金半接触整流理论

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前置知识：

所谓的整流指的是阻挡层的整流特性。例如，在金半接触的系统中外加电压V，由于阻挡层是高阻区域，所加的电压大部分降落在阻挡层，会改变表面势和电子势垒高度，半导体和金属不在处于相互平衡的状态，金属费米能级和半导体费米能级差值，就是外加电压引起的静电势能差。

有如下规定：

  • 正向电流：规定为半导体多子流向金属形成的电流
  • 正向电压：规定为使势垒降低的电压

以金属和N型半导体接触为例： 没有外加电压时，金属到半导体的电子流和半导体到金属的电子流相互平衡； 外加正向电压时，势垒降低，半导体多子向金属侧扩散占优势，形成正向电流；外加反向电压时，金属侧势垒不变，半导体侧势垒增大，金属到半导体的电子流占优势，形成反向电流，又因为金属侧的电子势垒不因外加电压V的变化而变化，因此反向电流很小且恒定

扩散理论

扩散理论适用于厚阻挡层，它假定势垒的宽度比多子的平均自由程大得多，多子在势垒区发生多次碰撞。

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电流密度：J=JsD[exp(qVk0T)−1]J = J_{sD}[exp(\frac{qV}{k_{0}T})-1]，JsDJ_{sD}随电压而变化，反向时J=−JsDJ = -J_{sD}不饱和

对于氧化亚铜这样的半导体(载流子迁移率小，平均自由程短)，扩散理论适用

热电子发射

当阻挡层很薄以至多子的平均自由程和阻挡层厚度相当时，扩散理论不再适用。这时，势垒的宽度不起作用，起决定作用的是势垒高度，如果任意一侧的多子能够有足够的能量跨越势垒，就能自由通过阻挡层。

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电流密度：J=A∗T2exp(−qϕnsk0T)[exp(qVk0T)−1]=JsT[exp(qVk0T)−1]J = A^*T^2exp(-\frac{q\phi_{ns}}{k_{0}T})[exp(\frac{qV}{k_{0}T})-1] = J_{sT}[exp(\frac{qV}{k_{0}T})-1]

虽然，扩散理论和热电子发射理论得到的电流密度形式是差不多的，但是不同的是JsTJ_{sT}与外加电压无关，是一个强烈依赖于温度的物理量。

Ge、Si、GaAs都有比较高的载流子迁移率，较大的平均自由程，这些半导体的肖特基势垒中的电流输运机制主要是多子的热电子发射

镜像力和隧穿效应的影响

镜像力的影响

在金属-真空系统，一个在金属外的电子会在金属表面感应出正电荷，同时电子会受到正电荷的吸引。镜像力的存在会对势垒形状带来影响。

镜像力

隧道效应的影响