АвтоАвтоматизацияАрхитектураАстрономияАудитБиологияБухгалтерияВоенное делоГенетикаГеографияГеологияГосударствоДомДругоеЖурналистика и СМИИзобретательствоИностранные языкиИнформатикаИскусствоИсторияКомпьютерыКулинарияКультураЛексикологияЛитератураЛогикаМаркетингМатематикаМашиностроениеМедицинаМенеджментМеталлы и СваркаМеханикаМузыкаНаселениеОбразованиеОхрана безопасности жизниОхрана ТрудаПедагогикаПолитикаПравоПриборостроениеПрограммированиеПроизводствоПромышленностьПсихологияРадиоРегилияСвязьСоциологияСпортСтандартизацияСтроительствоТехнологииТорговляТуризмФизикаФизиологияФилософияФинансыХимияХозяйствоЦеннообразованиеЧерчениеЭкологияЭконометрикаЭкономикаЭлектроникаЮриспунденкция

Фотодиоды Шоттки

Читайте также:
  1. Лавинные фотодиоды
  2. Фотодиоды
  3. Фотодиоды на основе р-n-перехода
  4. Фотодиоды с гетероструктурой
  5. Фотодиоды с р-i-n-структурой

 

Упрощенная структура фотодиода с барьером Шоттки показана на рис. 4.17. На подложке сильно легированного кремния n+ выращивается тонкая эпитаксиальная пленка высокоомного полупроводника n-типа. Затем на тщательно очищенную поверхность материала n-типа напыляют тонкую (~0,1 мкм) полупрозрачную пленку, а поверх нее - ан­тиотражающее покрытие.

б
Rн
Uп
Uвых
Au
ZnS
Ф
n
n+
E
x
а
Рисунок 4.17. Фотодиод с барьером Шоттки: а-структура; б-распределение поля в структуре

Структура и свойства контакта «металл – полупроводник» зависят от взаимного распо­ложения уровней Ферми в металле (UФм) и полупроводнике (UФпп). На рис. 4.18 показаны зонные диаграммы контакта «металл-полупроводник» для случая UФм < UФпп. При образо­вании контакта электроны переходят из полупроводника n-типа в металл. При этом вблизи границы «металл-полупроводник» создается объемный заряд положительных ионов доно­ров и, следовательно, электрическое поле.

б
Uпов
Металл
Полупроводник
UФм
UФпп
а
UФ
Рисунок 4.18. Зонные диаграммы контакта «металл-полупроводник»: а-до контакта; б-контакт после установления равновесия

Энергетические уровни вблизи поверхности полупроводника искривляются. Степень искривления уровней характеризуется поверхностным потенциалом Uпов. Его можно опре­делить разностью потенциалов между объемом и поверхностью полупроводника. При от­сутствии внешнего напряжения и оптического излучения переход находится в равновесном состоянии. Это состояние характеризуется равновесным поверхностным потенциалом Uпов0. Потенциальный барьер в пpиконтактном слое называют барьером Шоттки. Его высота Uпов0 является аналогом внутреннего потенциального барьера в р-n переходе. В зависимо­сти от полярности приложенного внешнего напряжения высота барьера Шоттки и сопро­тивление приконтактного слоя будут меняться.

При приложении прямого напряжения Uпр (положительный полюс к металлу, отрица­тельный - к полупроводнику n-типа) потенциальный барьер понижается, приконтактный слой обогащается основными носителями - электронами, и сопротивление перехода «ме­талл – полупроводник» будет меньше равновесного. Если изменить полярность внешнего на­пряжения, т.е. приложить к переходу обратное напряжение Uобр, то потенциальный барьер в контакте повышается. В этом случае приконтактный слой еще сильнее обедняется основными носителями - электронами и повышается его сопротивление по сравнению с равновесным состоянием. Таким образом, контакт «металл- полупpoводник» обладает выпрямляющими свойствами и может быть основой приборов, называемых диодами Шоттки.



Отличительной особенностью диодов Шоттки по сравнению с диодами на р-n-перехо­де является отсутствие инжекции не основных носителей. Диоды Шоттки используют дви­жение основных носителей. В них отсутствуют медленные пpoцессы, связанные с накопле­нием и рассасыванием неосновных носителей в базе диода.

В фотодиодах с барьером Шоттки имеется возможность поглощения квантов излучения в металле контакта (если энергия квантов излучения меньше ширины запрещенной зоны). Если энергия кванта излучения больше высоты потенциального барьера, то возбужденные электроны из металла могут перейти в полупроводник через потенциальный барьер. В ре­зультате длинноволновая граница спектральной характеристики фотодиода сдвигается в сторону более длинных волн.

В фотодиоде Шоттки с ростом энергии квантов область поглощения излучения сдвига­ется в слой объемного заряда, где существует поле, разделяющее фотоносители. В фотодио­де с р-n-переходом при малой глубине поглощения фототок практически равен нулю. Сле­довательно, коротковолновая граница спектральной характеристики фотодиода Шoттки расположена в области более коротких волн.

Перспективность применения фотодиодов Шотгки в оптоэлектронике объясняется их следующими достоинствами:

- малым сопротивлением базы фотодиода rб; поэтому постоянная времени барьерной емкости у фотодиодов Шоттки примерно равна 10-12 с, а инерционность определяется только временем пролета фотоносителей через область объемного заряда (10-10 ... 10-11) с;

‡агрузка...

- сочетанием высокого быстродействия и высокой чувствительности (Sф = 0,5 А/Вт);

- простотой создания выпрямляющих фоточувствительных структур на самых разнообразных металлах и полупроводниках и, следовательно, возможностью управления вы­сотой потенциального барьера Шoттки; в частности, кремневые фотодиоды с барье­ром Шоттки работают при λ = 0,63 мкм, имеют быстродействие 10-10с и фоточувcт­вительность S0 = 0,5 А/Вт;

- хорошей совместимостью с оптическими интегральными микросхемами.

Для продвижения в длинноволновую область повышают удельное сопротивление базо­вой области и одновременно увеличивают ее толщину, т.е. переходят к структуре m-i-n+, где m - означает «металл».

 


1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 | 13 | 14 | 15 | 16 | 17 | 18 | 19 | 20 | 21 | 22 | 23 | 24 | 25 | 26 | 27 | 28 | 29 | 30 | 31 | 32 | 33 | 34 | 35 | 36 | 37 | 38 | 39 | 40 | 41 | 42 | 43 | 44 | 45 | 46 | 47 | 48 | 49 | 50 | 51 | 52 | 53 | 54 | 55 | 56 | 57 | 58 | 59 | 60 |


При использовании материала, поставите ссылку на Студалл.Орг (0.005 сек.)