Eine Schottky–Diode ist ein einzelner Metall-Halbleiter-Übergang, der wegen seiner gleichrichtenden Eigenschaften verwendet wird.Schottky-Dioden sind häufig die am besten geeignete Art von Diode, wenn ein geringer Durchlassspannungsabfall gewünscht wird, z. B. in einer hocheffizienten Gleichstromversorgung.Außerdem können Schottky-Dioden aufgrund ihres Majoritätsträger-Leitungsmechanismus größere Schaltgeschwindigkeiten erreichen als PN–Übergangsdioden, wodurch sie zur Gleichrichtung hochfrequenter Signale geeignet sind.
Durch die Einführung einer zweiten Halbleiter / Metall-Schnittstelle und eines Gate-Stacks, der beide Übergänge überlappt, kann ein Schottky-Barrier-Feldeffekttransistor (SB-FET) erhalten werden. Das Gate steuert die Trägerinjektion innerhalb des Kanals und moduliert die Bandbiegung an der Grenzfläche und damit den Widerstand der Schottky-Barrieren. Im Allgemeinen wird der am stärksten resistive Pfad für den Strom durch die Schottky-Barrieren dargestellt, und so trägt der Kanal selbst nicht wesentlich zur Leitung bei, wenn der Transistor eingeschaltet wird. Diese Art von Vorrichtung hat ein ambipolares Verhalten, da, wenn eine positive Spannung an beide Übergänge angelegt wird, ihr Banddiagramm nach unten gebogen ist, was einen Elektronenstrom von der Quelle zum Drain ermöglicht (das Vorhandensein eines V D S {\displaystyle V_ {DS}}
Spannung ist immer impliziert) aufgrund des direkten Tunnelns. Im umgekehrten Fall einer negativen Spannung, die an beiden Übergängen anliegt, wird das Banddiagramm nach oben gebogen und Löcher können eingespritzt werden und vom Drain zur Quelle fließen. Die Einstellung der Gate-Spannung auf 0 V unterdrückt den Tunnelstrom und ermöglicht nur einen geringeren Strom aufgrund thermionischer Ereignisse. Eine der Hauptbeschränkungen eines solchen Geräts hängt stark mit dem Vorhandensein dieses Stroms zusammen, der es schwierig macht, es richtig auszuschalten. Ein klarer Vorteil einer solchen Vorrichtung besteht darin, dass keine Kanaldotierung erforderlich ist und teure technologische Schritte wie Ionenimplantation und Hochtemperaturglühen vermieden werden können, wodurch das Wärmebudget niedrig gehalten wird. Die Bandbiegung aufgrund der Spannungsdifferenz zwischen Drain und Gate injiziert jedoch oft genug Träger, um ein ordnungsgemäßes Ausschalten der Vorrichtung unmöglich zu machen. Auch niedrige Einschaltströme aufgrund des Eigenwiderstandes der Schottky-Kontakte sind typisch für diese Art von Vorrichtung, ebenso wie eine sehr harte und unzuverlässige Skalierbarkeit aufgrund der schwierigen Steuerung des Verbindungsbereichs.
Banddiagramme der SBFET-Operationen. Von links nach rechts: negative angelegte Spannung im Banddiagramm, die einen Lochtunnelstrom (p-Typ) ermöglicht; ohne angelegte Spannung ist nur thermionische Emission für Träger erlaubt (Off-State); Eine positive Gate-Spannung ermöglicht Elektronen aufgrund der abwärts gerichteten Bandbiegung (n-Typ) zu tunneln.
Schottky transistor effektive schaltung.
Ein bipolarer Sperrschichttransistor mit einer Schottky-Barriere zwischen der Basis und dem Kollektor wird als Schottky-Transistor bezeichnet. Da die Sperrschichtspannung der Schottky-Barriere klein ist, wird verhindert, dass der Transistor zu tief sättigt, was die Geschwindigkeit bei Verwendung als Schalter verbessert. Dies ist die Grundlage für die Schottky- und Advanced Schottky TTL-Familien sowie deren Low-Power-Varianten.
Ein MESFET oder Metall–Halbleiter-FET verwendet eine rückwärts vorgespannte Schottky–Barriere, um einen Verarmungsbereich bereitzustellen, der einen im Halbleiter vergrabenen leitenden Kanal abklemmt (ähnlich dem JFET, bei dem stattdessen ein PN-Übergang den Verarmungsbereich bereitstellt). Eine Variante dieses Bauelements ist der High-Electron-Mobility Transistor (HEMT), der ebenfalls einen Heteroübergang verwendet, um ein Bauelement mit extrem hoher Leitfähigkeit bereitzustellen.
Ein Schottky-Barriere-Kohlenstoff-Nanoröhren-FET verwendet den nicht idealen Kontakt zwischen einem Metall und einer Kohlenstoff-Nanoröhre, um eine Schottky-Barriere zu bilden, mit der extrem kleine Schottky-Dioden, Transistoren und ähnliche elektronische Bauelemente mit einzigartigen mechanischen und elektronischen Eigenschaften hergestellt werden können.
Schottky-Barrieren können auch zur Charakterisierung eines Halbleiters verwendet werden.Im Verarmungsbereich der Schottky-Barriere bleiben Dotanden ionisiert und führen zu einer „Raumladung“, die wiederum zu einer Kapazität des Übergangs führt. Die Metall-Halbleiter-Grenzfläche und die gegenüberliegende Grenze des abgereicherten Bereichs wirken wie zwei Kondensatorplatten, wobei der Verarmungsbereich als a wirkt dielectric.By durch Anlegen einer Spannung an den Übergang ist es möglich, die Verarmungsbreite und die Kapazität zu variieren, die bei der Kapazitätsspannungsprofilierung verwendet wird.Durch die Analyse der Geschwindigkeit, mit der die Kapazität auf Spannungsänderungen reagiert, ist es möglich, Informationen über Dotierstoffe und andere Defekte zu erhalten, eine Technik, die als transiente Tiefenspektroskopie bekannt ist.
