Именно такой величины оказывается граничная частота германиевых диодов в контакте с золотом при диаметре контакта 10 мкм и умеренном легировании (ND = 1016 – 1017 см–3). Диоды на арсениде галлия получаются с более высокой граничной частотой ( fгр ≈ 300 Ггц.) вследствие более высокой подвижности электронов в этом материале.

4.3. Применения

Диоды Шоттки находят применение и перспективы в диапазоне СВЧ. В качестве смесителей и детекторов приемников СВЧ диоды Шоттки вытесняют относящиеся к тому же типу, но технологически несовершенные и нестабильные точечно-контактные кристаллические детекторы, используемые со времен второй мировой войны по настоящее время.

Характеристики точечно-контактных диодов трудно предсказать. Контакт, образованный давлением острия проволоки на кристалл поликристаллической структуры, имеет неопределенные свойства. Неопределенны давление острия, площадь контакта, структура кристалла, состояние поверхности, режим формирования контакта. В то же время планарная технология изготовления диодов из монокристаллического полупроводника дает диоды с предсказуемыми и стабильными характеристиками. На рис. 4.8 для сравнения приведены вольтамперные характеристики высокочастотных диодов трех типов: точечно-контактных, обращенных (см. стр. 51 и диодов Шоттки.

i

1 2 3

uЭ [B]

Рис. 4.8. Вольтамперные характеристики обращенного (1), точечно-контактного (2) диодов и диода Шоттки (3)

Точечно-контактный диод имеет больший обратный ток, чем диод Шоттки. Кроме того, он имеет и более высокий уровень собственных шумов. Обращенные диоды имеют хорошие характеристики и используются в малосигнальных цепях.

Другие применения диодов Шоттки также связаны с их высокочастотностью и стабильностью характеристик. Их используют в быстродействующих переключающих устройствах. Экспоненциальная зависимость тока от напряжения (4.15) позволяет строить логарифмические преобразования (u ~ lni).

Барьер металл-полупроводник используется при изготовлении транзисторов с металлическим коллектором. В таких транзисторах не происходит накопления заряда в коллекторе и тем ускоряется время их переключения. Кроме того, получается очень малое остаточное напряжение на коллекторе в проводящем насыщенном состоянии. Недостатком является понижение пробивного напряжения коллекторного перехода.

Следует отметить, что контакт металл-полупроводник имеется во всех полупроводниковых приборах в связи с необходимостью выводных проводниковых контактов. Во всех дискретных элементах выведены контактные проволочки. Такие контакты должны быть омическими. В соответствии с теорией, изложенной в начале главы, омический контакт получается только при строгом подборе пары металл-полупроводник, обеспечивающим отсутствие потенциального барьера. Такой контакт создать трудно. Реальные контакты можно считать омическими приближенно.

Омический контакт определяется как контакт, который имеет симметричную вольтамперную характеристику, не добавляет значительного импеданса к структуре и не изменяет равновесные плотности носителей настолько, чтобы это сказалось на характеристиках прибора.

При изготовлении контактов, как правило, образуется некоторый потенциальный барьер. Эффект влияния барьера удается ослабить, внося в контактирующий металл легирующие примеси. Например, в золото вносятся примеси п- или р-типа. В процессе вплавления контакта примеси диффундируют в полупроводник, создавая под контактом области с высоким легированием (рис.4.9 б). На рис. 4.9 а приведена энергетическая диаграмма контакта.

Au

Риc. 4.9. Энергетическая диаграмма контакта при высоком легировании полупроводника