肖特基势垒

什么是肖特基势垒？

肖特基势垒是指具有整流特性的金属-半导体接触，就如同二极管具有整流特性。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接面最大的区别在于具有较低的接面电压，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。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。

图1 金属与n型半导体形成的肖特基势垒
 
肖特基势垒的应用

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极管的地方。在电路设计中，它们也同时与一般的二极管及晶体管一起使用, 其主要的功能是利用其较低的接面电压来保护电路上的其它器件。

肖特基势垒高度为什么会低于PN结势垒高度?

肖特基二极管是以金属为正极，N型半导体为负极，利用二者接触面上形成的势垒，从而具有整流特性的金属-半导体器件。因此它不是P-N结，而是金属-N 结。由于金属导体内部有大量的导电电子，使得金属的费米能级低于半导体的费米能级，所以当金属与半导体接触时，形成的势垒高度低于PN结势垒高度，势垒高度低的外在表现为正向导通压降小，因而损耗小。