清华大学微电子器件与电路课件——张进宇ch05-1.pptVIP

* 可见，电子的势能与电势的变化类似。 可见，电子的势能与电势的变化类似。 * 5.5.2 正偏状态下的肖特基结 图5.19a 外加正偏电压VD时的肖特基结能带图 由半导体到金属的电流讲不清楚 和半导体不一样，不存在浓度梯度。 还是不太明白。 肖特基是多子流，而pn结是少子流。 计算电流的方式好像不太一样。 * 5.5.2 正偏状态下的肖特基结 流过肖特基结的总电流可表示为电子由半导体材料流入金属材料中所引起的电流 Js→m 与电子由金属材料流入半导体材料中所引起的电流 Jm→s 之差，即： (5.55) 利用麦克斯韦-玻尔兹曼近似和热离子发射理论，最后可以导出： (5.56) 其中A*称为有效的理查逊常数，其数值为： (5.57) * 5.5.2 正偏状态下的肖特基结 最后，肖特基结二极管的电流-电压方程可简化为： (5.58) 图5.19b 肖特基结二极管的电路符号 其中 JsT 为肖特基结二极管的反向饱和电流密度。 * 5.5.3 肖特基二极管与pn结二极管的对比 5.5.3 肖特基二极管与pn结二极管的对比 肖特基结二极管的特性与pn结二极管的特性主要存在两点区别： 二者的反向饱和电流存在很大差别，肖特基结二极 管的JsT一般情况下要远远大于pn结二极管的JS，通 常二者相差几个数量级以上； 肖特基结二极管的开关特性要比pn结二极管的开关 特性快得多。 由于肖特基结二极管的JsT 远远大于pn结二极管的JS ，因此肖特基结二极管正向电流随正向电压的增长速度要远远超过pn结二极管正向电流随正向电压的增长速度，在I-V 特性曲线上表现出的就是肖特基结二极管的正向导通电压比较小。 * 5.5.3 肖特基二极管与pn结二极管的对比 从右图(图5.20)所示的I-V特性曲线图中可见，肖特基结二极管的正向导通电压一般为0.3V左右，而pn结二极管的正向导通电压则为0.6V左右。 * 5.5.3 肖特基二极管与pn结二极管的对比 Example 5.8 说明：肖特基二极管的正向导通电压大约为0.31V，低于pn结二极管正向导通电压。 * 5.6 金属-半导体欧姆接触 5.6 金属-半导体欧姆接触 各种半导体器件和集成电路最后都需要通过金属引线将其与外部世界相连接，这种连接就必须是欧姆接触。 所谓欧姆接触，就是金属和半导体材料之间的一种接触类型，其正反向特性是完全对称的，均为线性的电阻特性，而不是非对称的整流特性。 通常有两种类型的欧姆接触：一种是理想的非整流接触势垒；另一种则是所谓的隧道穿透势垒。 对于前面所讨论过的金属和n型半导体材料之间形成的肖特基接触势垒，当?m ?s时，实际所形成的就是一种非整流接触势垒，即欧姆接触。此时，没有形成接触之前，金属材料的费米能级要高于n型半导体材料的费米能级。 研究金属欧姆接触的目的 各种半导体器件和集成电路最后都需要通过金属引线将其与外部世界相连接，这种连接就必须是欧姆接触 * 5.6 金属-半导体欧姆接触 图5.21a 当?m ?s时，金属和n型半导体材料接触前的 能带图 E0 * 5.6 金属-半导体欧姆接触 图5.21b 当?m ?s时，金属和n型半导体材料形成接触之后的能带图，二者具有统一的费米能级，此时半导体材料表面电子浓度增加，形成一层电子的积累层。 * 5.6 金属-半导体欧姆接触 图5.22a 当外加正向电压时，即金属材料为正， n型半导体材料为负时，金属和n型半导体材料系统的能带弯曲情况如下图所示，此时n型半导体材料中的电子可以毫无阻碍地流向金属材料，因此呈现出正向导通特性。 * 5.6 金属-半导体欧姆接触 图5.22b 反之，当外加反向电压时，即金属材料为负，n型半导体材料为正时，金属和n型半导体材料系统的能带变化则如下图所示，此时金属材料中的电子只需越过一个很低的势垒就可以流向半导体材料，因此同样也呈现出反向的导通特性。 * E0 E0 5.6 金属-半导体欧姆接触 图5.23a 当 ?m ?s 时，金属和 p 型半导体材料接触前的能带图 对于金属和p型半导体形成的接触，当满足?m?s时，也是一种非整流接触势垒，即欧姆接触。 此时，在没有形成接触之前，金属材料的费米能级要低于p型半导体材料的费米能级。 空穴方面比较晕 * 5.6 金属-半导体欧姆接触 图5.23b 当?m ?s时，金属和p型半导体材料形成接触之后的能带图。二者具有统一的费米能级，此时半导体材料表面空穴的浓度增加，形成了一层空穴的积累层。 此时，无论是外加正向电压还是外加反向电压，与前面的分析类似，金属和p型半导体之间同样也表现为电阻性的导通特性，即为欧姆接触。 总结共同特点： 表面形成多子积累。 反向偏置克服的势垒很低。 * 5.6 金属-半导体