根據(jù)《漲知識(shí)啦》第32期可知，隨著反向偏壓的增大，肖特基二極管漏電流的增幅遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)了耗盡區(qū)內(nèi)空間電荷產(chǎn)生電流的水平，隨后，研究人員發(fā)現(xiàn)在肖特基勢(shì)壘二極管處于反偏工作下時(shí)，是存在鏡像力的，因此肖特基勢(shì)壘高度會(huì)隨之降低。為了解釋上述肖特基勢(shì)壘降低效應(yīng)這個(gè)現(xiàn)象，我們可以去分析圖1所示的金屬-半導(dǎo)體能帶圖。

圖1鏡像力造成肖特基勢(shì)壘降低的能帶示意圖

當(dāng)半導(dǎo)體體內(nèi)的一個(gè)電子在距離界面x處靠近金屬，同樣大小的鏡像正電荷會(huì)出現(xiàn)在距離界面 - x 處的金屬中。這就在電子上產(chǎn)生一個(gè)靜電力，即庫(kù)侖力，可以由下式給出

粒子之間的引力使半導(dǎo)體中的電子產(chǎn)生一個(gè)負(fù)電勢(shì)能，這個(gè)電勢(shì)能等于將電子從x處移動(dòng)到無(wú)窮遠(yuǎn)處所做的功。相應(yīng)的鏡像力電勢(shì) (V1) 為

把鏡像力負(fù)電勢(shì)與肖特基勢(shì)壘正電勢(shì)結(jié)合起來(lái)，會(huì)在距離界面XM處出現(xiàn)一個(gè)最大值。在這個(gè)位置，鏡像力電勢(shì)等于耗盡區(qū)內(nèi)的電勢(shì)降低，該電勢(shì)降低與圖中用箭頭表示的主電場(chǎng)有關(guān)。由于最大值接近表面處，可以假設(shè)該處的電場(chǎng)近似等于肖特基接觸的最大電場(chǎng)。使XM處的鏡像力電勢(shì) (V1) 等于耗盡區(qū)內(nèi)的電勢(shì)降低 (EMXM)，可以得到

因此，由鏡像力引起的肖特基勢(shì)壘高度下降

將該式代入上式中，可以發(fā)現(xiàn)肖特基勢(shì)壘降低取決于金屬-半導(dǎo)體體界面的最大電場(chǎng) (EM)，

并且，對(duì)于一維器件結(jié)構(gòu)來(lái)說(shuō)，最大的電場(chǎng)與施加的反向偏壓 (VR)的關(guān)系為

最后，考慮以上分析結(jié)果，肖特基勢(shì)壘二極管的反偏漏電流的計(jì)算公式為

另外，我們知道對(duì)于肖特基勢(shì)壘二極管結(jié)構(gòu)來(lái)說(shuō)，在外置反向偏壓時(shí)，漂移區(qū)承受電場(chǎng)，且漂移區(qū)恒定摻雜濃度時(shí)電場(chǎng)呈三角形分布，最大電場(chǎng)位于金屬-半導(dǎo)體接觸界面，即如圖2所示。因此，對(duì)于肖特基勢(shì)壘二極管，金半接觸界面的強(qiáng)電場(chǎng)在鏡像力的存在下會(huì)使器件在反偏的時(shí)候產(chǎn)生很大的漏電流，從而造成器件的過(guò)早擊穿。

圖2肖特基整流二極管中的電場(chǎng)分布

圖3? 50 V硅基肖特基勢(shì)壘二極管的漏電流密度

為了很好地理解上面的分析，如圖3所示為漂移區(qū)摻雜濃度為1×1016 cm-3時(shí)，考慮勢(shì)壘降低與倍增過(guò)程后漏電流曲線與理想熱電子發(fā)射曲線的對(duì)比圖，我們可以發(fā)現(xiàn)考慮勢(shì)壘降低與倍增過(guò)程后隨電壓增大漏電流增大效應(yīng)非常明顯，特別是在電壓VR = 50 V時(shí)，大約增大了1個(gè)量級(jí)。

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