Фотодиоды с поверхностным барьером Шоттки

В основе такого типа фотодиода лежит контакт «металл-полупроводник». Фотодиоды с поверхностным барьером Шоттки позволяют достичь быстродействия до с и выше. Тонкий слой металла толщиной 0.1 мкм наносится на легированный полупроводник методом вакуумного распыления.

Энергетическая диаграмма фотодиода с поверхностным барьером Шоттки приведена на рисунке 13.12. Пусть используется полупроводник, легированный донорной примесью (n-слой). Для того, чтобы получился поверхностный барьер Шоттки необходимо, чтобы ширина запрещенной зоны полупроводника была больше работы выхода металла: . В противном случае имел бы место омический контакт (он используется при создании контактов на поверхности полупроводника для подачи напряжения).

Рисунок 13.12 — Энергетическая диаграмма фотодиода с поверхностным барьером Шоттки

Рассмотрим физические принципы работы фотодиода с поверхностным барьером Шоттки. Так как , то свободные электроны в металле (появившиеся в результате действия на металл фотонов излучения) преодолевают потенциальный барьер и переходят в полупроводник. Заметим, что так как , то фотоны с энергией также будут создавать свободные электроны в металле. Это увеличивает частотный диапазон работы фотодиода по сравнению с обычном фотодиодом с p-n-переходом (существует возможность поглощения квантов света с ). В результате длинноволновая граница спектральной характеристики фотодиода Шоттки сдвигается в сторону более длинных волн.

В силу того, что из металла вблизи контакта уходят электроны, с другой стороны контакта в полупроводнике возникает положительно заряженная область и возникает электрическое поле, которое и разделяет носители заряда.

Так как на границе «металл-полупроводник» в n-области расположен положительный пространственный заряд и существует электрическое поле, то в случае наибольшее поглощение фотонов будет происходить в этой области. Электрическое поле будет очень эффективно разделять фотоносители. Следовательно, коротковолновая граница спектральной характеристики фотодиода Шоттки сместится в область более коротких волн.

Таким образом, спектральная характеристика фотодиода с барьером Шоттки значительно шире, чем фотодиода с p-n-переходом из того же материала.

Дата добавления: 2014-01-04