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势垒高度

势垒高度是电子学中的一个概念，指在特定条件下，电子或电荷从一个区域穿越到另一个区域时所必须克服的能量障碍。

一般在谈到半导体的PN结时，就会联系到势垒，这涉及半导体的基础内容。简单地说，所谓势垒也称位垒，就是在PN结由于电子、空穴的扩散所形成的阻挡层，两侧的势能差，就称为势垒。

势垒（Potential Energy Barrier）是势能比附近的势能都高的空间区域，基本上就是极值点附近的一小片区域。在众多势垒当中，方势垒是一种理想的势垒。

保持ε和V的乘积不变，缩小ε，并趋于0，V将无穷大。方势垒过渡到δ势垒。在微观物理学中，δ势常作为一种理想的短程作用来讨论问题。δ势可以看成方势的一种极限情况。事实上，所有涉及δ势的问题，原则上均可以从方势情况下的解取极限而得以解决。但直接采用δ势来求解，往往要简捷得多。在δ势情况下，粒子波函数的导数是不连续的，尽管粒子流密度仍然是连续的。

势垒高度的单位为米。

势垒的分类

肖特基势垒

P型半导体和N型半导体通过掺杂方式结合而成的PN结，是一种比较复杂的半导体结构。这种结构的重要特征之一是在结的相邻两侧，两种载流子的分布具有不对称的特性，从而形成载流子的浓度梯度，结果使PN结具有非线性的伏安特性。在制造半导体器件的过程中，除了有PN结之外，还会遇到金属和半导体相接触的情况，这种接触（指其间距离只有几个埃）有时会在半导体表面形成载流子的积累层，从而表现出低阻特性,其伏安特性是线性的；有时会在半导体表面形成载流子的耗尽层（阻挡层），出现表面势垒,其伏安特性与PN结相似，呈非线性状态。上述两种情况在实际应用中都有用到之处，前者可用来作欧姆接触，后者可用来制作肖特基势垒二极管。

金属-半导体边界上形成的具有整流作用的区域。金属-半导体作为一个整体在热平衡时有同样费米能级。由半导体到金属，电子需要克服势垒；而由金属向半导体，电子受势垒阻挡。在加正向偏置时半导体一侧的势垒下降；相反，在加反向偏置时，半导体一侧势垒增高。使得金属-半导体接触具有整流作用（但不是一切金属-半导体接触均如此。如果对于P型半导体，金属的功函数大于半导体的功函数，对于N型半导体,金属的功函数小于半导体的功函数，以及半导体杂质浓度不小于10^19/立方厘米数量级时会出现欧姆接触，它会因杂质浓度高而发生隧道效应，以致势垒不起整流作用）。当半导体均匀掺杂时肖特基势垒的空间电荷层宽度和单边突变P-N结的耗尽层宽度相一致利用金属半导体接触制作的检波器很早就应用于电工和无线电技术之中，如何解释金属半导体接触时表现出的整流特性，在20世纪30年代吸引了不少物理学家的注意。德国的W.H.肖脱基、英国的N.F.莫脱、苏联的Б.И.达维多夫发展了基本上类似的理论，其核心就是在界面处半导体一侧存在有势垒，后人称为肖脱基势垒。

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PN结势垒

PN结的界面附近存在空间电荷区，该空间电荷区对于这些载流子而言就是一种能量势垒——PN结势垒。

PN结势垒有一定的高度和一定的厚度，这完全由其中的空间电荷密度及其分布来决定。一般，空间电荷区可以采用所谓耗尽层近似（即认为空间电荷完全由电离杂质所提供的一种近似）。通过求解耗尽层近似下的Poisson方程，即可得到PN结势垒的高度和厚度。PN结势垒的高度也就是两边半导体的热平衡Fermi能级之差；随着半导体掺杂浓度的降低和温度的提高，势垒高度也将降低；在温度高至本征激发起作用时，势垒高度即变为0。PN结势垒的厚度也与掺杂浓度和温度有关。在掺杂浓度一定时，势垒厚度与势垒高度成正比；随着温度的提高，势垒高度降低，则势垒厚度也减薄。但随着半导体掺杂浓度的提高，虽然势垒高度增大，但势垒厚度却将减薄。

PN结势垒高度和厚度的这种变化，就使得PN结具有单向导电性和势垒电容、扩散电容等性能。同时，PNn结势垒高度和厚度的这种变化关系也就是决定半导体器件工作性能随着掺杂浓度和温度发生变化的根本原因。

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