肖特基结的基本原理及特性

基本原理

半导体的逸出功一般比金属的小，故当金属与半导体（以N型为例）接触时,电子就从半导体流入金属，在半导体表面层内形成一个由带正电不可移动的杂质离子组成的空间电荷区,在此区中存在一个由半导体指向金属的电场，犹如筑起了一座高墙，阻止半导体中的电子继续流入金属。从肖特基势垒的能带图可以看出:在界面处半导体的能带发生弯曲，形成一个高势能区，这就是肖特基势垒。电子必须具有高于这一势垒的能量才能越过势垒流入金属。当平衡时，肖特基势垒的高度是金属和半导体的逸出功的差值。

特性

①不同金属与不同种类的半导体接触时，具有不同的肖特基势垒高度。

②势垒高度随外加电压变化。当金属接正电压时,空间电荷区中的电场减小,势垒降低，载流子容易通过；反之势垒升高，载流子不易通过。因此肖特基结具有单向导电的整流特性。与PN结相比，肖特基结电流输运的显著特点是多数载流子起主要作用，因此电荷储存效应小，反向恢复时间很短。

③肖特基结的电流-电压和电容-电压特性与PN结的相似，但肖特基结的电流-电压曲线的正向开启电压较低，正向曲线的斜率较陡，反向击穿电压较低。

制造与应用

通常用蒸发、溅射、电镀等方法在洁净的半导体表面上淀积一层纯金属膜，形成面接触肖特基结。为了长期稳定，须进行适当热处理。一般采用迁移率较高的N型半导体材料制造,以便得到较小的串联电阻。

肖特基结用于制作各种微波二极管，如利用正向电流－电压的非线性制成的变阻管，可用于微波检波和混频；利用正向低导通特性制成箝位管；利用反向偏置势垒特性可制成雪崩二极管、光敏管等；利用反向电容－电压特性制成变容二极管，如砷化镓肖特基变容管用于参量放大器、电调谐等。1966年研制成用肖特基势垒作栅极的砷化镓MES场效应管,它是性能优良的微波低噪声晶体管、微波高速开关管和微波功率晶体管。利用肖特基结还可制成单片微波集成电路和单片超高速数字集成电路等