正电荷）处时的等量正电荷之间的吸引力正电荷叫镜像电荷，这个吸引力叫镜像引力叫镜像电荷，这个吸引力叫镜像引力电子镜像电荷 Figure 9.4Figure 9.4 •镜像力的势能将叠加到理想肖特基势垒上，镜像力的势能将叠加到理想肖特基势垒上，势能在势能在x= xm处出现最大值，（镜像力和处出现最大值，（镜像力和电场力平衡的地方），说明电场力平衡的地方），说明镜像力使肖特镜像力使肖特基势垒顶向内移动，并且引起势垒高度降基势垒顶向内移动，并且引起势垒高度降低，低，这就是肖特基势垒的镜像力降低现象，这就是肖特基势垒的镜像力降低现象，又叫做肖特基效应又叫做肖特基效应 二、二、 界面态对势垒高度的影响界面态对势垒高度的影响•前面讨论的理想前面讨论的理想MS接触，认为接触势垒仅由金属的接触，认为接触势垒仅由金属的功函数决定的，实际上，半导体表面存在的表面态功函数决定的，实际上，半导体表面存在的表面态对接触势垒有较大的影响对接触势垒有较大的影响•表面态位于禁带中，对应的能级称为表面能级表表面态位于禁带中，对应的能级称为表面能级表面态分为施主型和受主型两类面态分为施主型和受主型两类•若能级被电子占据时呈电中性，施放电子后呈正电，若能级被电子占据时呈电中性，施放电子后呈正电，称为施主型表面态。
称为施主型表面态•若能级空着时呈电中性，而接受电子后呈负电，称若能级空着时呈电中性，而接受电子后呈负电，称为受主型表面态为受主型表面态 •表面态存在一个距离价带顶为表面态存在一个距离价带顶为 0的中性能级：的中性能级： 电子正好填满电子正好填满 0 以下的所有表面态时，表面以下的所有表面态时，表面呈电中性；呈电中性； 0以下的表面态空着时，表面带正以下的表面态空着时，表面带正电，呈施主型；电，呈施主型； 0之上的表面态被电子填充时，之上的表面态被电子填充时，表面带负电，呈现受主型对于大多数半导体，表面带负电，呈现受主型对于大多数半导体， 0约为禁带宽度的三分之一约为禁带宽度的三分之一 假设在假设在n型半导体表面存在表面态：型半导体表面存在表面态： 当当EF低于低于 0时，时， 0之下有一些态是空着的，表面之下有一些态是空着的，表面呈正电，这些正电荷和金属表面的负电荷所形成的呈正电，这些正电荷和金属表面的负电荷所形成的电场在金属和半导体之间的微小间隙中产生电势差，电场在金属和半导体之间的微小间隙中产生电势差，所以半导体的耗尽层中需要较少的电离施主来平衡。
所以半导体的耗尽层中需要较少的电离施主来平衡结果自建势被显著降低，结果自建势被显著降低， 金属一边的势垒也降低金属一边的势垒也降低 •半导体费米能级半导体费米能级EF高于高于 0，则在，则在 0和和EF之间的之间的能级基本上被电子填满，表面带负电这样半能级基本上被电子填满，表面带负电这样半导体表面附近必定出现正电荷，成为正的空间导体表面附近必定出现正电荷，成为正的空间电荷区，结果形成电子的势垒，并使电荷区，结果形成电子的势垒，并使 B0增加 9.1.4 电流电流-电压关系电压关系金属半导体结中的电流输运金属半导体结中的电流输运机制，不同于机制，不同于pn结中少数载结中少数载流子决定电流的情况，而是流子决定电流的情况，而是主要取决于多数载流子肖主要取决于多数载流子肖特基二极管的基本过程是电特基二极管的基本过程是电子运动通过势垒这种现象子运动通过势垒这种现象可以通过热电子发射理论来可以通过热电子发射理论来解释热电子发射现象基于解释热电子发射现象基于势垒高度远大于势垒高度远大于kT这一假定这一假定 Js m是电子从半是电子从半导体扩散到金属导体扩散到金属中的电流密度，中的电流密度， Jm s是电子从金是电子从金属扩散到半导体属扩散到半导体中的电流密度。
中的电流密度 随着电场强度和反偏电压的增大而增大，反偏电随着电场强度和反偏电压的增大而增大，反偏电流随反偏电压的增加而增加流随反偏电压的增加而增加 Figure 9.9Figure 9.9 9.1.5肖特基势垒二极管肖特基势垒二极管 和和pn结二极管的比较结二极管的比较pn结二极管肖特基虽然虽然J-V特性的形式非常相似，但反向饱和电流密度的公式有很特性的形式非常相似，但反向饱和电流密度的公式有很大区别，两种器件的电流输运机构是不同的大区别，两种器件的电流输运机构是不同的Pn结的电流是由结的电流是由少数载流子的扩散运动决定的，而肖特基势垒二极管中的电流少数载流子的扩散运动决定的，而肖特基势垒二极管中的电流是由多数载流子通过热电子发射跃过内建电势差而形成的是由多数载流子通过热电子发射跃过内建电势差而形成的JsT>>JS, Figure 9.10Figure 9.10 2.两种二极管正偏时的特性也不同，肖特基二极管的开两种二极管正偏时的特性也不同，肖特基二极管的开启电压低于启电压低于pn结二极管的有效开启有效开启电压结二极管的有效开启有效开启电压 3.二者的频率响应特性，即开关特性不同。
二者的频率响应特性，即开关特性不同 pn结从正偏转向反偏时，由于正偏时积累的少数载流结从正偏转向反偏时，由于正偏时积累的少数载流子不能立即消除，开关速度受到电荷存储效应的限制；子不能立即消除，开关速度受到电荷存储效应的限制；肖特基势垒二极管，由于没有少数载流子存储，可以用肖特基势垒二极管，由于没有少数载流子存储，可以用于快速开关器件，开关时间在皮秒数量级，其开关速度于快速开关器件，开关时间在皮秒数量级，其开关速度受限于结电容和串联电阻相联系的受限于结电容和串联电阻相联系的RC延迟时间常数延迟时间常数工作频率可高达工作频率可高达100GHz.而而pn结的开关时间纳秒数结的开关时间纳秒数量级量级 MS可以用来加快可以用来加快BJT的瞬态关断的瞬态关断过程称为肖特基二极管的钳制称为肖特基二极管的钳制它的作用是，当它的作用是，当BJT在开启状态进在开启状态进入饱和模式时，入饱和模式时，MS二极管导通并二极管导通并把把CB结钳制到相对低的正偏压下，结钳制到相对低的正偏压下，这种方法利用了这种方法利用了MS能比能比pn结的导结的导通电压低这一特点这样通电压低这一特点这样CB结可结可以维持在一个相对较低的电压上，以维持在一个相对较低的电压上，在在BJT中可以有最少的电荷储存。
中可以有最少的电荷储存所以关断的时间显著减少所以关断的时间显著减少肖特基二极管钳制肖特基二极管钳制npnBJT的电路图的电路图 9.2 金属半导体的欧姆接触金属半导体的欧姆接触金属与金属与n型半导体接触：型半导体接触： m< s电子从电子从S流向流向M没有势垒，反之，仅有一小的势垒没有势垒，反之，仅有一小的势垒 M< s，欧姆接触，欧姆接触• 正偏：正偏： 电子从半导体流向金属没有遇到势垒，电子从半导体流向金属没有遇到势垒， VA>0, 就会有很大的正向电流就会有很大的正向电流 反偏：电子从金属流向半导体会遇到小的势垒，反偏反偏：电子从金属流向半导体会遇到小的势垒，反偏 电压电压VR大于零点几伏，势垒就会变为大于零点几伏，势垒就会变为0，在相对，在相对 较小的反偏电压下，会有很大的电流且电流较小的反偏电压下，会有很大的电流且电流 不饱和不饱和 结论：结论： M< s形成欧姆接触形成欧姆接触 实际要形成欧姆接触时，要求半导体重掺杂，使空间电荷层实际要形成欧姆接触时，要求半导体重掺杂，使空间电荷层很薄，发生隧道穿透。
很薄，发生隧道穿透 9.2 金属半导体的欧姆接触金属半导体的欧姆接触 9.2 金属半导体的欧姆接触金属半导体的欧姆接触金属与金属与P型半导体接触：型半导体接触： m> s •由于半导体表面态的存在，假定半导体能带隙的由于半导体表面态的存在，假定半导体能带隙的上半部分存在受主表面态，那么所有受主态都位上半部分存在受主表面态，那么所有受主态都位于于EF之下，如图之下，如图9.11b.这些表面态带负电荷，将这些表面态带负电荷，将使能带图发生变化使能带图发生变化•同样地假定半导体能带隙的下半部分存在施主表同样地假定半导体能带隙的下半部分存在施主表面态，如图面态，如图9.13b，所有施主态都位于，所有施主态都位于EF之上，之上，这些表面态带正电荷，将使能带图发生变化因这些表面态带正电荷，将使能带图发生变化因此表面态的作用无法形成良好的欧姆接触此表面态的作用无法形成良好的欧姆接触9.2 金属半导体的欧姆接触金属半导体的欧姆接触 实际的实际的MS接触接触 欧姆接触的形成欧姆接触的形成在在MS接触下方半接触下方半导体的重掺杂有助导体的重掺杂有助于欧姆接触的形成于欧姆接触的形成穿过势垒型接触的发射穿过势垒型接触的发射电流随掺杂的变化电流随掺杂的变化 遂道效应遂道效应金属半导体接触的金属半导体接触的空间电荷层宽度与空间电荷层宽度与半导体掺杂浓度的半导体掺杂浓度的平方根成反比，随平方根成反比，随着掺杂浓度的增加，着掺杂浓度的增加，遂穿效应增强遂穿效应增强 9.3异质结异质结9.1.1半导体异质结半导体异质结两种不同半导体材料接触形成的结两种不同半导体材料接触形成的结反型异质结：由导电类型相反的两种不同的半导体反型异质结：由导电类型相反的两种不同的半导体 单晶材料所形成的异质结如单晶材料所形成的异质结如p-Ge和和 n-GaAs 记为记为p-nGe-GaAs 如如p-nGe-Si, n-pGe-GaAs 同型异质结：导电类型相同的两种半导体材料所形同型异质结：导电类型相同的两种半导体材料所形 成的异质结成的异质结.如如n-nGe-Si, p-p Ge- GaAs ,p-pSi-GaP一般把禁带宽度较小的半导体材料写在前面。
或者用大一般把禁带宽度较小的半导体材料写在前面或者用大写字母表示较宽带写字母表示较宽带隙的材料，如隙的材料，如隙的材料，如隙的材料，如NpNp，，，，nP,Nn,pPnP,Nn,pP. . 9.2.2 能带图能带图窄带隙材料和宽带隙材料在接触前的能带图窄带隙材料和宽带隙材料在接触前的能带图 由于由于p区和区和n区的电子亲和势和禁带宽度不同，区的电子亲和势和禁带宽度不同，使异质结在界面处的能带突变，使异质结在界面处的能带突变， EC和和 EV的的出现将阻碍载流子通过界面，这种对载流子的出现将阻碍载流子通过界面，这种对载流子的限制作用是同质结中所没有的限制作用是同质结中所没有的 Figure 9.18Figure 9.18 1.内建电势内建电势9.3.4静电特性静电特性 9.3.4静电特性2.耗尽层中的电荷分布耗尽层中的电荷分布 3. 泊松方程泊松方程 4.电场：5.电势6.耗尽层宽度7.电容9.3.4静电特性 p-nGe-GaAs异质结的平衡能带图 9.3.3 二维电子气9.19 nN异质结在热平衡状态下的理想能带图异质结在热平衡状态下的理想能带图 Figure 9.20Figure 9.20n-AlGaAs, n-GaAs异质结的导带边缘图 。