20-03-2013_10-45-00 / 8Шоттки

ДИОДЫ ШОТТКИ

Структура и свойства контактов между металлом и полупроводником зависят от разности работ выхода электрона из металла или ПП (рис.11).

В зависимости от типа электропроводности полупроводника и от соотношения работ выхода в полупроводнике и металле может возникать:

• Обедненный ( с малой плотностью основных носителей)

• Обогащенный слой (высокая плотность основных носителей)

• Инверсный (с противоположной электропроводностью)

Омический (невыпрямляющий) переход м/у металлом и п/п получается, когда приконтактный слой обогащен основными носителями (Wм<Wn) R _{приконтактной области} < R _{объема полупроводника.} Cмена полярности U не влияет на величину R _{приконтактной области}. Имеет линейную ВАХ (рис.14.3) и симметричную относительно начала координат. Качество омических контактов тем лучше, чем круче их ВАХ. Контакт подчиняется закону Ома. Используется для изготовления выводов для подключения к эл.цепи.

Выпрямляющие переходы получаются, если приконтактный слой обеднен основными носителями (работа выхода из металла больше чем у п/п n-типа(Wм >Wn) или меньше чем у п/п р-типа) или имеет инверсную электропроводность (Wм >>Wn). Если металл привести в соприкосновение с полупроводником, то электрон будет переходить из материала с меньшей работой выхода к материалу с большей работой выхода, что приведёт к возникновению контактной разности потенциалов .

Диод Шоттки — это полупроводниковый диод на основе выпрямляющего электрического перехода между ме­таллом и полупроводником.

На таком перехо­де высота потенциального барьера для электронов (ПБЭ) и дырок (ПБД) может существенно отличаться (рис.12). Поэтому, при вклю­чении выпрямляющего перехода Шоттки в прямом направлении, прямой ток возникает благодаря движению основных носителей заряда полупроводника в металл, а носители другого знака (неос­новные для полупроводника) практически не могут перейти из ме­талла в полупроводник из-за высокого для них потенциального барьера на переходе.

Таким образом, на основе выпрямляющего перехода Шоттки мо­гут быть созданы выпрямительные, импульсные и сверхвысоко­частотные полупроводниковые диоды, отличающиеся от диодов с p-n-переходом лучшими частотными свойствами. Наличие металла позволяет диоду Шоттки открываться при более низких прямых напряжениях (на 0,2–0,4 В меньше), чем диод на основе p-n-перехода из того же п/п (U_пp<0,6 В) (рис.14 сплошная линия- ВАХ p-n-перехода, пунктирная линия 1-диода Шоттки). В переходе Шоттки отсутствует диффузионная ёмкость. Поэтому длительность переходных процессов меньше, выше быстродействие (рис.13- t_x- время восстановления обратного сопротивления).

К недостаткам ди­ода следует отнести малое пробивное напряжение и большие об­ратные токи.

В качестве исходного полупроводникового материала для вы­прямительных диодов Шоттки можно использовать кремний или арсенид галлия с электропроводностью n-типа (подвиж­ность электронов больше подвижности дырок). Наибольшие преимущества перед диодами с р-n-переходом диоды Шоттки имеют при выпрямлении больших токов высокой частоты. Выпрямительные низкочастотные диоды предпочтительнее из­готовлять с p-n-переходом. Для импульсных диодов Шоттки предпочтение отдано GaAs, так как в этом материале время жизни неосновных носителей заряда может быть менее 10^-9 с. Арсенид галлия пока не удается получить с малой концентра­цией дефектов, в результате чего GaAs-диоды имеют относительно малые значения пробивных напряжений, далекие от теоретически возможных. Это является существенным недостатком для выпрямительных диодов, но не столь важно для импульсных диодов, так как большая часть импульсных схем — это низко­вольтные схемы.