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1、第四章金屬半導(dǎo)體結(jié)一名詞概念術(shù)語問題整流接觸（整流結(jié)）歐姆接觸（非整流結(jié)）肖特基勢壘高度：金屬－半導(dǎo)體結(jié)從金屬到半導(dǎo)體的勢壘。肖特基效應(yīng)：鏡象力使勢壘降低的效應(yīng)。畫出金屬和N型半導(dǎo)體在形成理想接觸前后的能帶圖并說明肖特基勢壘的形成。解：圖（圖4.1）為金屬和型半導(dǎo)體在形成接觸之前的理想的能帶圖。其中金屬功函數(shù)大于半導(dǎo)體的功函數(shù)。為半導(dǎo)體的電子親和勢。圖中假設(shè)了半導(dǎo)體表面沒有表面態(tài)，其能帶直到表面都是平直的。用某種方法把金屬和半導(dǎo)體接觸，由于?，電子將從半導(dǎo)體渡越到金屬。使半導(dǎo)體表面出現(xiàn)未被補(bǔ)償?shù)碾x化施主的
2、正電荷，金屬表面則積累負(fù)電荷，同時二者的費(fèi)米能級拉平。電中性要求金屬表面的負(fù)電荷與半導(dǎo)體表面的正電荷必須量值相等符號相反。金屬表面的負(fù)電荷是多余出來的導(dǎo)電電子，只占據(jù)很薄的一層（約0.5nm）。由于半導(dǎo)體中施主濃度比金屬中電子濃度低幾個數(shù)量級，所以半導(dǎo)體中的正電荷將占據(jù)相對較厚的一個薄層，即在半導(dǎo)體表面形成了空間電荷層。和結(jié)一樣，空間電荷的電場將阻止半導(dǎo)體中電子流入金屬。達(dá)到熱平衡時形成穩(wěn)定的自建電場和自建電勢，半導(dǎo)體的能帶向上彎曲，形成了阻止半導(dǎo)體中電子向金屬渡越的勢壘。肖特基勢壘二極管和結(jié)二極管之間的
3、比較：基本區(qū)別在于肖特基勢壘二極管是多子器件，結(jié)二極管是少子器件。因此：（1）由于沒有少數(shù)載流子貯存，貯存時間可忽略不計，肖特基勢壘二極管對于高頻和快速開關(guān)的應(yīng)用來說是理想的；（2）由于多數(shù)載流子電流遠(yuǎn)高于少數(shù)載流子電流，肖特基勢壘中的飽和電流遠(yuǎn)高于具有同樣面積的結(jié)二極管，因此，對于同樣的電流，在肖特基勢壘上的正向電壓降要比結(jié)上的低得多，低的接通電壓使得肖特基二極管對于箝位和限輻的應(yīng)用具有吸引力；（3）多子數(shù)目起伏小，因此肖特基二極管噪聲?。唬?）溫度特性好。畫出加偏壓肖特基勢壘能帶圖，說明肖特基勢壘二極
4、管的整流特性解：若在半導(dǎo)體上相對于金屬加一負(fù)電壓，則半導(dǎo)體—金屬之間的電勢差減少為，半導(dǎo)體中的電子能級相對金屬的向上移動，勢壘高度則由變成，而基本上保持不變（圖4-2b）。在半導(dǎo)體一邊勢壘的降低使得半導(dǎo)體中的電子更易于移向金屬，這是正向偏壓條件，能夠流過大的電流。如果是正電壓加于半導(dǎo)體上，這便是反向偏壓條件（圖4-2c），則勢壘被提高到，同樣基本上保持不變。提高的勢壘阻擋半導(dǎo)體中的電子移向金屬，電流很?。▓D4-2c）。（圖4.2）畫出集成結(jié)構(gòu)示意圖說明肖特基勢壘鉗位晶體管的工作原理（圖4.13）解：由于肖
5、特基勢壘具有快速開關(guān)響應(yīng)，因而可以把它和晶體管的集電極?基極結(jié)并聯(lián)連接，以減小晶體管的貯存時間。當(dāng)晶體管飽和時，集電結(jié)被正向偏置約達(dá)。若在肖特基二極管上的正向壓降（一般為）低于晶體管基極?集電極的開態(tài)電壓，則大部分過量基極電流流過二極管，該二極管沒有少數(shù)載流子貯存效應(yīng)。因此，與單獨(dú)的晶體管相比較，合成器件的貯存時間得到顯著的降低。肖特基勢壘箝位晶體管是按示于圖4-13b的結(jié)構(gòu)以集成電路的形式實(shí)現(xiàn)的。鋁在輕摻雜的型集電區(qū)上而形成極好的肖特基勢壘，并同時在重?fù)诫s的型基區(qū)上面形成優(yōu)良的歐姆接觸。為什么金屬與重?fù)?/p>
6、雜半導(dǎo)體接觸可以形成歐姆接觸？答：若半導(dǎo)體為重?fù)诫s（例如，具有或更高的雜質(zhì)濃度時），則空間電荷層寬度變得如此之薄，以至載流子可以隧道穿透而不是越過勢壘。由于在勢壘每邊的電子都可能隧道穿透到另一邊，因此實(shí)現(xiàn)了在正反向偏壓下基本上對稱的曲線。因此勢壘是非整流的，并有一低電阻。二重要推導(dǎo)導(dǎo)出肖特基二極管I-V特性解：對于非簡并化情況，導(dǎo)帶電子濃度和價帶空穴濃度如下：在半導(dǎo)體內(nèi)部，設(shè)本征費(fèi)米能級為，則熱平衡時半導(dǎo)體內(nèi)部的載流子濃度為在表面附近的空間電荷區(qū)內(nèi)電子的附加電勢能為，本征費(fèi)米能級為在空間電荷區(qū)中載流子濃度
7、為在半導(dǎo)體與金屬界面處其中是半導(dǎo)體的表面勢。取半導(dǎo)體內(nèi)為電勢零點(diǎn)，則半導(dǎo)體表面勢=?，為空間電荷區(qū)自建電勢差。于是在界面，電子濃度為即當(dāng)有外加電壓時，由氣體動力論，單位時間入射到單位面積上的電子數(shù)即進(jìn)入金屬的電子數(shù)為，式中為熱電子的平均熱運(yùn)動速度，為電子有效質(zhì)量。于是電子從半導(dǎo)體越過勢壘向金屬發(fā)射所形成的電流密度為與此同時也有電子從金屬向半導(dǎo)體中發(fā)射，由于金屬一側(cè)的勢壘高度不受偏壓的影響，所以這個電流密度是總電流密度為導(dǎo)帶有效狀態(tài)密度為，代入﹑，得到熱電子發(fā)射理論的電流—電壓關(guān)系其中當(dāng)肖特基勢壘被施加反向
8、偏壓時，將（4-24）式中的換成即可得到反向偏壓下的電流—電壓關(guān)系。于是，結(jié)在正反兩種偏壓下的電流—電壓關(guān)系可以統(tǒng)一用下式表示或式中稱為理想化因子。證明鏡像力使肖特基勢壘高度降低：其中證明：半導(dǎo)體中距金屬表面為的電子受到的鏡像力為電勢能為其中邊界條件取為時，和時，。（2）（1）對于肖特基勢壘，這個勢能將迭加到理想肖特基勢壘能帶圖上，將原來的肖特基勢壘近似地看成是線性的，因而界面附近的導(dǎo)帶底勢能曲線為其中為表面附近的電場，等于勢
