电流如何流入二极管？

我想我或多或少地了解了普通半导体二极管的工作原理：在不同区域掺杂的晶体不同，它们相遇的载流子耗尽，等等。

但是，构建电路的实际二极管并不以n掺杂和p掺杂的硅结尾。它们是小的陶瓷/塑料封装，带有从末端伸出的金属引线。电流需要以某种方式在那些金属引线和内部半导体之间通过。

还有一个问题。如果我正确理解，金属应该是最终的n载体材料- 晶格中的每个原子都会在导带中贡献至少一个电子。当我们将金属引线粘贴到半导体的p掺杂端时，我们应该得到另一个pn结，该pn结的方向错误，正向电流流动。

无论如何，整个组件如何才能在正向传导？

仅仅是使硅金属界面的面积如此之大以至于p /金属结的总反向泄漏电流大于我们希望整个二极管承载的正向电流的问题？（我正在想象大量用于多安培整流器的精细交指的金属和硅）。还是还有其他事情发生？

有一种二极管称为肖特基二极管，它基本上是金属-半导体结，因此提出了一个问题，即如何与任何半导体器件（不仅仅是二极管）形成金属接触。

答案在于为什么金属半结在某些情况下会表现出二极管性能。首先，我们需要快速查看金属与n型和p型半导体之间的区别。

金属是电子态的连续带。电子更喜欢处于较低状态，因此用阴影的棕色区域显示。红线表示平均能级（费米能级），它在金属中基本上是被电子充满的程度。然后有一个逸出能，其中电子不再与结构结合-它们变得自由。显示为工作函数。$\phi_m$

对于半导体而言，频段略有不同。电子中间不存在间隙。该结构分为通常充满电子的价带和通常为空的导带。根据掺杂的半导体量，平均能量将发生变化。在n型中，额外的电子被添加到导带中，从而使平均能量向上移动。在p型电子中，电子从价带中移出，使平均能量向下移动。

当您在金属区域和半导体区域之间具有离散结时，用简单的话来说，它会导致能带结构弯曲。半导体中的能带弯曲以匹配结处金属的能带。规则很简单，就是费米能必须在整个结构上匹配，并且逸散能级必须在交点处匹配。取决于带的弯曲方式，将确定是否形成了内置的势垒（二极管）。

使用功函数的欧姆接触

如果金属具有比n型半导体更高的功函，则半导体的带向上弯曲以与其相遇。这导致导带的下边缘上升，引起势垒（二极管），必须克服该势垒才能使电子从半导体的导带流入金属。

相反，如果金属的功函低于n型半导体，则半导体的能带会向下弯曲以满足其要求。这不会造成任何障碍，因为电子不需要获取能量即可进入金属。

对于p型半导体，情况恰恰相反。金属必须具有比半导体更高的功函，因为在p型材料中，多数载流子是价带中的空穴，因此电子需要从金属流到半导体中。

但是，这种接触很少使用。正如您在评论中指出的那样，最佳电流与二极管所需的电流相反。为了完整起见，我选择将其包括在内，并研究纯欧姆接触和肖特基二极管接触之间的结构差异。

使用隧道的欧姆接触

更常见的方法是使用肖特基格式（形成障碍），但使障碍变大-听起来很奇怪，但确实如此。当您增大障碍时，障碍会变薄。当势垒足够薄时，量子效应将接管。电子基本上可以隧穿势垒，结会失去其二极管性能。结果，我们现在形成了欧姆接触。

一旦电子能够大量隧穿，势垒基本上就变成了电阻路径。电子可以穿过阻挡层的两种方式隧穿，即从金属到半导体，或者从半导体到金属。

通过在接触周围的区域中更重地掺杂半导体，使势垒变大，因为金属和半导体之间的费米能级之差变大，从而提高了势垒。反过来，这导致屏障变窄。

对于P型也可以这样做。隧穿通过价带中的势垒发生。

与半导体建立欧姆连接后，您可以简单地在连接点上沉积一个金属焊盘，然后将其与二极管的金属焊盘（SMD）或引脚（通孔）引线键合。

您所指的接触在业界被称为欧姆接触，是半导体加工冶金学中一个非常重要且通常很困难的方面。至少在实践中，有人会说艺术多于科学。

没错，简单的金属-半导体接触形成PN结，通常称为肖特基结，这在半导体到导体的界面上是不希望的。

为了避开半金属结的固有肖特基性质，通常首先在目标触点上重掺杂半导体，以使耗尽区保持很小。这意味着电子隧穿而不是“正常”结物理是欧姆接触中重要的电子传输机制。

其次，特定的接触金属（称为过渡金属）在升高的温度下沉积并熔合到接触区域的硅中，进一步与最终接合到该接触的键合线形成良好的欧姆接触。过渡金属高度依赖于半导体的类型，但是铝，钛钨和硅化物通常用于硅半导体。