Структура і властивості контакту метал-напівпровідник в першу чергу залежать від взаємного положення рівнів Фермі. Це визначає, в яку речовину відбуватиметься переважний перехід електронів відразу після утворення контакту. Якщо рівень Фермі, наприклад, в напівпровіднику, розташований вище ніж в металі, то ймовірність заповнення електронами будь-якого рівня з енергією Е в напівпровіднику більше, ніж цього ж рівня в металі. Тому електрони з рівнів енергії в напівпровіднику будуть переходити на більш вільні рівні енергії в металі.
На рис. 6.25 показані зонні діаграми металу і напівпровідника n-типу до і після утворення контакту.
Нехай рівень Фермі металу ЕFM лежить нижче рівня Фермі напівпровідника EFП. тобто ФМ> ФП. Для того, щоб електрон перейшов з металу на дно зони провідності ЄС. він повинен подолати потенційний бар'єр
Електрони ж з напівпровідника беспрепят-ного можуть переходити в метал. Тому в перший момент зіткнення потік електронів з напівпровідника перевищує потік електронів з металу. В результаті метал в області контакту набуває негативний заряд. У напівпровіднику виникає позитивний об'ємний нерухомий заряд іонізованих атомів донорної домішки. В контакті виникає електричне поле ЄК. яке перешкоджає переходу електронів з напівпровідника в метал. Спрямований потік електронів матиме місце до тих пір, поки рівні Фермі в системі не зрівняються. При цьому рівень Фермі в напівпровіднику зміщується вниз щодо рівня Фермі металу. Енергетична діаграма контакту прийме вид, показаний на рис. В системі встановлюється термодинамічна рівновага, що характеризується контактною різницею потенціалів VК і рівністю струмів термоелектронної емісії.
Але в даному випадку термоелектронна емісія відбувається не в вакуум, а з напівпровідника в метал і з металу в напівпровідник. Тому вона характеризується величинами: # 966; М - енергія, яку необхідно надати електрону для переходу його з рівня Фермі металу на дно зони провідності в обсязі напівпровідника; Jп = ФП - # 967; П - енергія, яку необхідно надати електрону для його переходу з дна зони провідності в обсязі напівпровідника безпосередньо в метал. Тоді для струмів в стані рівноваги контакту можна записати:
Ясно, що, подаючи на такий контакт зовнішня напруга, можна змінювати висоту потенційного бар'єру і управляти потоком електронів через контакт, тобто він володіє випрямляючих властивостями.
Тепер розглянемо випадок контакту металу з напівпровідником р-типу, причому ФП> ФМ. Енергетичні діаграми металу і напівпровідника до і після утворення контакту наведені на ріс.6.26. В цьому випадку в перший момент зіткнення потік електронів з металу перевищує потік електронів з напівпровідника. В результаті метал в області контакту набуває позитивний заряд. У напівпровіднику виникає негативний заряд надлишкових електронів. В контакті виникає електрич-чеський поле ЄК. яке перешкоджає пере-ходу електронів з металу в напівпровідник. Спрямований потік електронів матиме місце до тих пір, поки рівні Фермі в системі не зрівняються. При цьому рівень Фермі в металі зміщується вниз щодо рівня Фермі напівпровідника. Енергетична діаграма контакту прийме вид, показаний на ріс6.26б. В системі встановлюється термодинамічна рівновага, що характеризується контактною різницею потенціалів VК і рівністю струмів термоелектронної емісії:
Величина контактної різниці потенціалів буде визначатися співвідношенням (6.17). Виниклий потенційний бар'єр, як і раніше, призводить до вигину енергетичних зон в напівпровіднику, але в даному випадку вигин відбувається вниз. При цьому стеля валентної зони віддаляється від рівня Фермі ЕFП. що свідчить про зменшенні концентрації основних носіїв заряду - дірок поблизу контакту і збільшення опору приконтактной області напівпровідника. Так само як і вище, отримали контакт, який володіє випрямляючих властивостями.
Розглянуті контакти називається контактами Шотткі.