肖特基结是一种特殊的PN结,由一个n型半导体和一个与之相连的金属接触而形成。与普通的PN结不同,肖特基结的金属材料与n型半导体之间存在Schottky势垒,而不是PN结的P-N势垒。这种势垒的形成是由于金属与半导体的能带结构不匹配造成的。
肖特基结的金属部分称为阳极或肖特基金属,而n型半导体部分则称为阴极或肖特基区域。当外加正向偏置时,电子从肖特基金属注入到n型半导体中,形成电流。当反向偏置时,由于Schottky势垒的存在,阻止了电子的注入,形成截止态。
肖特基结的形成和性质可以通过能带理论来解释。金属的导带和半导体的导带相接时,出现了一个能级势垒,即Schottky势垒。这是由于金属的导带与半导体的导带之间存在能量差异而引起的。
在正向偏置下,当肖特基金属的Fermi能级高于n型半导体的费米能级时,电子从金属注入到半导体中,形成电流。这是因为肖特基结的Schottky势垒被压低或消除,使得电子容易越过势垒。而在反向偏置下,肖特基结的Schottky势垒会增高,阻止电子的注入,形成截止态。
肖特基结的原理也可以通过金属-半导体接触的空间电荷区(Depletion Region)来解释。当两者接触时,形成了一个空间电荷区,其中包含了正、负离子和未饱和的杂质离子。在正向偏置下,空间电荷区变窄,电子容易穿越势垒,形成电流。而在反向偏置下,空间电荷区变宽,阻止了电流的形成。
肖特基结具有许多独特的特性,使其在电子器件和集成电路中得到广泛应用:
快速开关速度:由于肖特基结没有PN结的载流子复合过程,因此具有更快的开关速度,适用于高频率应用。
低功耗:肖特基结正向压降较小,导致较低的功耗消耗。
低噪声:肖特基结具有较低的射频噪声,使其在低噪声放大器和射频应用中广泛使用。
温度稳定性:肖特基结的电特性对温度变化的影响较小,具有较好的温度稳定性。
低反向漏电流:相比于普通的PN结二极管,肖特基结具有较低的反向漏电流,因此能够提供更高的可靠性和性能。
高工作温度:由于肖特基结不涉及PN结的热失效问题,因此可以在较高的工作温度下正常运行。
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