什么是肖特基勢(shì)壘光電二極管?

  肖特基勢(shì)壘光電二極管又稱(chēng)金屬-半導(dǎo)體光電二極管，其勢(shì)壘不再是p-n結(jié)，而是金屬和半導(dǎo)體接觸形成的阻擋層，即肖特基勢(shì)壘。
  肖特基二極管（如圖1）不是利用p型半導(dǎo)體與n型半導(dǎo)體接觸形成p-n結(jié)原理制作的，而是利用金屬與半導(dǎo)體接觸形成的金屬－半導(dǎo)體結(jié)原理制作的。因此，SBD也稱(chēng)為金屬-半導(dǎo)體（接觸）二極管或表面勢(shì)壘二極管，它是一種熱載流子二極管。是近年來(lái)問(wèn)世的低功耗、大電流、超高速半導(dǎo)體器件。其反向恢復(fù)時(shí)間極短（可以小到幾納秒），正向?qū)▔航祪H0.4V左右，而整流電流卻可達(dá)到幾千安培。這些優(yōu)良特性是快恢復(fù)二極管所無(wú)法比擬的，中、小功率肖特基整流二極管大多采用封裝形式。

 
  肖特基勢(shì)壘二極管屬于一種低功耗、超高速半導(dǎo)體器件。最顯著的特點(diǎn)為反向恢復(fù)時(shí)間極短（可以小到幾納秒），正向?qū)▔航祪H0.4V左右。其多用作高頻、低壓、大電流整流二極管、續(xù)流二極管、保護(hù)二極管，也有用在微波通信等電路中作整流二極管、小信號(hào)檢波二極管使用。在通信電源、變頻器等中比較常見(jiàn)。但是，它也有一些缺點(diǎn)：耐壓比較低，漏電
流稍大些。選用時(shí)要全面考慮。
 
  1. 肖特基勢(shì)壘光電二級(jí)管原理介紹
  就光電流的產(chǎn)生和收集而言，可以把肖特基勢(shì)壘光電二極管看作是一個(gè)結(jié)深為零，表面覆蓋著薄而透明金屬膜的PN結(jié)。因此在入射的短波輻射中，相當(dāng)一部分藍(lán)、紫光和幾乎所有的紫外線(xiàn)都在勢(shì)壘區(qū)中被吸收，吸收后所激發(fā)的光生載流子在復(fù)合之前就會(huì)被強(qiáng)電場(chǎng)掃出。這就提高了光生載流子的收集效率，改善了器件的短波響應(yīng)。
  一般利用金或鋁分別與Si、Ge、GaAs、GaAsP、GaP等半導(dǎo)體材料接觸，制得各種肖特基結(jié)光電二極管。
  金屬n型半導(dǎo)體肖特基光伏探測(cè)器的結(jié)構(gòu)如圖2所示。用電阻率p>10⁴(Ω·cm)的n型硅片，在其表面形成約幾百納米左右厚的二氧化硅薄膜，再在薄膜上蒸鍍一層厚約幾十納米左右的薄金屬，形成肖特基勢(shì)壘。金屬與半導(dǎo)體之間勢(shì)壘高度為E_Ф-E_A，當(dāng)受光照后，阻擋層吸收光子，產(chǎn)生電子-空穴對(duì)，在內(nèi)電場(chǎng)作用下，電子移向半導(dǎo)體，空穴移向金屬，形成光生電勢(shì)。由于肖特基勢(shì)壘區(qū)在半導(dǎo)體附近表面處，光直接在勢(shì)壘區(qū)產(chǎn)生載流子，不像p-n結(jié)那樣載流子必須經(jīng)過(guò)擴(kuò)散才能到達(dá)結(jié)區(qū)，這樣可以減少載流子擴(kuò)散時(shí)間以及在擴(kuò)散中的復(fù)合損失。因此，肖特基光電二極管具有響應(yīng)時(shí)間短，量子效率高，可探測(cè)5～10nm的光脈沖信號(hào)。  
  2. 肖特基勢(shì)壘光電二極管應(yīng)用及展望
  在眾多類(lèi)型的探測(cè)器中，肖特基勢(shì)壘探測(cè)器制作簡(jiǎn)單，不存在高溫?cái)U(kuò)散過(guò)程，光響應(yīng)速度較快。肖特基型結(jié)構(gòu)探測(cè)器是所有結(jié)構(gòu)中響應(yīng)最平直的，響應(yīng)時(shí)間在ns數(shù)量級(jí)。其缺點(diǎn)是受RC時(shí)間常數(shù)限制。而MSM結(jié)構(gòu)的肖特基型紫外光電探測(cè)器由于響應(yīng)帶寬大，噪音小，所以非常適合制作日盲探測(cè)器和高速率器件。
  肖特基勢(shì)壘光電二極管光譜響應(yīng)范圍極寬（0.2-1.1微米），在0.4-0.6微米波段靈敏度高于一般硅光電二極管，這是該器件的主要優(yōu)點(diǎn)。與其它紅外探測(cè)器相比，最大的優(yōu)點(diǎn)是可直接用硅集成電路工藝，是紅外焦平面器件優(yōu)選的光敏器件。這種器件光敏面可以做的很大，均勻性好，動(dòng)彈范圍大，很適合做四象限探測(cè)器，用于激光跟蹤、定位、偵查、制導(dǎo)等系統(tǒng)。肖特基勢(shì)壘還可以做成CCD混合焦平面器件，其均勻性比一般紅外探測(cè)器焦平面陣列均勻性高100倍以上，對(duì)提高系統(tǒng)的性能極為有利。
 
  3. 結(jié)束語(yǔ)
  最近作為量子型紅外探測(cè)器除HgCdTe、InSd等本征結(jié)構(gòu)紅外探測(cè)器外，還采用硅和硅化物的肖特基勢(shì)壘光探測(cè)器，但由于器件使用厚的金屬電極，響應(yīng)率不十分理想，使發(fā)展受到一定限制，但隨著金屬電極薄膜化研究的進(jìn)展，響應(yīng)率提高，并采用硅的超大規(guī)模集成電路技術(shù)使器件向多元化發(fā)展是很有前途的。



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