半導(dǎo)體物理_第七章

1、 第七章第七章 PNPN結(jié)與金屬半導(dǎo)體接觸結(jié)與金屬半導(dǎo)體接觸本章學(xué)習(xí)要點(diǎn)：本章學(xué)習(xí)要點(diǎn)：1. 1. 了解了解PNPN結(jié)的構(gòu)成及空間電荷區(qū)的概念；結(jié)的構(gòu)成及空間電荷區(qū)的概念；2. 2. 掌握零偏狀態(tài)下掌握零偏狀態(tài)下PNPN結(jié)的特性，例如內(nèi)建勢(shì)壘高度、結(jié)的特性，例如內(nèi)建勢(shì)壘高度、 內(nèi)建電場(chǎng)以及空間電荷區(qū)寬度等；內(nèi)建電場(chǎng)以及空間電荷區(qū)寬度等；3. 3. 掌握反偏狀態(tài)下掌握反偏狀態(tài)下PNPN結(jié)的空間電荷區(qū)寬度、內(nèi)建電場(chǎng)結(jié)的空間電荷區(qū)寬度、內(nèi)建電場(chǎng) 以及以及PNPN結(jié)電容特性；結(jié)電容特性；4. 4. 掌握金屬半導(dǎo)體接觸的整流特性；掌握金屬半導(dǎo)體接觸的整流特性；5. 5. 了解正偏條件下了解正偏條件下PN

2、PN結(jié)與肖特基接觸的電流電壓特性結(jié)與肖特基接觸的電流電壓特性6. 6. 理解金屬半導(dǎo)體歐姆接觸的形成機(jī)理；理解金屬半導(dǎo)體歐姆接觸的形成機(jī)理；7.1 PN7.1 PN結(jié)的基本結(jié)構(gòu)結(jié)的基本結(jié)構(gòu)1. PNPN結(jié)的構(gòu)造結(jié)的構(gòu)造 從原理上說(shuō)，從原理上說(shuō)，PN結(jié)就是由一個(gè)結(jié)就是由一個(gè)N型摻雜區(qū)型摻雜區(qū)和一個(gè)和一個(gè)P型摻雜區(qū)緊密接觸所構(gòu)成的，其接觸型摻雜區(qū)緊密接觸所構(gòu)成的，其接觸界面稱(chēng)為冶金結(jié)界面。界面稱(chēng)為冶金結(jié)界面。2. 制造制造PN結(jié)的方法：結(jié)的方法：（1）外延方法：突變）外延方法：突變PN結(jié)；結(jié)；（2）擴(kuò)散方法：緩變）擴(kuò)散方法：緩變PN結(jié)；結(jié)；（3）離子注入方法：介于突變結(jié)與緩變結(jié)之間；）離子注入方法

3、：介于突變結(jié)與緩變結(jié)之間；3.PN3.PN結(jié)空間電荷區(qū)的形成：結(jié)空間電荷區(qū)的形成： 由于由于PNPN結(jié)兩側(cè)存在電子和空穴的濃度梯度，結(jié)兩側(cè)存在電子和空穴的濃度梯度，因此電子和空穴將分別由因此電子和空穴將分別由N N型區(qū)和型區(qū)和P P型區(qū)向?qū)Ψ叫蛥^(qū)向?qū)Ψ綌U(kuò)散，同時(shí)在擴(kuò)散，同時(shí)在N N型區(qū)中留下固定的帶正電荷的施型區(qū)中留下固定的帶正電荷的施主離子，在主離子，在P P型區(qū)中則留下固定的帶負(fù)電荷的受型區(qū)中則留下固定的帶負(fù)電荷的受主離子。主離子。 這個(gè)固定的正負(fù)電荷區(qū)即為空間電荷區(qū)，空這個(gè)固定的正負(fù)電荷區(qū)即為空間電荷區(qū)，空間電荷區(qū)中將形成內(nèi)建電場(chǎng)，間電荷區(qū)中將形成內(nèi)建電場(chǎng)，內(nèi)建電場(chǎng)引起載內(nèi)建電場(chǎng)引起載流

4、子的漂移運(yùn)動(dòng)，載流子的漂移運(yùn)動(dòng)與載流子流子的漂移運(yùn)動(dòng)，載流子的漂移運(yùn)動(dòng)與載流子的擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)方向相反，最后二者達(dá)到平衡。的擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)方向相反，最后二者達(dá)到平衡?？臻g電荷區(qū)及內(nèi)建電場(chǎng)的形成過(guò)程示意圖空間電荷區(qū)及內(nèi)建電場(chǎng)的形成過(guò)程示意圖 由于空間電荷區(qū)中的可動(dòng)載流子相對(duì)于體由于空間電荷區(qū)中的可動(dòng)載流子相對(duì)于體區(qū)的多子來(lái)說(shuō)基本處于耗盡狀態(tài)，因此空間電區(qū)的多子來(lái)說(shuō)基本處于耗盡狀態(tài)，因此空間電荷區(qū)也稱(chēng)作耗盡區(qū)。荷區(qū)也稱(chēng)作耗盡區(qū)。平衡狀態(tài)的平衡狀態(tài)的PNPN結(jié)能帶圖具有統(tǒng)一的費(fèi)米能級(jí)結(jié)能帶圖具有統(tǒng)一的費(fèi)米能級(jí)7.2 7.2 零偏狀態(tài)下的零偏狀態(tài)下的PNPN結(jié)結(jié)1. 1. 內(nèi)建勢(shì)壘：內(nèi)建勢(shì)壘： 在達(dá)到平衡狀態(tài)的在

5、達(dá)到平衡狀態(tài)的PNPN結(jié)空間電荷區(qū)中存在結(jié)空間電荷區(qū)中存在一個(gè)內(nèi)建電場(chǎng)，從能帶圖的角度來(lái)看在一個(gè)內(nèi)建電場(chǎng)，從能帶圖的角度來(lái)看在N N型區(qū)和型區(qū)和P P型區(qū)之間建立了一個(gè)內(nèi)建勢(shì)壘，該內(nèi)建勢(shì)壘的型區(qū)之間建立了一個(gè)內(nèi)建勢(shì)壘，該內(nèi)建勢(shì)壘的高度為：高度為：稱(chēng)為熱電壓tVw7.3 7.3 反偏狀態(tài)下的反偏狀態(tài)下的PNPN結(jié)結(jié) 當(dāng)在當(dāng)在PNPN結(jié)的兩邊外加一個(gè)電壓時(shí)，此時(shí)整個(gè)結(jié)的兩邊外加一個(gè)電壓時(shí)，此時(shí)整個(gè)PNPN結(jié)就不再處于熱平衡狀態(tài)，因此整個(gè)結(jié)就不再處于熱平衡狀態(tài)，因此整個(gè)PNPN結(jié)系結(jié)系統(tǒng)中也就不再具有統(tǒng)一的費(fèi)米能級(jí)。統(tǒng)中也就不再具有統(tǒng)一的費(fèi)米能級(jí)。 在在PNPN結(jié)的結(jié)的N N型區(qū)上相對(duì)于型區(qū)上相對(duì)于

6、P P型區(qū)外加一個(gè)正電型區(qū)外加一個(gè)正電壓壓V VR R時(shí)（這種情形稱(chēng)為反向偏置）時(shí)（這種情形稱(chēng)為反向偏置）w零偏零偏 外加電場(chǎng)的存在將會(huì)使得能帶圖中外加電場(chǎng)的存在將會(huì)使得能帶圖中N N型區(qū)的費(fèi)型區(qū)的費(fèi)米能級(jí)往下拉，下拉的幅度等于外加電壓引起的米能級(jí)往下拉，下拉的幅度等于外加電壓引起的電子勢(shì)能變化量。電子勢(shì)能變化量。 此時(shí)，此時(shí)，PNPN結(jié)上總的勢(shì)壘高度增大為：結(jié)上總的勢(shì)壘高度增大為：1. 1. 勢(shì)壘高度、空間電荷區(qū)寬度與勢(shì)壘高度、空間電荷區(qū)寬度與PNPN結(jié)中的電場(chǎng)結(jié)中的電場(chǎng) 當(dāng)當(dāng)PNPN結(jié)兩側(cè)外加反向偏壓結(jié)兩側(cè)外加反向偏壓V VR R時(shí)，時(shí)，PNPN結(jié)內(nèi)部結(jié)內(nèi)部空間電荷區(qū)中的電場(chǎng)將增強(qiáng)，因此空

7、間電荷區(qū)中的電場(chǎng)將增強(qiáng)，因此PNPN結(jié)界面兩結(jié)界面兩側(cè)的空間電荷區(qū)寬度將會(huì)進(jìn)一步展寬。側(cè)的空間電荷區(qū)寬度將會(huì)進(jìn)一步展寬。 利用前面已經(jīng)推導(dǎo)出的空間電荷區(qū)寬度公式，利用前面已經(jīng)推導(dǎo)出的空間電荷區(qū)寬度公式，只需將公式中的只需將公式中的PNPN結(jié)內(nèi)建勢(shì)壘代換為反偏結(jié)內(nèi)建勢(shì)壘代換為反偏PNPN結(jié)上結(jié)上總的勢(shì)壘高度，即：總的勢(shì)壘高度，即： 由此可見(jiàn)，由此可見(jiàn)，PNPN結(jié)中總的空間電荷區(qū)寬度隨著結(jié)中總的空間電荷區(qū)寬度隨著外加反向偏置電壓外加反向偏置電壓V VR R的增大而不斷增大。的增大而不斷增大。 同樣，空間電荷區(qū)在同樣，空間電荷區(qū)在PNPN結(jié)兩側(cè)的擴(kuò)展寬度也結(jié)兩側(cè)的擴(kuò)展寬度也可以分別求得，其中在可以分

8、別求得，其中在N N型區(qū)一側(cè)的擴(kuò)展寬度為：型區(qū)一側(cè)的擴(kuò)展寬度為： 當(dāng)當(dāng)PNPN結(jié)反向偏壓結(jié)反向偏壓改變時(shí)，改變時(shí)，PNPN結(jié)中耗結(jié)中耗盡區(qū)的寬度也發(fā)生盡區(qū)的寬度也發(fā)生變化，因此變化，因此PNPN結(jié)兩結(jié)兩側(cè)側(cè)耗盡區(qū)中的電荷耗盡區(qū)中的電荷也會(huì)隨之而發(fā)生改也會(huì)隨之而發(fā)生改變，變，這種充放電作這種充放電作用就是用就是PNPN結(jié)的電容結(jié)的電容效應(yīng)效應(yīng)2.PN2.PN結(jié)的電容效應(yīng)（耗盡電容）結(jié)的電容效應(yīng)（耗盡電容） 上述上述PNPN結(jié)電容，通常也稱(chēng)為結(jié)電容，通常也稱(chēng)為耗盡層電容耗盡層電容。如果。如果將其與表示耗盡區(qū)寬度的公式做對(duì)比：將其與表示耗盡區(qū)寬度的公式做對(duì)比： 此式與單位面積的平行板電容公式完全相同

9、。此式與單位面積的平行板電容公式完全相同。只是這里需要注意的是，電容是隨著反向偏置只是這里需要注意的是，電容是隨著反向偏置電壓的改變而不斷變化的。電壓的改變而不斷變化的。3. 3. 單邊突變單邊突變PNPN結(jié)結(jié) 假定假定PNPN結(jié)兩側(cè)的摻雜結(jié)兩側(cè)的摻雜濃度相差很大（濃度相差很大（稱(chēng)之為稱(chēng)之為單邊突變單邊突變PNPN結(jié)結(jié)），例如），例如P P型區(qū)的摻雜濃度遠(yuǎn)遠(yuǎn)型區(qū)的摻雜濃度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于大于N N型區(qū)的摻雜濃度型區(qū)的摻雜濃度（稱(chēng)之為（稱(chēng)之為P PN N結(jié)），即結(jié)），即N Na aNNd d，則有：，則有： 可見(jiàn)，可見(jiàn)，PNPN結(jié)電容倒數(shù)的平方與反向偏置電壓結(jié)電容倒數(shù)的平方與反向偏置電壓V VR R成線

10、性關(guān)系。成線性關(guān)系。 利用此線性關(guān)利用此線性關(guān)系可外推出系可外推出PNPN結(jié)的結(jié)的內(nèi)建電勢(shì)。也內(nèi)建電勢(shì)。也可以可以通過(guò)直線的斜率求通過(guò)直線的斜率求出出PNPN結(jié)低摻雜一側(cè)結(jié)低摻雜一側(cè)的摻雜濃度的摻雜濃度。 第九章第九章 金屬半導(dǎo)體和半導(dǎo)體異質(zhì)結(jié)金屬半導(dǎo)體和半導(dǎo)體異質(zhì)結(jié)9.19.1金屬半導(dǎo)體接觸的整流特性金屬半導(dǎo)體接觸的整流特性 所謂整流特性，理想情況下指的就是單向?qū)^整流特性，理想情況下指的就是單向?qū)щ娞匦裕娞匦?，廣義上說(shuō)，凡是正反向非對(duì)稱(chēng)的廣義上說(shuō)，凡是正反向非對(duì)稱(chēng)的I IV V特特性，都可以在一定意義上稱(chēng)之為整流特性。性，都可以在一定意義上稱(chēng)之為整流特性。 眾所周知，最早的半導(dǎo)體整流器

11、就是采用金眾所周知，最早的半導(dǎo)體整流器就是采用金屬半導(dǎo)體接觸形成的，例如早期的礦石檢波器，屬半導(dǎo)體接觸形成的，例如早期的礦石檢波器，就是采用一根金屬觸針與一塊半導(dǎo)體硒礦石晶體就是采用一根金屬觸針與一塊半導(dǎo)體硒礦石晶體相接觸而制作的。相接觸而制作的。 目前，目前，各種金屬半導(dǎo)體接觸大多采用在半各種金屬半導(dǎo)體接觸大多采用在半導(dǎo)體晶體材料的表面淀積一層金屬薄膜的方式導(dǎo)體晶體材料的表面淀積一層金屬薄膜的方式來(lái)制備（濺射工藝）。來(lái)制備（濺射工藝）。例如可以在硅晶體材料例如可以在硅晶體材料的表面淀積一層金屬鋁膜，從而形成金屬半的表面淀積一層金屬鋁膜，從而形成金屬半導(dǎo)體之間的整流接觸。這種類(lèi)型的半導(dǎo)體整流導(dǎo)

12、體之間的整流接觸。這種類(lèi)型的半導(dǎo)體整流結(jié)通常稱(chēng)為肖特基勢(shì)壘結(jié)，有時(shí)也簡(jiǎn)稱(chēng)為肖特結(jié)通常稱(chēng)為肖特基勢(shì)壘結(jié)，有時(shí)也簡(jiǎn)稱(chēng)為肖特基結(jié)。基結(jié)。1. 1. 肖特基勢(shì)壘肖特基勢(shì)壘 我們我們以金屬和以金屬和N N型半導(dǎo)體材料接觸為例來(lái)討型半導(dǎo)體材料接觸為例來(lái)討論肖特基結(jié)論肖特基結(jié)，首先看零偏置狀態(tài)下的結(jié)特性。，首先看零偏置狀態(tài)下的結(jié)特性。 功函數(shù)：功函數(shù)：金屬或者半導(dǎo)體內(nèi)的電子克服原子金屬或者半導(dǎo)體內(nèi)的電子克服原子核的束縛，逸出體外（真空）所需要的功核的束縛，逸出體外（真空）所需要的功（平（平均值，定義為均值，定義為E E0 0E E F F）。 親和能：親和能：=E=E0 0-E-Ec c e em m是金屬

13、材料的功函數(shù)，是金屬材料的功函數(shù)，eeS S是半導(dǎo)體材是半導(dǎo)體材料的功函數(shù)，料的功函數(shù)，是半導(dǎo)體材料中電子的親和勢(shì)是半導(dǎo)體材料中電子的親和勢(shì) 各種不同金屬材料的功函數(shù)各種不同金屬材料的功函數(shù), ,電子親和勢(shì)則如電子親和勢(shì)則如下表所示。下表所示。 在下圖所示的實(shí)例中，我們?cè)谙聢D所示的實(shí)例中，我們假設(shè)了假設(shè)了m mS S，因因此當(dāng)形成金屬半導(dǎo)接觸之后，電子將從此當(dāng)形成金屬半導(dǎo)接觸之后，電子將從N N型半導(dǎo)型半導(dǎo)體材料一側(cè)流向金屬材料一側(cè)，最終使得整個(gè)系體材料一側(cè)流向金屬材料一側(cè)，最終使得整個(gè)系統(tǒng)具有統(tǒng)一的費(fèi)米能級(jí)。統(tǒng)具有統(tǒng)一的費(fèi)米能級(jí)。 下圖所示是未形成金屬半導(dǎo)體接觸之前，金下圖所示是未形成金屬半

14、導(dǎo)體接觸之前，金屬材料和半導(dǎo)體晶體材料各自的能帶示意圖，其屬材料和半導(dǎo)體晶體材料各自的能帶示意圖，其中中E E0 0為真空能級(jí)，也就是能帶圖的參考能級(jí)。為真空能級(jí)，也就是能帶圖的參考能級(jí)。 電子由電子由N N型半導(dǎo)體材料一側(cè)流向金屬材料一型半導(dǎo)體材料一側(cè)流向金屬材料一側(cè)之后，將在側(cè)之后，將在N N型半導(dǎo)體材料中留下帶正電的固型半導(dǎo)體材料中留下帶正電的固定施主離子電荷，并在定施主離子電荷，并在N N型半導(dǎo)體材料表面形成型半導(dǎo)體材料表面形成一個(gè)空間電荷區(qū)（耗盡區(qū)），同時(shí)形成一個(gè)由一個(gè)空間電荷區(qū)（耗盡區(qū)），同時(shí)形成一個(gè)由半導(dǎo)體材料指向金屬材料的內(nèi)建電場(chǎng)。半導(dǎo)體材料指向金屬材料的內(nèi)建電場(chǎng)。 金屬材料和

15、半導(dǎo)體接觸，達(dá)到平衡之后整金屬材料和半導(dǎo)體接觸，達(dá)到平衡之后整個(gè)系統(tǒng)具有統(tǒng)一的費(fèi)米能級(jí)。個(gè)系統(tǒng)具有統(tǒng)一的費(fèi)米能級(jí)。達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)的能帶圖：達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)的能帶圖： 從上圖可見(jiàn)，金屬材料中的電子要進(jìn)入從上圖可見(jiàn)，金屬材料中的電子要進(jìn)入N N型半導(dǎo)體材料，必須越過(guò)的勢(shì)壘高度為型半導(dǎo)體材料，必須越過(guò)的勢(shì)壘高度為B0B0，這個(gè)勢(shì)壘高度就是所謂的這個(gè)勢(shì)壘高度就是所謂的肖特基勢(shì)壘肖特基勢(shì)壘： 從從N N型半導(dǎo)體一側(cè)來(lái)看，導(dǎo)帶中的電子要型半導(dǎo)體一側(cè)來(lái)看，導(dǎo)帶中的電子要進(jìn)入到金屬材料中，必須越過(guò)的勢(shì)壘高度為進(jìn)入到金屬材料中，必須越過(guò)的勢(shì)壘高度為V Vbibi，這個(gè)勢(shì)壘高度也就是肖特基結(jié)的這個(gè)勢(shì)壘高度也就是肖特

16、基結(jié)的內(nèi)建勢(shì)壘內(nèi)建勢(shì)壘： 這使得這使得V VBiBi變成了一個(gè)與半導(dǎo)體材料摻雜濃度變成了一個(gè)與半導(dǎo)體材料摻雜濃度相關(guān)的函數(shù)，因?yàn)椋合嚓P(guān)的函數(shù)，因?yàn)椋?. 2. 反偏狀態(tài)下的肖特基結(jié)反偏狀態(tài)下的肖特基結(jié) 對(duì)于上述金屬和對(duì)于上述金屬和N N型半導(dǎo)體材料相接觸所形型半導(dǎo)體材料相接觸所形成的肖特基結(jié)，當(dāng)我們?cè)诎雽?dǎo)體材料一側(cè)外加成的肖特基結(jié)，當(dāng)我們?cè)诎雽?dǎo)體材料一側(cè)外加一個(gè)相對(duì)于金屬材料為正的電壓，此時(shí)的肖特一個(gè)相對(duì)于金屬材料為正的電壓，此時(shí)的肖特基結(jié)即處于反偏狀態(tài)。基結(jié)即處于反偏狀態(tài)。 從圖中可見(jiàn)，電子從半導(dǎo)體材料一側(cè)到金從圖中可見(jiàn)，電子從半導(dǎo)體材料一側(cè)到金屬材料一側(cè)所需越過(guò)的勢(shì)壘高度增加了，屬材料一側(cè)

17、所需越過(guò)的勢(shì)壘高度增加了，增加增加的幅度就是外加的反向偏置電壓的幅度就是外加的反向偏置電壓V VR R，而從金屬，而從金屬材料一側(cè)到半導(dǎo)體材料一側(cè)所需越過(guò)的勢(shì)壘高材料一側(cè)到半導(dǎo)體材料一側(cè)所需越過(guò)的勢(shì)壘高度度B0B0仍然保持不變。仍然保持不變。 外加電壓使得肖特基結(jié)的空間電荷區(qū)（也外加電壓使得肖特基結(jié)的空間電荷區(qū)（也就是耗盡區(qū)）寬度增加，肖特基結(jié)界面處的最就是耗盡區(qū)）寬度增加，肖特基結(jié)界面處的最大電場(chǎng)強(qiáng)度也相應(yīng)地大大增強(qiáng)。大電場(chǎng)強(qiáng)度也相應(yīng)地大大增強(qiáng)。 與反向偏置的與反向偏置的PNPN結(jié)情況類(lèi)似，可以對(duì)反向偏結(jié)情況類(lèi)似，可以對(duì)反向偏置的肖特基結(jié)空間電荷區(qū)應(yīng)用泊松方程，求得置的肖特基結(jié)空間電荷區(qū)應(yīng)用

18、泊松方程，求得肖特基結(jié)空間電荷區(qū)的寬度為：肖特基結(jié)空間電荷區(qū)的寬度為：9.2 9.2 正偏狀態(tài)下的正偏狀態(tài)下的PNPN結(jié)與肖特基結(jié)結(jié)與肖特基結(jié) 前面的分析討論中，無(wú)論是處于前面的分析討論中，無(wú)論是處于熱平衡的熱平衡的零偏狀態(tài)，還是有外加反向電壓的反偏狀態(tài)零偏狀態(tài)，還是有外加反向電壓的反偏狀態(tài)，PNPN結(jié)中都存在一個(gè)勢(shì)壘，這個(gè)勢(shì)壘阻擋了結(jié)中都存在一個(gè)勢(shì)壘，這個(gè)勢(shì)壘阻擋了N N型區(qū)型區(qū)中的電子向中的電子向P P型區(qū)中的進(jìn)一步擴(kuò)散，也阻擋了型區(qū)中的進(jìn)一步擴(kuò)散，也阻擋了P P型區(qū)中的空穴向型區(qū)中的空穴向N N型區(qū)中的進(jìn)一步擴(kuò)散。型區(qū)中的進(jìn)一步擴(kuò)散。因此在因此在零偏或反偏狀態(tài)下，零偏或反偏狀態(tài)下，PNP

19、N結(jié)中基本沒(méi)有電流流過(guò)結(jié)中基本沒(méi)有電流流過(guò) 類(lèi)似地，類(lèi)似地，在零偏或反偏狀態(tài)下，肖特基結(jié)在零偏或反偏狀態(tài)下，肖特基結(jié)中基本上也沒(méi)有電流流過(guò)。中基本上也沒(méi)有電流流過(guò)。1. 1. 正偏狀態(tài)下的正偏狀態(tài)下的PNPN結(jié)特性結(jié)特性 當(dāng)我們?cè)诋?dāng)我們?cè)赑NPN結(jié)的結(jié)的P P型區(qū)一側(cè)外加一個(gè)相對(duì)于型區(qū)一側(cè)外加一個(gè)相對(duì)于N N型區(qū)的正電壓時(shí)，型區(qū)的正電壓時(shí)，PNPN結(jié)即處于正向偏置狀態(tài)，此結(jié)即處于正向偏置狀態(tài)，此時(shí)外加電壓所形成的電場(chǎng)與內(nèi)建電場(chǎng)方向相反。時(shí)外加電壓所形成的電場(chǎng)與內(nèi)建電場(chǎng)方向相反。 由于外加電場(chǎng)削弱了內(nèi)建電場(chǎng)的作用，由于外加電場(chǎng)削弱了內(nèi)建電場(chǎng)的作用，PNPN結(jié)中的勢(shì)壘高度也相應(yīng)降低，因此漂移電流與

20、結(jié)中的勢(shì)壘高度也相應(yīng)降低，因此漂移電流與擴(kuò)散電流不再保持平衡，同時(shí)擴(kuò)散電流不再保持平衡，同時(shí)PNPN結(jié)兩邊也不再結(jié)兩邊也不再具有統(tǒng)一的費(fèi)米能級(jí)。具有統(tǒng)一的費(fèi)米能級(jí)。2. 2. 正偏狀態(tài)下的肖特基結(jié)特性正偏狀態(tài)下的肖特基結(jié)特性 9.2 9.2 金屬半導(dǎo)體歐姆接觸金屬半導(dǎo)體歐姆接觸 各種半導(dǎo)體器件和集成電路最后都需要通各種半導(dǎo)體器件和集成電路最后都需要通過(guò)金屬引線將其與外部世界相連接，這種連接過(guò)金屬引線將其與外部世界相連接，這種連接就必須是歐姆接觸。就必須是歐姆接觸。 所謂歐姆接觸，就是金屬和半導(dǎo)體材料之所謂歐姆接觸，就是金屬和半導(dǎo)體材料之間的一種接觸類(lèi)型，其正反向特性是完全對(duì)稱(chēng)間的一種接觸類(lèi)型，

21、其正反向特性是完全對(duì)稱(chēng)的，均為線性的電阻特性，而不是非對(duì)稱(chēng)的整的，均為線性的電阻特性，而不是非對(duì)稱(chēng)的整流特性。流特性。通常有兩種類(lèi)型的歐姆接觸，一種是通常有兩種類(lèi)型的歐姆接觸，一種是理想的理想的非整流接觸勢(shì)壘非整流接觸勢(shì)壘，另一種則是所謂的，另一種則是所謂的隧隧道穿透勢(shì)壘道穿透勢(shì)壘。 對(duì)于前面所討論過(guò)的金屬和對(duì)于前面所討論過(guò)的金屬和N N型半導(dǎo)體材型半導(dǎo)體材料之間形成的肖特基接觸勢(shì)壘，當(dāng)料之間形成的肖特基接觸勢(shì)壘，當(dāng)m mS S時(shí)，時(shí)，實(shí)際所形成的就是一種非整流接觸勢(shì)壘，即歐實(shí)際所形成的就是一種非整流接觸勢(shì)壘，即歐姆接觸。此時(shí)，沒(méi)有形成接觸之前，金屬材料姆接觸。此時(shí)，沒(méi)有形成接觸之前，金屬材料

22、的費(fèi)米能級(jí)要高于的費(fèi)米能級(jí)要高于N N型半導(dǎo)體材料的費(fèi)米能級(jí)。型半導(dǎo)體材料的費(fèi)米能級(jí)。1 1、非整流接觸勢(shì)壘、非整流接觸勢(shì)壘 當(dāng)當(dāng)m mS S時(shí)，也是一種非整流接觸勢(shì)壘，時(shí)，也是一種非整流接觸勢(shì)壘，即歐姆接觸。即歐姆接觸。此時(shí)，在沒(méi)有形成接觸之前，金此時(shí)，在沒(méi)有形成接觸之前，金屬材料的費(fèi)米能級(jí)要低于屬材料的費(fèi)米能級(jí)要低于P P型半導(dǎo)體材料的費(fèi)米型半導(dǎo)體材料的費(fèi)米能級(jí)。能級(jí)。 此時(shí)，無(wú)論是外加正向電壓還是外加反向電此時(shí)，無(wú)論是外加正向電壓還是外加反向電壓，與前面的分析類(lèi)似，金屬和壓，與前面的分析類(lèi)似，金屬和P P型半導(dǎo)體之間型半導(dǎo)體之間同樣也表現(xiàn)為電阻性的導(dǎo)通特性，即為歐姆接同樣也表現(xiàn)為電阻性的

23、導(dǎo)通特性，即為歐姆接觸。觸。 當(dāng)當(dāng)m mS S時(shí)，金屬和時(shí)，金屬和P P型半導(dǎo)體材料形成型半導(dǎo)體材料形成接觸之后的能帶圖，二者具有統(tǒng)一的費(fèi)米能級(jí)，接觸之后的能帶圖，二者具有統(tǒng)一的費(fèi)米能級(jí)，此時(shí)半導(dǎo)體材料表面空穴的濃度增加，形成了此時(shí)半導(dǎo)體材料表面空穴的濃度增加，形成了一層空穴的積累層。一層空穴的積累層。 從肖特基接觸上分析對(duì)從肖特基接觸上分析對(duì)n n型半導(dǎo)體只型半導(dǎo)體只要要 ，對(duì)，對(duì)P P型半導(dǎo)體只要型半導(dǎo)體只要 即可即可獲得歐姆接觸。獲得歐姆接觸。smsm 但是，肖特基接觸僅僅是一種理想的接觸，但是，肖特基接觸僅僅是一種理想的接觸，只考慮了功函數(shù)的影響，沒(méi)有考慮表面態(tài)（界只考慮了功函數(shù)的影響，沒(méi)有考慮表面態(tài)（界面態(tài)），對(duì)于實(shí)際的半導(dǎo)體材料面態(tài)），對(duì)于實(shí)際的半導(dǎo)體材料Si