La structure Métal-Semiconducteur

Introduction

Effets de surface

Le contact Métal-Semiconducteur

La diode SCHOTTKY

Le contact ohmique

Conclusions Exercices


La structure Métal-Semiconducteur - 5.4 La diode SCHOTTKY.

5.4.4 Comparaison diode SCHOTTKY et diode PN.

La différence fondamentale entre les deux composants est que le fonctionnement fait appel aux porteurs majoritaires dans la diode SCHOTTKY alors que ce sont les porteurs minoritaires qui interviennent dans la diode PN.

fig 520

Comparaison caractéristique I(V) diode SCHOTTKY et diode PN

Si les caractéristiques I(V) des diodes SCHOTTKY et des diodes PN sont assez semblables on peut noter les différences suivantes :
  • le courant inverse de la diode PN est plus faible.
  • le courant direct "décolle " plus tard pour la diode PN (0.3 V pour Al-nSi au lieu de 0.6 V; pour la diode PN).
  • la variation de la tension directe en fonction de la température est plus faible pour la barrière M-SC que pour la diode PN).
  • le courant inverse est plus sensible à la tension inverse dans la barrière M-SC.

Le fonctionnement en fréquence de la diode SCHOTTKY peut être estimé à partir de la fréquence de coupure (cutoff frequency)

rel527(pratiquement Rs la résistance série << r) . En réalisant des composants de petites tailles  dans des matériaux de haute mobilité (GaAs), des fréquences de fonctionnement de l'ordre de 100 GHz sont possibles.

Pour une diode PN, la fréquence de coupure est donnée par : rel528, où cd est la capacité dynamique de la jonction qui fait intervenir la durée de vie des porteurs minoritaires.

L'absence de capacité de diffusion rend la commutation de la diode SCHOTTKY beaucoup plus rapide que celle de la diode PN.

5.4.5 Applications des diodes SCHOTTKY.

En plus des usages classiques de la jonction PN, on retrouve pour la barrière SCHOTTKY des utilisations en :

Détecteurs mélangeurs.

Utilisation de la partie non linéaire de la caractéristique I(V). A partir de : , on peut calculer la courbure de la caractéristique :. Cette grandeur croît avec le courant statique jusqu'à ce que les effets de résistance série interviennent.

Transistor SCHOTTKY.

Transistor SCHOTTKY

Pour profiter de son temps réponse très faible, une diode SCHOTTKY est placée en parallèle sur la jonction collecteur-base d'un transistor.

Pour cela, le métal (Aluminium) et déposé à cheval sur la base (caisson P) et le collecteur (caisson N). La partie sur la base sert de contact ohmique (metal-SC'P'), alors que la partie sur la zone N réalise une diode SCHOTTKY (métal-SC'N').

Quand le transistor est saturé, la tension sur la jonction collecteur est de l'ordre de 0.5 V , et elle met en conduction la diode SCHOTTKY (0.3 V).

En conséquence la plus grande partie du courant de saturation passe par la diode et ne nécessite pas de charge stockée dans la base du transistor.

Ceci entraîne que le temps de désaturation du transistor SCHOTTKY (clamped transistor)  est beaucoup plus court que celui de transistor normal, on peut alors obtenir des temps de commutation de l'ordre de la nanoseconde.


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Dernière mise à jour : le 30 mars, 2004 Auteur : Bernard BOITTIAUX