Ohmic Contacts

为了把固态器件接入电路，金属和半导体之间就必须有contacts。这些contacts理论上应该是完美的导体，但实际上他们是有一点电阻的Ohmic contacts。跟rectifying contacts不一样，这些Ohmic contacts两个方向都可以很好的导电。

如果半导体物质掺杂足够重的话，Schottky barrier也有Ohmic conduction的特性。掺杂原子的高浓度使耗尽区薄到载流子能很容易的隧道穿越它。不像普通的齐纳二极管，Ohmic contacts能在很低的电压下支持tunneling。由于载流子能有效的靠隧道穿越绕过Schottky barrier，rectification 就不会发生。

如果Schottky barrier的接触电压能产生表面积累而不是表面耗尽的话，ohmic contact也能形成。在积累的情况下，在半导体的表面形成了一层薄的多数载流子层。在N型半导体中，这个层由过剩的电子组成。由于金属是导体，所以无法形成耗尽区。在金属的表面就形成一薄层的电荷来对抗硅中积累的载流子。由于Barrier两边都没有耗尽区，防止了contact的电压微分，且任何外加电压也会帮助载流子穿过结。因为载流子能往两个方向运动，所以这种Schottky barrier形成的是Ohmic contacts而不是整流后的一个方向。

实际中，rectifying contacts出现在轻掺杂硅，ohmic contacts出现在重掺杂硅。Ohmic 导通的真正原理不重要，因为本质上所有的Ohmic contacts的表现都一样。只有当在contact下有一薄层重掺杂硅时轻掺杂硅区才能被ohmically contacted。如果一层重掺杂硅用来和某种适当的金属系统联合，就能得到低于50Ω/μm 的接触电阻。在大多数应用中，这个电阻太小了，所以它可以被忽略。

异相物质之间的任何结都有一个相当于物质work function之间差值的接触电压。这对ohmic contacts和PN结和rectifying Schottky bariers都成立。如果所有的contacts和结都保持在同样的温度，那么所有闭环周围的接触电压之和等于0。然而接触电压是温度的强函数。如果其中的一个结相对于其他结处于不同的温度下，接触电压就会有所漂移，且接触电压之和也不会再等于0。这个热电效应对集成电路设计重大的影响。

图1.17是一个两边都接触铝的N型硅。如果在它的一头加热，由于两个接触电压之间的不匹配就会产生一个可测量的电压。这个电压通常是0.1－1.0V/℃（8 轻掺杂硅有比较高的Seebeck电压；这些值来自于Widlar,et al., p.79.）许多集成电路都需要在一毫伏或两毫伏之内的电压匹配，所以即使小温度差也足够导致电路故障。

图1.17 如果两个接触端处于不同的温度，那么因为thermoelectric效应可以测量到一个净电压。