金属と半導体が接触する際のI-V特性は、特にショットキー接触において非常に重要です。この記事では、Ni/p-Siショットキー接触における負電圧印加時の動作について詳しく説明し、その際のグラフの形状についても解説します。
Ni/p-Siショットキー接触の基本
Ni/p-Siショットキー接触は、ニッケル（Ni）金属とp型シリコン（p-Si）半導体が接触することで形成されます。ショットキー接触は、金属と半導体間でエネルギーバリアが形成されるため、I-V特性が特有の形状を示します。
通常、ショットキー接触は金属が半導体のp型領域に接触することで、接合部にバリアができ、特定の電圧条件下で電流が流れやすくなります。この接合部では、電圧の方向に応じて異なる動作が観察されます。
負電圧印加時の負電流の流れ
質問にある通り、Ni/p-Siショットキー接触において負電圧が印加されると、負電流が流れる現象は一般的に観察されます。これは、負のバイアスが半導体内部のキャリア（ホール）を引き寄せ、接合部での電流の流れが促進されるためです。
特に、負電圧が増加するほど、I-V特性のグラフ上で急激に負の電流が増加します。これは、半導体のp型領域におけるキャリアの移動が影響を与えているためです。
正電圧印加時の電流の挙動
一方、正電圧が印加されると、Ni/p-Si接合部での電流がほとんど流れないという現象も一般的です。これは、ショットキー接触におけるバリアが影響しており、金属から半導体へ電子が流れるのを阻害するためです。
そのため、正電圧下では電流が非常に小さく、I-Vグラフ上ではほとんど直線的な挙動を示し、急激な電流の増加は見られません。
ショットキー接触のI-V特性グラフ
Ni/p-Siショットキー接触のI-V特性をグラフに表すと、負電圧側では電流が急激に増加し、正電圧側では電流がほぼ流れない直線的な特性が見られます。このようなI-V曲線は、ショットキー接触の特徴的な動作を示しています。
具体的には、負電圧での電流は指数関数的に増加し、正電圧ではほとんど電流が流れないことがわかります。このような特性は、金属と半導体の間でエネルギーバリアが存在し、キャリアの移動に影響を与えるために生じます。
まとめ
Ni/p-Siショットキー接触におけるI-V特性では、負電圧印加時に負電流が増加し、正電圧印加時にほとんど電流が流れないという挙動が一般的です。この特性は、金属と半導体の接合部で形成されるエネルギーバリアが原因となっており、I-Vグラフではその特有の形状が観察されます。理解を深めることで、ショットキー接触の動作原理や応用に役立てることができます。
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