LM2574M-5.0

   实际情况中,当具有不同费米能级的两种材料接触时,自由载流子将从一种材料向另一种 材料流动,直到平衡条件建立为止。也就是说直到两种材料的费米能级形成一条直线,即接触界面处电子费米能级相等。这样的结果,使两个材料界面的一侧形成空间正电荷,另一侧形成空间负电荷,于是构成偶电层。偶电层产生的结果是建立了一个电场,以阻止自由载流子从一个材料至另一个材料的进一步净流动。从热力学角度讲,虽然自由电子在两个方向的流动始终存在,但是,此过程的程度很小。且达到平衡时,两个方向载流子移动在数量上相等,即在热平衡条件下统计上的净流动为零。

    图2.78⑶为金属和n型半导体形成电接触时,电子从n型半导体向金属流动而形成的偶电层分布情形。可以看出,金属表面由于电子的流人而带负电,半导体则由于电子的流出而带正电。金属内部的空间电荷(电子)是非常薄的一层,通常认为是表面上的单电荷层,该电荷与半导体内部的电荷(空穴)在数量上相等但符号相反。因为半导体中自由载流子密度比金属中小很多,这些等量的电荷在半导体内部的分布范围较宽,形成了宽度为的偶电层。该偶电层产生的指向金属表面的静电场,将显著改变金属表面的静电势%虫口图2,Ts(b)所示。沿艿方向远离金属表面时,静电势升高,对n型半导体表面的电子而言能量将降低。即该偶电层使电子离开n型半导体表面进人真空需要的能量增加。对于金属而言,表面带负电荷的偶电层使金属表面电子的能量增加,其进人真空需要的能量减小,金属功函数减小Δ￠,其大小可以用经典静电势理论表示图2.78 (a)金属电极与n型半导体接触时由于半导体表面电子向金属表面的流动而产生的偶电层电荷分布:金属表面为负电荷,半导体表面为正电荷;