第4章 金属-半导体结.ppt

4.7 肖特基势垒二极管和P-N结二极管之间的比较 肖特基势垒二极管是多子器件 P-N结二极管是少子器件 （1）在肖特基势垒中，由于没有少数载流子贮存，因此肖特基势垒二极管适于高频和快速开关的应用。 （2）肖特基势垒上正向电压降要比P-N结上低得多。低导通电压使肖特基二极管对于钳位和限辐的应用具有吸引力。 （3）肖特基势垒的温度特性优于P-N结。 （4）噪声特性优于P-N结。 （5）肖特基势垒二极管制造工艺简单。 4.7 肖特基势垒二极管和P-N结二极管之间的比较 4.3 镜像力对势垒高度的影响 大电场下，肖特基势垒被镜像力降低很多. （4-13） 4.3 镜像力对势垒高度的影响 镜像力使肖特基势垒高度降低的前提是金属表面附近的半导体导带要有电子存在。 在测量势垒高度时，如果测量方法与电子在金属和半导体间的输运有关，则所得结果是 ；如果测量方法只与耗尽层的空间电荷有关而不涉及电子的输运（如电容方法），则测量结果不受镜像力影响。 4.3 镜像力对势垒高度的影响 空穴也产生镜像力，它的作用是使半导体能带的价带顶附近向上弯曲，图4-6，但它不象导带底那样有极值，结果使接触处能带变窄。 4.3 镜像力对势垒高度的影响 小结 镜像力使理想肖特基势垒的电子能量下降，也就是使肖特基势垒高度下降。这种效应叫做肖特基效应。 作为一种近似把理想肖特基势垒半导体势垒区电子能量看做线性 据总能量和图4.5c解释了肖特基效应。 4. 肖特基势垒的降低值和总能量最大值发生的位置 4.3 镜像力对势垒高度的影响 教学要求 什么是肖特基效应？解释肖特基效应的物理机制。 根据总能量公式和图4.5c解释肖特基效应。 计算肖特基势垒的降低和总能量最大值发生的位置。 作业：4.8、4.9 4.4 肖特基势垒二极管电流电压特性 第四章 金属-半导体结 4.4 肖特基势垒二极管电流电压特性 热电子和热载流子二极管 电子来到势垒顶向金属发射时，能量比金属电子高出约 。进入金属之后, 在金属中碰撞以给出多余能量之前，由于它们的等效温度高于金属中电子，因而把这些电子看成热的。 肖特基势垒二极管有时称热载流子二极管。这些载流子在很短的时间内就会和金属电子达到平衡，时间一般小于 . 4.4 肖特基势垒二极管电流电压特性 一、空间电荷区中载流子浓度的变化 非简并情况，导带电子浓度和价带空穴浓度 （4-14） 半导体内热平衡时内部载流子浓度 （4-15） 4.4 肖特基势垒二极管电流电压特性 表面空间电荷区内，本征费米能级 空间电荷区中载流子浓度 半导体与金属界面处 （4-16） （4-17） （4-18） 取半导体内为电势零点，则表面势 （4-20） （4-19） 4.4肖特基势垒二极管电流电压特性 （4-21） （4-22） 外加电压时 （4-23） 二、电流－电压特性〔李查德-杜师曼（Richardson-dushman）方程〕 （4-20） 4.4 肖特基势垒二极管电流电压特性 单位时间入射到单位面积上的电子数即进入金属电子数 电子从半导体越过势垒向金属发射所形成的电流密度 同时电子从金属向半导体中发射的电流密度 （4-24） （4-25） 热电子平均热运动速度 为电子有效质量 4.4 肖特基势垒二极管电流电压特性 总电流密度 导带有效状态密度 热电子发射理论的电流—电压关系 （4-27） （4-26） （4-28） 4.4 肖特基势垒二极管电流电压特性 有效里查森常数 电子向真空中发射时的里查森常数，用半导体电子的有效质量代替自由电子质量而得到。 单位为 ，数值依赖于有效质量，N型硅和P型硅，分别为110和32；N型和P型 ，分别为8和74。 （4-29） （4-30） 4.4 肖特基势垒二极管电流电压特性 反向偏压，将（4-24）式中的 换成 即可得到反向偏压下的电流—电压关系。 正反两种偏压下的电流—电压关系可以统一式 n称为理想化因子，它是由非理想效应引起。对于理想的肖特基势垒二极管， 两种肖特基二极管的实验电流—电压特性示于图4-7。 （4-31） （4-32） 4.4肖特基势垒二极管电流电压特性 图4.7 和 肖脱基二极管正向电流密度与电压的对应关系 4.4 肖特基势垒二极管电流电压特性 正向 曲线延