Рассмотрим контакт металла с работой выхода электронов Ам донорного (электронного) полупроводника с работой
выхода Ап. Если АМ> Ап то электроны будут переходить из полупроводника в металл, пока уровни Ферми не станут одинаковыми (Рис.7.3). Для получения КРП порядка одного вольта необходимо, чтобы с полупроводника с единицы объема в металл перешла примерно такое же количество электронов, как и в контакте двух металлов ~ 1027 м-3. В сильно легированных примесных полупроводниках концентрация электронов равна примерно nо = Nd ? 1024 м-3. Поэтому теперь электроны должны перейти из области полупроводника толщиной примерно 1000 межатомных расстояний, намного больше длины их свободного пробега. В полупроводнике формируется достаточно широкая область, обедненная основные носители заряда. Поэтому электропроводность такого контакта намного меньше, чем объем полупроводника, а тем более металла. Такой контакт называется выпрямляя, запорным.
Напряженность контактного электрического поля направлена от полупроводника в металл, а по величине Ек = Vк / d = 1В / (3 • 10-10м • 1000) ? 3 ? 106 В / м намного меньше напряженности внутреннего поля кристалла полупроводника (~ 108 В / м). Поэтому в области контакта структура энергетических зон (ширина запрещенной зоны, энергия активации примесей и т. д.) полупроводника не меняется, а энергетические уровни подвергаются искажению, в нашем случае загибаются вверх. Упевнимось в этом следующими соображениями. Пусть нам нужно переместить электрон через контакт с объема полупроводника в металл. Для этого мы должны двигать его в направлении напряженности контактного поля ЕК, которое будет препятствовать такому движению. Действительно, поскольку заряд электрона отрицательной, то на него действует сила, направленная против вектора напряженности электрического поля. Итак, мы должны выполнить определенную работу, которая превращается в потенциальную энергию электрона. Запирающие (обратное) включение контакта будет тогда, когда напряженность Е внешнего электрического поля совпадает с направлением напряженности контактного поля ЕК (рис.7.4), т.е. (+) внешней батареи напряжением V соединен с полупроводником, а (-) с металлом. Все энергетические уровни полупроводника опускаются вниз на величину q ? V.
Высота барьера для потока электронов (основных носителей) с полупроводника в металл растет и становится равной q ? (VK + V). Этот поток значительно уменьшается. Таким образом рассмотрен контакт имеет свойство односторонней электропроводимости, т.е. имеет выпрямительные свойства: пропускать ток в одном направлении и практически не пропускать в обратном. Это свойство характеризуется коэффициентом выпрямления - это отношение прямого тока к обратному при одинаковом внешнем напряжении. Для контактов металл-полупроводник, или еще их называют диодами Шоттки, этот коэффициент не очень большой, по сравнению с р-переходами и лежит в пределах 104 ? 105. Но они достаточно малое время переключения с прямого включения на обратное, порядка 10-10 ? 10-11 сек, что дает возможность использовать их в быстродействующих ЭВМ.