Ohmic contact(저항 접촉)

두 가지 이상의 물체가 전기적으로 접촉될 때에는 그 두 물체가 완전한 접촉을 할 수 없기 때문에 모두 저항성 접촉이라고 할 수 있다. 납땜이나 용접이나 기타 다른 방법으로 두 물체를 접촉시킨다고 해도 현미경적으로 보게되면 그 사이에는 틈이 생기게 되는데 그 틈을 공기가 채우고 있다고 보면, 공기의 저항은 도체가 아닌 부도체에 가깝기 때문에 엄청나게 큰 저항이라고 볼 수 있다. 그래서 저항성 접촉이라고 할 수 있다. 접촉저항을 이용한 대표적인 경우가 아크용접 이다. 전류량이 크게 되면 두 물체 사이에 틈이 있더라도 방전이 되는데, 이 때 큰 접촉저항에 의해 엄청난 열이 발생하게 되죠. 이 열에 의해 용융된 금속을 이용하여 용접이 되게 합니다

 

 

물질의 전기적인 특성을 측정할 때, 가장 일반적으로 관찰하는 것이 전압(V)에 따른 전류(I)를 측정하는 방법이다. 이를 I-V특성(I-V characteristic)이라고 한다. 서로 다른 종류의 물질을 접촉시킨 경우의 I-V특성은 크게 ohmic contact과 rectifying contact으로 나누어 살펴볼 수 있습니다.

 

1) Ohmic contact은 비정류(non-rectifying) 또는 저항(resistive) 접촉과 같은 것으로, I-V 곡선이 일반적인 옴의 법칙(V=IR)을 따르는 경우를 말하며 Ohmic contact의 경우에는 전류 I는 전기장의 방향에는 무관하고, 크기에만 의존하게 된다. (아래 그림에서 ohmic contact으로 표시)

2) Rectifying contact(또는 Schottky contact)은 I-V곡선이 옴의 법칙에서 벗어나, 특정한 방향으로만 전류가 잘 흐르는 경우를 말한다. 즉, 전류 I는 전기장의 방향과 크기에 모두 의존하게 되는데 전류의 방향을 조절할 수 있다는 의미에서 정류접촉(Rectifying contact)이라고 한다. (아래 그림에서 Schottky barrier로 표시)

 

반도체와 금속간의 접합(metal semiconductor junction) 에서도 이러한 현상이 나타나는데, 반도체의 종류와 금속과 반도체의 상대적인 일함수 차이에 따라, 전류-전압 특성이 달라져서 ohmic contact 또는 rectifying contact을 가질 수 있다.

도너로 도핑된 n-type 반도체의 경우에는 금속의 일함수보다 n-type 반도체의 일함수가 큰 경우에 ohmic contact(I-V 특성이 선형), 반대의 경우에 rectifying contact을 나타낸다.

억셉터가 도핑된 p-type 반도체의 경우에는 반대로 금속의 일함수보다 n-type 반도체의 일함수가 작은 경우에 ohmic contact(I-V 특성이 선형), 반대의 경우에 rectifying contact을 나타낸다.

 I-V 특성이 선형으로 나타나는 금속-반도체 접합을 ohmic contact라고 하며 반도체 부품의 리드 프레임을 연결할 때에 사용되는 접합이다.

 

참고로, rectifying contact의 경우에 어느 방향으로 전류가 잘 흐르느냐는 어떻게 알 수 있을까? n-type 반도체의 경우에는 반도체 쪽에 (-) 전위를 걸어주었을 때, 반도체와 금속 사이에 전류가 잘 흐르게 되고, 반대로 걸어주게 되면, 전류가 거의 흐르지 않게 된다. p-type 반도체의 경우에는 반도체 쪽에 (+) 전위를 걸어주었을 때 전류가 잘 흐르고, 반대의 경우에는 전류가 거의 흐르지 않는다.