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24 mars 2011 : Contact Schottky

Le G.E.M. étudie les problèmes de claquage dans les polymères des câbles hautes tensions. Au cours des multiples charges et décharges que subissent ces câbles, des porteurs sont injectés et piègés dans les isolants. Ces charges finissent par constituer des "fils conducteurs" dans le polymère, augmentant l'intensité du champ électrique dans les zones non chargées. Lorsque le champ électrique devient suffisamment élevé, l'isolant claque rendant le câble inutilisable.

En collaboration avec Petru Notingher, j'envisage d'utiliser E.CO.R.C.E. pour modéliser ces phénomènes en utilisant le modèle de piégeage-dépiégeage. D'après Petru, l'injection de charge dans le polymère provient du contact de type Schottky entre le conducteur et l'isolant. Vous trouverez dans ce document les principes de modélisations des contacts ohmiques, Schottky et isolants utilisés dans E.CO.R.C.E.

En fonction des différences des travaux de sortie entre le métal (eΦm) et le semiconducteur (eΦs) le contact peut être ohmique ou redresseur.


Contact redresseur de type n

Considérons un barreau de silicium de 10 μm de longueur dopé avec une densité de donneurs de 1016 cm-3 (type n).
Le travail de sortie de ce matériaux est : eΦs = 4,18 eV.
Le contact de l'anode (coté gauche) est réalisé avec un métal ayant un travail de sortie eΦm = 5 eV et celui de la cathode est un contact ohmique.

Appliquons une différence de potentiel Anode-Cathode de -2V à 1V à ce dispositif. On obtient les résultats :

Distribution du potentiel, des électrons et des trous pour une polarisation Anode-Cathode de -2V
Distribution du potentiel, des électrons et des trous pour une polarisation Anode-Cathode de 0V
Distribution du potentiel, des électrons et des trous pour une polarisation Anode-Cathode de +1V
Courant total en fonction de la polarisation Anode-Cathode

m > eΦs pour un semiconducteur de type n, le contact coté Anode est redresseur.
Vous trouverez ce composant dans les exemples, dispositif : "1D/homojonction/diode_schottky_n", simulation : "rampe".


Contact redresseur de type p

Considérons un barreau de silicium de 10 μm de longueur dopé avec une densité d'accepteurs de 1016 cm-3 (type p).
Le travail de sortie de ce matériaux est : eΦs = 4,96 eV.
Le contact de l'anode (coté gauche) est réalisé avec un métal ayant un travail de sortie eΦm = 4,1 eV et celui de la cathode est un contact ohmique.

Appliquons une différence de potentiel Anode-Cathode de -1V à 2V à ce dispositif. On obtient les résultats :

Distribution du potentiel, des électrons et des trous pour une polarisation Anode-Cathode de -1V
Distribution du potentiel, des électrons et des trous pour une polarisation Anode-Cathode de 0V
Distribution du potentiel, des électrons et des trous pour une polarisation Anode-Cathode de +2V
Courant total en fonction de la polarisation Anode-Cathode

m < eΦs pour un semiconducteur de type p, le contact coté Anode est redresseur.
Vous trouverez ce composant dans les exemples, dispositif : "1D/homojonction/diode_schottky_p", simulation : "rampe".


Contact ohmique de type n

Considérons un barreau de silicium de 10 μm de longueur dopé avec une densité de donneurs de 1016 cm-3 (type n).
Le travail de sortie de ce matériaux est : eΦs = 4,18 eV.
Le contact de l'anode (coté gauche) est réalisé avec un métal ayant un travail de sortie eΦm = 4,1 eV et celui de la cathode est un contact ohmique.

Appliquons une différence de potentiel Anode-Cathode de -2V à 1V à ce dispositif. On obtient les résultats :

Distribution du potentiel, des électrons et des trous pour une polarisation Anode-Cathode de -2V
Distribution du potentiel, des électrons et des trous pour une polarisation Anode-Cathode de 0V
Distribution du potentiel, des électrons et des trous pour une polarisation Anode-Cathode de +1V
Courant total en fonction de la polarisation Anode-Cathode

m < eΦs pour un semiconducteur de type n, le contact coté Anode est ohmique.
Vous trouverez ce composant dans les exemples, dispositif : "1D/homojonction/ohmique_schottky_n", simulation : "rampe".


Contact ohmique de type p

Considérons un barreau de silicium de 10 μm de longueur dopé avec une densité d'accepteurs de 1016 cm-3 (type p).
Le travail de sortie de ce matériaux est : eΦs = 4,96 eV.
Le contact de l'anode (coté gauche) est réalisé avec un métal ayant un travail de sortie eΦm = 5 eV et celui de la cathode est un contact ohmique.

Appliquons une différence de potentiel Anode-Cathode de -1V à 2V à ce dispositif. On obtient les résultats :

Distribution du potentiel, des électrons et des trous pour une polarisation Anode-Cathode de -1V
Distribution du potentiel, des électrons et des trous pour une polarisation Anode-Cathode de 0V
Distribution du potentiel, des électrons et des trous pour une polarisation Anode-Cathode de +2V
Courant total en fonction de la polarisation Anode-Cathode

m > eΦs pour un semiconducteur de type p, le contact coté Anode est ohmique.
Vous trouverez ce composant dans les exemples, dispositif : "1D/homojonction/ohmique_schottky_p", simulation : "rampe".


Alain

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Contact : Alain Michez