肖特基势垒是指具有整流特性的金属-半导体接触,就如同二管具有整流特性。是金属-半导体边界上形成的具有整流作用的区域。
肖特基势垒指具有大的势垒高度(也就是ΦBn 或者 ΦBp 》》 kT),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(施敏, 半导体器件物理与工艺, *二版, 7.1.2)。
肖特基势垒是指具有整流特性的金属-半导体接触,就如同二管具有整流特性。是金属-半导体边界上形成的具有整流作用的区域。
金属与n型半导体形成的肖特基势垒如图1所示。金属—半导体作为一个整体在热平衡时有同样费米能级。肖特基势垒相较于PN界面大的区别在于具有较低的界面电压,以及在金属端具有相当薄的(几乎不存在)空乏区宽度。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N型半导体,金属的功函数大于半导体的功函数,对于P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。并非所有的金属-半导体接面都是具有整流特性的,不具有整流特性的金属-半导体接面则称为欧姆接触。整流属性决定于金属的功函、固有半导体的能隙,以及半导体的掺杂类型及浓度。在设计半导体器件时需要对肖特基效应相当熟悉,以确保不会在需要欧姆接触的地方意外地产生肖特基势垒。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。
肖特基势垒是什么?具有什么应用优势
优点
由于肖特基势垒具有较低的界面电压,可被应用在某器件需要近似于一个理想二管的地方。在电路设计中,它们也同时与一般的二管及晶体管一起使用, 其主要的功能是利用其较低的界面电压来保护电路上的其它器件。
然而,自始至终肖特基器件相较于其它半导体器件来说能被应用的领域并不广。
器件
肖特基二管,肖特基势垒自身作为器件即为肖特基二管。
肖特基势垒碳纳米管场效应晶体管ET:金属和碳纳米管之间的接触并不理想所以层错导致肖特基势垒,所以我们可以使用这一势垒来制作肖特基二管或者晶体管等等。
二管和整流器,Diodes Inc
二管配置单路
大连续正向电流500mA
每片芯片元件数目1
峰值反向重复电压30V
安装类型表面贴装
封装类型SOD-323
二管类型肖特基
引脚数目2
大正向电压降450mV
长度1.8mm
宽度1.4mm
高度1.1mm
高工作温度+125 °C
峰值反向电流500?A
尺寸1.8 x 1.4 x 1.1mm
峰值非重复正向浪涌电流2A
工作温度-40 °C
肖特基缺陷是由于晶体表面附近的原子热运动到表面,在原来的原子位置留出空位,然后内部邻近的原子再进入这个空位,这样逐步进行而造成的,看来就好像是晶体内部原子跑到晶体表面来了。显然,对于离子晶体,阴阳离子空位总是成对出现;但若是单质,则无这种情况。除了表面外,肖特基缺陷也可在位错或晶界上产生。这种缺陷在晶体内也能运动,也存在着产生和复合的动态平衡。对一定的晶体来说,在确定的温度下,缺陷的浓度也是一定的。空位缺陷的存在可用场离子显微镜直接观察到。
肖特基二管是由贵金属金、铝、银、铂等A为正,以N型半导体B为负,然后利用二者接触面之间上形成的势垒一种具有整流特性制成的金属半导体器件。肖特基二管由于N型半导体中存在大量电子,而贵金属中仅有少量自由电子,肖特基二管中的电子便从浓度高的B向浓度低A中扩散。肖特基二管金属A中没有空穴,不存在空穴自A向B扩散运动。随着肖特基二管中电子不断从B扩散到A,B的表面电子浓度逐渐降低,表面电中性破坏,于是形成势垒。
肖特基二管
肖特基二管是以其发明人肖特基博士(Schottky)命名的,SBD是肖特基势垒二管(SchottkyBarrierDiode,缩写成SBD)的简称。SBD不是利用P型半导体与N型半导体接触形成PN结原理制作的,而是利用金属与半导体接触形成的金属-半导体结原理制作的。因此,SBD也称为金属-半导体(接触)二管或表面势垒二管,它是一种热载流子二管。
肖特基二管优点:SBD具有开关频率高和正向压降低等优点,但其反向击穿电压比较低,大多不**60V,高仅约100V,以致于限制了其应用范围。像在开关电源(SMPS)和功率因数校正(PC)电路率开关器件的续流二管、变压器次级用100V以上的高频整流二管、RCD缓冲器电路中用600V~1.2kV的高速二管以及PC升压用600V二管等,只有使用快速恢复外延二管(RED)和**快速恢复二管(URD)。URD的反向恢复时间Trr也在20ns以上,根本不能满足像空间站等领域用1MHz~3MHz的SMPS需要。即使是硬开关为100kHz的SMPS,由于URD的导通损耗和开关损耗均较大,壳温很高,需用较大的散热器,从而使SMPS体积和重量增加,不符合小型化和轻薄化的发展趋势。因此,发展100V以上的高压SBD,一直是人们研究的课题和关注的热点。近几年,SBD已**了突破性的进展,150V和 200V的高压SBD已经上市,使用新型材料制作的**过1kV的SBD也研制成功,从而为其应用注入了新的生机与活力。
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