금속-반도체 접합(영어: Metal-semiconductor junction)은 금속 물질과 반도체의 접합을 말한다. 금속과 반도체의 물성에 따라 옴 접합과 쇼트키 접합이라는 두 가지의 다른 형태로 나타난다.
쇼트키 접합[편집 | 원본 편집]
쇼트키 접합(영어: Schottky contact)은 금속-반도체 접합 소자에 가해준 전압과 전류가 비례하지 않는 경우이다. n형 반도체의 경우, 금속의 일함수가 반도체의 일함수보다 클 때([math]\displaystyle{ \Phi_m \gt \Phi_s }[/math]) 발생한다(p형 반도체일 경우 반대).
반도체의 일함수가 작다는 말은 반도체의 자유전자들의 에너지가 높다는 뜻으로, 접합시 반도체에 금속으로 전자가 흘러 평형을 이룬다. 이에 따라 반도체의 페르미 준위는 낮아지게 되며, 반도체의 에너지 띠가 아래로 휘게 된다. 이로 인해 반도체와 금속 접합부에 에너지 장벽이 생기게 되어 전자의 흐름을 방해한다.
쇼트키 접합을 이루는 상태에서 순방향 바이어스(금속에 (+), n형 반도체에 (-))를 거는 경우 에너지 장벽이 낮아져 전류가 잘 흐르게 되며, 이때 전류는 전압에 지수함수 관계로 나타난다. 역방향 바이어스(금속에 (-), n형 반도체에 (+))를 걸었을 경우에는 에너지 장벽이 더 높아지고, 전압에 거의 관계없이 아주 작은 전류가 흐르게 된다.
옴 접합[편집 | 원본 편집]
옴 접합(영어: Ohmic contact)은 금속-반도체 접합 소자에 가해준 전압과 전류가 비례(옴의 법칙)하는 경우를 말한다. n형 반도체의 경우, 금속의 일함수가 반도체의 일함수보다 작을 때([math]\displaystyle{ \Phi_m \lt \Phi_s }[/math]) 발생한다(p형 반도체일 경우 반대).
쇼트키 접합과는 반대로 접합 형성시 금속에서 반도체로 전자가 흘러 평형을 이루고, 반도체의 페르미 준위가 높아지며 에너지 띠가 위로 휜다. 이 경우에는 쇼트키 접합과는 달리 전자의 흐름을 가로막는 장벽이 생기지 않기 때문에 금속과 같이 옴의 법칙을 따라 전류가 흐르게 된다.