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肖特基势垒详解,肖特基势垒二极管-KIA MOS管

信息来源:本站 日期:2024-04-07 

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肖特基势垒详解,肖特基势垒二极管-KIA MOS管


肖特基势垒

肖特基势垒(Schottky Barrier),是指具有整流特性的金属-半导体接触,即具有大的势垒高度,以及掺杂浓度比导带或价带上态密度低的金属-半导体接触,就如同二极管具有整流特性,是金属-半导体边界上形成的具有整流作用的区域。

肖特基势垒,二极管

肖特基势垒形成:当金属与半导体接触时,由于金属的导带能级高于半导体的导带能级,而金属的价带能级低于半导体的价带能级,形成了肖特基势垒。肖特基势垒是一个势垒能量,阻止了电子从半导体向金属方向的流动。


肖特基势垒二极管

肖特基势垒二极管(Schottky barrier diodes,SBD)是一种基于肖特基势垒理论的二极管,是金属与半导体材料相互接触,且形成一定的势垒后开始工作的一种多数载流子器件。


肖特基势垒二极管结构与分类

传统SBD是通过金属与半导体接触而构成。金属材料可选用铝、金、钼、镍和钛等,半导体通常为硅(Si)或砷化镓(GaAs)。


由于电子比空穴迁移率大,为获得良好的频率特性,故选用N型半导体材料作为基片。为了减小SBD的结电容,提高反向击穿电压,同时又不使串联电阻过大,通常是在N+衬底上外延一高阻N-薄层。

肖特基势垒,二极管

其Cg是管壳并联电容,Ls是引线电感,Rs是包括半导体体电阻和引线电阻在内的串联电阻,Cj和Rj分别为结电容和结电阻(均为偏流、偏压的函数)。


金属导体内部有大量的导电电子。当金属与半导体接触(二者距离只有原子大小的数量级)时,金属的费米能级低于半导体的费米能级。在金属内部和半导体导带相对应的分能级上,电子密度小于半导体导带的电子密度。


因此,在二者接触后,电子会从半导体向金属扩散,从而使金属带上负电荷,半导体带正电荷。由于金属是理想的导体,负电荷只分布在表面为原子大小的一个薄层之内。


而对于N型半导体来说,失去电子的施主杂质原子成为正离子,则分布在较大的厚度之中。电子从半导体向金属扩散运动的结果,形成空间电荷区、自建电场和势,并且耗尽层只在N型半导体一边(势区全部落在半导体一侧)。


势区中自建电场方向由N型区指向金属,随热电子发射自建场增加,与扩散电流方向相反的漂移电流增大,最终达到动态平衡,在金属与半导体之间形成一个接触势,这就是肖特基势垒。


在外加电压为零时,电子的扩散电流与反向的漂移电流相等,达到动态平衡。在加正向偏压(即金属加正电压,半导体加负电压)时,自建电场削弱,半导体一侧势垒降低,于是形成从金属到半导体的正向电流。


当加反向偏压时,自建电场增强,势垒高度增加,形成由半导体到金属的较小反向电流。因此,SBD与PN结二极管一样,是一种具有单向导电性的非线性器件。

肖特基势垒,二极管

肖特基势垒二极管的符号与结构


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