On
peut montrer (Singh) que le flux d’électrons franchissant la barrière
de potentiel est
où
est la vitesse moyenne des électrons .
- Le
courant d’électrons du semi-conducteur vers le métal est alors simplement
donné par :
- Si
la tension de polarisation est nulle, il y a équilibre entre le courant
M -> SC et le courant SC -> M, le courant est nul.
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Courant
dans une diode Schottky :I(V)
- Si
on polarise le système, IMS
= cte = IS
et le courant est donné par:
Ce qui se réécrit
( dans la statistique de MB):
constante de
Richardson
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Courant
dans une diode Schottky :I(V)
- L’autre
composante majeure du courant:
- L’effet
tunnel (cas de diode fortement dopée)
avec
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Circuit
équivalent en petits signaux
- Éléments
du circuit équivalent:
- Résistance
série de la diode
- Capacité
« géométrique » de la diode
Cs
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Comparaison
PN vs Schottky
Diode
p-n
Diode
schottky
Courant inverse
fct des
majoritaires
=> forte
dépendance
en température
Courant direct
fct des
minoritaires
injectés depuis
les régions
n et p
Nécessité
de polariser le
« dispo »
pour mise en
.conduction
Commutation
contrôlée par
la recombinaison
(disparition)
des porteurs
minoritaires
Courant direct
fct des
majoritaires
Tension de
mise en
conduction
faible
Commutation
contrôlée par
Thermalisation
des électrons
Injectés =>
qq pico-secondes
Courant inverse
fonction de majoriaires qui « saute » la barrière
dépence en température plus faible
