混频二极管是一种肖特基势垒二极管,它是利用金属和N型半导体相接触所形成的金属?半导体结的原理而制成的。当金属与半导体相接触时,它们的交界面处会形成阻碍电子通过的肖特基势垒,即表面势垒。为了使半导体中的载流子容易地越过势垒进入金属,它必须采用电子逸出功(电子跑出半导体或金属表面所需的能量)比金属大得多的N型半导体。当二极管加上正向偏压时,势垒下降,多数载流子(电子)便从半导体进入金属。混频二极管与一般二极管相比,由于利用多数载流子工作,没有少数载流子储存效应,所以具有频率高、噪声低和反向电流小等特点,主要用于混频器。
半导体的逸出功一般比金属的小,故当金属与半导体(以N型为例)接触时,电子就从半导体流入金属,在半导体表面层内形成一个由带正电不可移动的杂质离子组成的空间电荷区(图1a),在此区中存在一个由半导体指向金属的电场,犹如筑起了一座高墙,阻止半导体中的电子继续流入金属。从肖特基势垒的能带图(图1b)可以看出:在界面处半导体的能带发生弯曲,形成一个高势能区,这就是肖特基势垒。电子必须具有高于这一势垒的能量才能越过势垒流入金属。当平衡时,肖特基势垒的高度是金属和半导体的逸出功的差值。
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