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4.5肖特基势垒二极管的电流-电压特性 二、电流-电压特性(理查森-杜师曼(Richardson-dushman)方程) 图4.7 和 肖特基二极管正向电流密度与电压的对应关系 4.5肖特基势垒二极管的电流-电压特性 二、电流-电压特性(理查森-杜师曼(Richardson-dushman)方程) 使正向I-V曲线延伸至 ,可以求出参数 ,可以用它和(4-5-15)式一起来求出势垒高度。理想化因子可由半对数曲线的斜率计算出来。对于Si二极管得到 ,GaAs二极管 。可见(4-5-14)式较好地适用于Si、Ge和GaAs等常用半导体材料作成的肖特基势垒。 以上分析说明,肖特基势垒电流基本上是由多子传导的,是一种多子器件。值得指出的是,根据式(4-28),反向电流应为常数,这与实验数据出现偏差。其原因之一是4.3 节中所指出的镜像力作用。把 换成 ,则饱和电流改为 实验发现,用上述方程来描述肖特基势垒二极管的电流电压特性更为精确,特别是对反向偏压情况的描述。 4.5肖特基势垒二极管的电流-电压特性 三、少数载流子电流 空穴从金属注入到半导体中形成电流。这个电流实际上是半导体价带顶附近的电子流向金属费米能级以下的空状态而形成的。 (4-5-21) (4-5-22) 其中 在象硅这样的共价键半导体中 要比 小的多,结果是热离子发射电流通常远远大于少数载流子电流 4.5肖特基势垒二极管的电流-电压特性 例:一个肖特基势垒二极管, ,计算势垒高度和耗尽层宽度。比较多数载流子电流和少数载流子电流,假设 解: 由图4-7求得 。 由方程(4-5-15) 于是 4.5肖特基势垒二极管的电流-电压特性 例:一个肖特基势垒二极管, ,计算势垒高度和耗尽层宽度。比较多数载流子电流和少数载流子电流,假设 解: 时,耗尽层宽度为 设 ,则 因此: 4.5肖特基势垒二极管的电流-电压特性 ● 学习要求 掌握概念:表面势、热电子、热载流子二极管、里查森常数、有效里查森常数 导出表面空间电荷区内载流子浓度表达式和半导体表面载流子浓度表达式:(4-5-4)、(4-5-5)、(4-5-6)、(4-5-7) 导出电流-电压特性〔李查德-杜师曼(Richardson-dushman)方程〕(4-5-18)、(4-5-19) 结合例题,比较少子空穴电流与多子电流。 4.6 金属-绝缘体-半导体肖特基二极管 一、基本结构 在实际情况中,当金属接触被蒸发到化学制备的Si表面上时,在金属和半导体之间的界面上总有一层氧化层。氧化层很薄,一般为 图4-9 MIS结构的能带图 4.6 金属-绝缘体-半导体肖特基二极管 二、MIS肖特基二极管 在热平衡时,有一个电位降跨越在氧化层上使得势垒高度被改变。在MIS肖特基二极管中,传导电流是由载流子隧道穿透氧化层所形成的: -从导带边缘算起的平均势垒高度,以电子伏特为单位。 -氧化层厚度,以埃为单位。 的乘积无量纲 在一般情况下,若外加电压不变,薄氧化层只减少多数载流子电流,但不降低少数载流子电流。这导致少数载流子电流与多数载流子电流的比率的增长。结果是增加了少数载流子的注入比,这有利于改善诸如太阳电池和发光二极管等器件的性能。 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)肖特基势垒上的正向电压降要比P-N结上的低得多。低的接通电压使得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)噪声特性也优于P-N结。此外,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 4.7肖特基势垒二极管和P-N结二极管之间的比较 ● 学习要求 了解与结型二极管相比肖特基势垒二极管的主要特点。 4.8肖特基势垒二极管的应用 肖特基二极管的等效电路 Cd-结电容,rs-串联电阻。 (4-8-1) 为二极管结电阻(扩散电阻)。 4.8肖特基势垒二极管的应用 一、肖特基势垒检波器或混频器 由电磁学,复阻抗 当 时在 上的功率耗散和在结上的相等。式中 称为截止频率。因为 ,所以有 (4-8-3) 对于高频运用,

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