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肖特基勢(shì)壘詳解,肖特基勢(shì)壘二極管介紹
  • 發(fā)布時(shí)間:2024-04-25 21:29:36
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肖特基勢(shì)壘詳解,肖特基勢(shì)壘二極管介紹
肖特基勢(shì)壘
肖特基勢(shì)壘(Schottky Barrier),是指具有整流特性的金屬-半導(dǎo)體接觸,即具有大的勢(shì)壘高度,以及摻雜濃度比導(dǎo)帶或價(jià)帶上態(tài)密度低的金屬-半導(dǎo)體接觸,就如同二極管具有整流特性,是金屬-半導(dǎo)體邊界上形成的具有整流作用的區(qū)域。
肖特基勢(shì)壘,二極管
肖特基勢(shì)壘形成:當(dāng)金屬與半導(dǎo)體接觸時(shí),由于金屬的導(dǎo)帶能級(jí)高于半導(dǎo)體的導(dǎo)帶能級(jí),而金屬的價(jià)帶能級(jí)低于半導(dǎo)體的價(jià)帶能級(jí),形成了肖特基勢(shì)壘。肖特基勢(shì)壘是一個(gè)勢(shì)壘能量,阻止了電子從半導(dǎo)體向金屬方向的流動(dòng)。
肖特基勢(shì)壘二極管
肖特基勢(shì)壘二極管(Schottky barrier diodes,SBD)是一種基于肖特基勢(shì)壘理論的二極管,是金屬與半導(dǎo)體材料相互接觸,且形成一定的勢(shì)壘后開始工作的一種多數(shù)載流子器件。
肖特基勢(shì)壘二極管結(jié)構(gòu)與分類
傳統(tǒng)SBD是通過金屬與半導(dǎo)體接觸而構(gòu)成。金屬材料可選用鋁、金、鉬、鎳和鈦等,半導(dǎo)體通常為硅(Si)或砷化鎵(GaAs)。
由于電子比空穴遷移率大,為獲得良好的頻率特性,故選用N型半導(dǎo)體材料作為基片。為了減小SBD的結(jié)電容,提高反向擊穿電壓,同時(shí)又不使串聯(lián)電阻過大,通常是在N+襯底上外延一高阻N-薄層。
肖特基勢(shì)壘,二極管
其Cg是管殼并聯(lián)電容,Ls是引線電感,Rs是包括半導(dǎo)體體電阻和引線電阻在內(nèi)的串聯(lián)電阻,Cj和Rj分別為結(jié)電容和結(jié)電阻(均為偏流、偏壓的函數(shù))。
金屬導(dǎo)體內(nèi)部有大量的導(dǎo)電電子。當(dāng)金屬與半導(dǎo)體接觸(二者距離只有原子大小的數(shù)量級(jí))時(shí),金屬的費(fèi)米能級(jí)低于半導(dǎo)體的費(fèi)米能級(jí)。在金屬內(nèi)部和半導(dǎo)體導(dǎo)帶相對(duì)應(yīng)的分能級(jí)上,電子密度小于半導(dǎo)體導(dǎo)帶的電子密度。
因此,在二者接觸后,電子會(huì)從半導(dǎo)體向金屬擴(kuò)散,從而使金屬帶上負(fù)電荷,半導(dǎo)體帶正電荷。由于金屬是理想的導(dǎo)體,負(fù)電荷只分布在表面為原子大小的一個(gè)薄層之內(nèi)。
而對(duì)于N型半導(dǎo)體來說,失去電子的施主雜質(zhì)原子成為正離子,則分布在較大的厚度之中。電子從半導(dǎo)體向金屬擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)的結(jié)果,形成空間電荷區(qū)、自建電場(chǎng)和勢(shì),并且耗盡層只在N型半導(dǎo)體一邊(勢(shì)區(qū)全部落在半導(dǎo)體一側(cè))。
勢(shì)區(qū)中自建電場(chǎng)方向由N型區(qū)指向金屬,隨熱電子發(fā)射自建場(chǎng)增加,與擴(kuò)散電流方向相反的漂移電流增大,最終達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡,在金屬與半導(dǎo)體之間形成一個(gè)接觸勢(shì),這就是肖特基勢(shì)壘。
在外加電壓為零時(shí),電子的擴(kuò)散電流與反向的漂移電流相等,達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡。在加正向偏壓(即金屬加正電壓,半導(dǎo)體加負(fù)電壓)時(shí),自建電場(chǎng)削弱,半導(dǎo)體一側(cè)勢(shì)壘降低,于是形成從金屬到半導(dǎo)體的正向電流。
當(dāng)加反向偏壓時(shí),自建電場(chǎng)增強(qiáng),勢(shì)壘高度增加,形成由半導(dǎo)體到金屬的較小反向電流。因此,SBD與PN結(jié)二極管一樣,是一種具有單向?qū)щ娦缘姆蔷€性器件。
肖特基勢(shì)壘,二極管
肖特基勢(shì)壘二極管的符號(hào)與結(jié)構(gòu)
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