什么是肖特基势垒光电二极管?

  肖特基势垒光电二极管又称金属-半导体光电二极管，其势垒不再是p-n结，而是金属和半导体接触形成的阻挡层，即肖特基势垒。
  肖特基二极管（如图1）不是利用p型半导体与n型半导体接触形成p-n结原理制作的，而是利用金属与半导体接触形成的金属－半导体结原理制作的。因此，SBD也称为金属-半导体（接触）二极管或表面势垒二极管，它是一种热载流子二极管。是近年来问世的低功耗、大电流、超高速半导体器件。其反向恢复时间极短（可以小到几纳秒），正向导通压降仅0.4V左右，而整流电流却可达到几千安培。这些优良特性是快恢复二极管所无法比拟的，中、小功率肖特基整流二极管大多采用封装形式。

 
  肖特基势垒二极管属于一种低功耗、超高速半导体器件。最显著的特点为反向恢复时间极短（可以小到几纳秒），正向导通压降仅0.4V左右。其多用作高频、低压、大电流整流二极管、续流二极管、保护二极管，也有用在微波通信等电路中作整流二极管、小信号检波二极管使用。在通信电源、变频器等中比较常见。但是，它也有一些缺点：耐压比较低，漏电
流稍大些。选用时要全面考虑。
 
  1. 肖特基势垒光电二级管原理介绍
  就光电流的产生和收集而言，可以把肖特基势垒光电二极管看作是一个结深为零，表面覆盖着薄而透明金属膜的PN结。因此在入射的短波辐射中，相当一部分蓝、紫光和几乎所有的紫外线都在势垒区中被吸收，吸收后所激发的光生载流子在复合之前就会被强电场扫出。这就提高了光生载流子的收集效率，改善了器件的短波响应。
  一般利用金或铝分别与Si、Ge、GaAs、GaAsP、GaP等半导体材料接触，制得各种肖特基结光电二极管。
  金属n型半导体肖特基光伏探测器的结构如图2所示。用电阻率p>10⁴(Ω·cm)的n型硅片，在其表面形成约几百纳米左右厚的二氧化硅薄膜，再在薄膜上蒸镀一层厚约几十纳米左右的薄金属，形成肖特基势垒。金属与半导体之间势垒高度为E_Ф-E_A，当受光照后，阻挡层吸收光子，产生电子-空穴对，在内电场作用下，电子移向半导体，空穴移向金属，形成光生电势。由于肖特基势垒区在半导体附近表面处，光直接在势垒区产生载流子，不像p-n结那样载流子必须经过扩散才能到达结区，这样可以减少载流子扩散时间以及在扩散中的复合损失。因此，肖特基光电二极管具有响应时间短，量子效率高，可探测5～10nm的光脉冲信号。  
  2. 肖特基势垒光电二极管应用及展望
  在众多类型的探测器中，肖特基势垒探测器制作简单，不存在高温扩散过程，光响应速度较快。肖特基型结构探测器是所有结构中响应最平直的，响应时间在ns数量级。其缺点是受RC时间常数限制。而MSM结构的肖特基型紫外光电探测器由于响应带宽大，噪音小，所以非常适合制作日盲探测器和高速率器件。
  肖特基势垒光电二极管光谱响应范围极宽（0.2-1.1微米），在0.4-0.6微米波段灵敏度高于一般硅光电二极管，这是该器件的主要优点。与其它红外探测器相比，最大的优点是可直接用硅集成电路工艺，是红外焦平面器件优选的光敏器件。这种器件光敏面可以做的很大，均匀性好，动弹范围大，很适合做四象限探测器，用于激光跟踪、定位、侦查、制导等系统。肖特基势垒还可以做成CCD混合焦平面器件，其均匀性比一般红外探测器焦平面阵列均匀性高100倍以上，对提高系统的性能极为有利。
 
  3. 结束语
  最近作为量子型红外探测器除HgCdTe、InSd等本征结构红外探测器外，还采用硅和硅化物的肖特基势垒光探测器，但由于器件使用厚的金属电极，响应率不十分理想，使发展受到一定限制，但随着金属电极薄膜化研究的进展，响应率提高，并采用硅的超大规模集成电路技术使器件向多元化发展是很有前途的。



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