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4.7肖特基势垒二极管和PN结二极管比较1)高的工作频率和开关速度•肖特基势垒:无少字存储效应,所以频率特性不受电荷存储效应限制,只是受到RC时间常数(τ=RC)限制。•PN结:从正偏到反偏,存储的少子不能立刻消失,并且速度受少子存储效应的限制。•所以,肖特基二极管对于高频和快速开关应用是理想的。(少子存储效应即电荷存储,pn结是少子器件，外加正向偏压（p正n负），使得n区电子漂移运动经过空间电荷区来到p区边界，p区空穴来到n区边界，形成少数载流子的积累，即电荷存贮效应)3)低的正向电压降由于肖特基势垒二极管中的饱和电流远大于具有同样面积的PN结二极管的饱和电流,所以对于同样的电流,在肖特基势垒上的正向压降比PN结上低得多。右图所示为Al-Si(N)肖特基势垒二极管和PN结二极管的I-V曲线图。开启电压:肖特基势垒二极管的一般为0.3v;硅PN结为0.6-0.7v.2)大的饱和电流肖特基二极管是多子器件,而PN结二极管是少子器件,多子电流要比少子电流大的多,即肖特基势垒二极管中的饱和电流远大于具有同样面积的PN结二极管的饱和电流。肖特基结PN结≈1.0μA≈1.0nA0.20.6I/mAV/v低的接通电压使得肖特基二极管对于箝位和限幅的应用具有吸应力。然而在反偏压下,肖特基二极管具有更高的非饱和反向电流。另外,在肖特基二极管中通常存在额外的漏电流和软击穿,因而在器件制造中必须十分小心。非理想的反向特性可以通过采用前面讨论到的保护环或金属搭接结构进行消除。4)温度依赖关系的区别肖特基势垒和PN结对温度依赖关系在正偏下是不同的。1.21.41.61.82.02.22.410-1110-310-210-110-2dV/dT(mV/℃)电流密度/(A/cm2)硅肖特基势垒硅PN结正向偏压时温度系数与电流密度的关系可以看到温度系数相差0.4mv/℃。肖特基势垒二极管具有更稳定的温度特性。这种差别在利用两类二极管进行电路设计时应该考虑。0.4实验结果:4.8肖特基势垒二极管的应用肖特基势垒二极管的应用多子器件,无少子存储效应,可在1ns内关断.在制造上简便,使得有可能产生面积很小,供高频工作的器件,工作频率可达到100GHz.肖特基势垒检波器或混频器肖特基势垒箝位晶体管4.8.1肖特基势垒检波器或混频器一个有效的检波器或混频器要求射频功率被二极管电阻rd吸收并且在rs上的功率耗散很小。通常情况下rs<>rs,所以有ωc2=Cd2rdrs1对于高频运用,cd、rd、rs都应该很小。如果半导体具有高杂质浓度和高迁移率。那么是能够实现小rs的,通过采用GaAs材料,工作频率可达到100GHz。4.8.2肖特基势垒箝位晶体管由于肖特基势垒具有快速开关响应,因而可以把它和NPN晶体管的集电结并联连接,以减小晶体管的存储时间,如左下电路图所示,当晶体管饱和,集电结被正向偏置约为0.5VCBE电路图CEBN+N+NPN+集成结构若肖特基二极管上的正向压降(一般为0.3V)低于晶体管基极-集电极的开态电压,则大部分过量基极电流将流过二极管,该二极管没有少数载流子存储效应,因此,与单独的晶体管相比,合成器件肖特基势垒箝位晶体管的存储时间得到了显著的降低。测得的存储时间可以低于1ns。肖特基势垒箝位晶体管是按上图集成电路的形式实现的。铝在轻掺杂的N型集电区上形成极好的肖特基势垒,同时在重掺杂的P型基区上形成优良的欧姆接触.这两种接触可以只通过一步金属化实现,不需要额外的工艺。4.9.欧姆接触-非整流的M-S结定义:在所使用的结构上不会添加较大的寄生阻抗,且不足以改变半导体内的平衡载流子浓度使器件特性受到影响。考虑φm<φs的理想的金属和N型半导体对。它们在接触之前的能带图如图(a)所示。图(b)所示为当做成接触时载流子交换产生的能带图。在结处几乎不存在势垒,因此,载流子可以自由地通过任一方向,结果为这种M-S结是非整流的。qφmEFMχsqφsEcEvEFs金属半导体(N型)图(a)接触之前金属半导体EvEcEFq(φs-φm)图(b)接触之后处于平衡态φm<φs的理想金属和N型半导体的接触的能带图可以...