Диод Шоттки Выполнил студент группы 21302 Яппинен Н.С. - презентация

1 Диод Шоттки Выполнил студент группы Яппинен Н.С.

2 Содержание 1.ВведениеВведение 2.Принцип работыПринцип работы 2.1 Барьер ШотткиБарьер Шоттки 2.2 Зонная диаграмма барьера Шоттки при внешнем напряженииЗонная диаграмма барьера Шоттки при внешнем напряжении 2.3 Вольт-амперная характеристика барьера ШотткиВольт-амперная характеристика барьера Шоттки 3.Особенности перехода ШотткиОсобенности перехода Шоттки 4.ПрименениеПрименение 5.Источники информацииИсточники информации

3 Диод Шоттки (диод с барьером Шоттки) полупроводниковый диод, выполненный на основе контакта металл - полупроводник; назван в честь немецкого учёного Вальтера Шоттки, создавшего в г.г. основу теории таких диодов. 1. Введение

4 2. Принцип работы Рассмотрим контакт металл - полупроводник. Если приповерхностная область полупроводника обеднена основными носителями, в этом случае в области контакта со стороны полупроводника формируется область пространственного заряда ионизованных доноров или акцепторов и реализуется блокирующий контакт, или барьер Шоттки. Рассмотрим условие возникновения барьера Шоттки. Ток термоэлектронной эмиссии с поверхности любого твердого тела определяется уравнением Ричардсона: 2.1. Барьер Шоттки

5 Для контакта металл - полупроводник n-типа выберем условие, чтобы термодинамическая работа выхода из полупроводника Ф п/п была меньше, чем термодинамическая работа выхода из металла Ф Ме. В этом случае согласно уравнению Ричардсона ток термоэлектронной эмиссии с поверхности полупроводника j п/п будет больше, чем ток термоэлектронной эмиссии с поверхности металла: Ме > п/п ; j Ме < j п/п При контакте таких материалов в начальный момент времени ток из полупроводника в металл будет превышать обратный ток из металла в полупроводник и в приповерхностных областях полупроводника и металла будут накапливаться объемные заряды - отрицательные в металле и положительные в полупроводнике. В области контакта возникнет электрическое поле, в результате чего произойдет изгиб энергетических зон. Вследствие эффекта поля термодинамическая работа выхода на поверхности полупроводника возрастет. Этот процесс будет проходить до тех пор, пока в области контакта не выравняются токи термоэлектронной эмиссии и соответственно значения термодинамических работ выхода на поверхности.

6 2.2. Зонная диаграмма барьера Шоттки при внешнем напряжении Как видно, роль внешнего напряжения в барьере Шоттки сводится только к регулированию высоты потенциального барьера и величины электрического поля в области пространственного заряда (ОПЗ) полупроводника.

7 2.3 Вольт-амперная характеристика барьера Шоттки Вольт-амперная характеристика барьера Шоттки имеет ярко выраженный несимметричный вид. В области прямых смещений ток экспоненциально сильно растёт с ростом приложенного напряжения. В области обратных смещений ток от напряжения не зависит. В обоих случаях, при прямом и обратном смещении, ток в барьере Шоттки обусловлен основными носителями - электронами. По этой причине диоды на основе барьера Шоттки являются быстродействующими приборами, поскольку в них отсутствуют рекомбинационные и диффузионные процессы. Зависимость тока от напряжения обусловлена изменением числа носителей, принимающих участие в процессах зарядопереноса. Роль внешнего напряжения заключается в изменении числа электронов, переходящих из одной части барьерной структуры в другую. Вольт-амперная характеристика барьера Шоттки

8 3. Особенности перехода Шоттки 1.) На переходе Шоттки при прямом смещении создается значительно меньшее падение напряжения, чем на электронно-дырочном переходе: при прохождении даже небольшого начального тока через контакт с большим сопротивлением на нем выделяется тепловая энергия, способствующая появлению дополнительных носителей. 2.) Отсутствие инжекции неосновных носителей заряда. 3.) Переходы работают только на основных носителях, следовательно, в приборах, изготовленных на основе эффекта Шоттки, практически отсутствует диффузионная емкость, связанная с накоплением и рассасыванием носителей. 4.) Отсутствие диффузионной емкости существенно повышает быстродействие приборов, поэтому диоды, выполненные на основе такого контакта, обладают значительно лучшими переключающими свойствами, чем диоды на основе контакта полупроводник полупроводник.

9 4. Применение Свойства диода Шоттки во многом сходны со свойствами резкого несимметричного p-n – перехода. Однако, поскольку перенос заряда здесь осуществляется основными носителями, быстродействие диодов Шоттки значительно выше. Отсюда следует, что диоды Шоттки в принципе могут выполнять почти все функции диодов с p-n – переходами. Исключение составляют лишь p-n – переходы с накоплением заряда, поскольку в приборах, работающих на основных носителях, время накопления чрезвычайно мало. Диоды Шоттки служат главным образом СВЧ-диодами различного назначения (детекторными, смесительными, лавинно-пролётными, параметрическими, импульсными, умножительными); кроме того, применяются в качестве приёмников излучения, детекторов ядерного излучения, тензодатчиков (измерительный преобразователь деформации твёрдого тела, вызываемой механическими напряжениями, в электрический сигнал), модуляторов света; их используют также в выпрямителях тока ВЧ, солнечных батареях и т.д.

10 5. Источники информации 1.) Гуртов В. А. Твердотельная электроника: Учеб. Пособие – 3-е изд., доп. Москва: Техносфера – 512 с. 2.) Зи С. Физика полупроводниковых приборов: В 2-х книгах. Кн. 1. Пер. с англ. – 2-е перераб. И доп. Изд. – М.: Мир, – 456 с., ил. 3.) Flash-анимация Диод Шоттки Ивашкевич В.Л.