2022-2023學年高二物理競賽課件：界面態(tài)對勢壘高度的影響

界面態(tài)對勢壘高度的影響

在半導體表面處的禁帶中存在著表面態(tài)，對應的能級稱為表面能級。表面態(tài)通常按照能量連續(xù)分布，并且可以用一中性能級E0表征。表面態(tài)一般分為施主型和受主型。若能級被電子占據(jù)時呈現(xiàn)電中性（這時被占據(jù)的界面態(tài)高達E0，且E0以上的狀態(tài)空著），釋放電子后呈現(xiàn)正電性，稱為施主型表面態(tài)；若能級空著時為電中性，接受了電子后帶負電，稱為受主型表面態(tài)。界面態(tài)對勢壘高度的影響三鏡像力對勢壘高度的影響根據(jù)庫侖定律，鏡像力為：距離金屬表面x處的電子的電勢能為：這里邊界條件取為x=∞時E=0和當x=0時E=-∞。將界面附近原來的勢壘近似的看成線性的，因而界面附近的導帶底勢能曲線為：其中ε為表面附近的電場，等于勢壘區(qū)的最大電場（內建電場和外加電場）?？偰芰繛椋嚎梢娫瓉淼男ぬ鼗鶆輭驹陔娮幽芰吭趚=0處下降，也就是說使得肖特基的勢壘高度降低。這就是肖特基勢壘的鏡像力降低現(xiàn)象，又叫做肖特基效應。說明在大電場下，肖特基勢壘被鏡像力降低了很多。鏡像力使肖特基勢壘高度降低的前提是金屬表面的半導體導帶要有電子存在。因此，在測量勢壘高度時，如果所用方法與電子在金屬和半導體間的輸運有關則所測得的結果是；如果測量方法只與耗盡層的空間電荷有關而不涉及電子的輸運（如電容方法），則測量結果不受鏡像力的影響。空穴也產生鏡像力，它的作用是使半導體能帶的價帶頂附近向上彎曲，如圖4-6所示。但是價帶頂不像導帶底那樣有極值，結果接觸處的能帶變窄。1.21.41.61.82.02.22.410-1110-310-210-110-2dV/dT(mV/℃)電流密度/(A/cm2)硅肖特基勢壘硅PN結正向偏壓時溫度系數(shù)與電流密度的關系可以看到溫度系數(shù)相差0.4mv/℃。肖特基勢壘二極管具有更穩(wěn)定的溫度特性。這種差別在利用兩類二極管進行電路設計時應該考慮。0.4實驗結果:

3)低的正向電壓降

由于肖特基勢壘二極管中的飽和電流遠大于具有同樣面積的PN結二極管的飽和電流,所以對于同樣的電流,在肖特基勢壘上的正向壓降比PN結上低得多。右圖所示為Al-Si(N)肖特基勢壘二極管和PN結二極管的I-V曲線圖。

開啟電壓:

肖特基勢壘二極管的一般為0.3v;

硅PN結為0.6-0.7v.2)大的飽和電流肖特基二極管是多子器件,而PN結二極管是少子器件,多子電流要比少子電流大的多,即肖特基勢壘二極管中的飽和電流遠大于具有同樣面積的PN結二極管的飽和電流。肖特基結PN結≈1.0μA≈1.0nA0.20.6I/mAV/v低的接通電壓使得肖特基二極管對于箝位和限幅的應用具有吸應力。然而在反偏壓下,肖特基二極管具有更高的非飽和反向電流。另外,在肖特基二極管中通常存在額外的漏電流和軟擊穿,因而在器件制造中必須十分小心。非理想的反向特性可以通過采用前面討論到的保護環(huán)或金屬搭接結構進行消除。

4)溫度依賴關系的區(qū)別肖特基勢壘和PN結對溫度依賴關系在正偏下是不同的。

肖特基勢壘二極管的應用肖特基勢壘二極管的應用多子器件,無少子存儲效應,可在1ns內關斷.在制造上簡便,使得有可能產生面積很小,供高頻工作的器件,工作頻率可達到100GHz.肖特基勢壘檢波器或混頻器肖特基勢壘箝位晶體管肖特基勢壘檢波器或混頻器一個有效的檢波器或混頻器要求射頻功率被二極管電阻rd吸收并且在rs上的功率耗散很小。通常情況下rs<<rd,因此,在低頻時rs的影響可以忽略。但是隨著工作頻率的增高,相對于rs來說,結阻抗減小,最終會到達這樣一個頻率,使得在rs上的功率耗散和在結上的功率耗散相等,即

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