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勢壘高度

勢壘高度是電子學中的一個概念，指在特定條件下，電子或電荷從一個區域穿越到另一個區域時所必須克服的能量障礙。

一般在談到半導體的PN結時，就會聯系到勢壘，這涉及半導體的基礎內容。簡單地說，所謂勢壘也稱位壘，就是在PN結由于電子、空穴的擴散所形成的阻擋層，兩側的勢能差，就稱為勢壘。

勢壘（Potential Energy Barrier）是勢能比附近的勢能都高的空間區域，基本上就是極值點附近的一小片區域。在眾多勢壘當中，方勢壘是一種理想的勢壘。

保持ε和V的乘積不變，縮小ε，并趨于0，V將無窮大。方勢壘過渡到δ勢壘。在微觀物理學中，δ勢常作為一種理想的短程作用來討論問題。δ勢可以看成方勢的一種極限情況。事實上，所有涉及δ勢的問題，原則上均可以從方勢情況下的解取極限而得以解決。但直接采用δ勢來求解，往往要簡捷得多。在δ勢情況下，粒子波函數的導數是不連續的，盡管粒子流密度仍然是連續的。

勢壘高度的單位為米。

勢壘的分類

肖特基勢壘

P型半導體和N型半導體通過摻雜方式結合而成的PN結，是一種比較復雜的半導體結構。這種結構的重要特征之一是在結的相鄰兩側，兩種載流子的分布具有不對稱的特性，從而形成載流子的濃度梯度，結果使PN結具有非線性的伏安特性。在制造半導體器件的過程中，除了有PN結之外，還會遇到金屬和半導體相接觸的情況，這種接觸（指其間距離只有幾個埃）有時會在半導體表面形成載流子的積累層，從而表現出低阻特性,其伏安特性是線性的；有時會在半導體表面形成載流子的耗盡層（阻擋層），出現表面勢壘,其伏安特性與PN結相似，呈非線性狀態。上述兩種情況在實際應用中都有用到之處，前者可用來作歐姆接觸，后者可用來制作肖特基勢壘二極管。

金屬-半導體邊界上形成的具有整流作用的區域。金屬-半導體作為一個整體在熱平衡時有同樣費米能級。由半導體到金屬，電子需要克服勢壘；而由金屬向半導體，電子受勢壘阻擋。在加正向偏置時半導體一側的勢壘下降；相反，在加反向偏置時，半導體一側勢壘增高。使得金屬-半導體接觸具有整流作用（但不是一切金屬-半導體接觸均如此。如果對于P型半導體，金屬的功函數大于半導體的功函數，對于N型半導體,金屬的功函數小于半導體的功函數，以及半導體雜質濃度不小于10^19/立方厘米數量級時會出現歐姆接觸，它會因雜質濃度高而發生隧道效應，以致勢壘不起整流作用）。當半導體均勻摻雜時肖特基勢壘的空間電荷層寬度和單邊突變P-N結的耗盡層寬度相一致利用金屬半導體接觸制作的檢波器很早就應用于電工和無線電技術之中，如何解釋金屬半導體接觸時表現出的整流特性，在20世紀30年代吸引了不少物理學家的注意。德國的W.H.肖脫基、英國的N.F.莫脫、蘇聯的Б.И.達維多夫發展了基本上類似的理論，其核心就是在界面處半導體一側存在有勢壘，后人稱為肖脫基勢壘。

勢壘高度,單位,公式

PN結勢壘

PN結的界面附近存在空間電荷區，該空間電荷區對于這些載流子而言就是一種能量勢壘——PN結勢壘。

PN結勢壘有一定的高度和一定的厚度，這完全由其中的空間電荷密度及其分布來決定。一般，空間電荷區可以采用所謂耗盡層近似（即認為空間電荷完全由電離雜質所提供的一種近似）。通過求解耗盡層近似下的Poisson方程，即可得到PN結勢壘的高度和厚度。PN結勢壘的高度也就是兩邊半導體的熱平衡Fermi能級之差；隨著半導體摻雜濃度的降低和溫度的提高，勢壘高度也將降低；在溫度高至本征激發起作用時，勢壘高度即變為0。PN結勢壘的厚度也與摻雜濃度和溫度有關。在摻雜濃度一定時，勢壘厚度與勢壘高度成正比；隨著溫度的提高，勢壘高度降低，則勢壘厚度也減薄。但隨著半導體摻雜濃度的提高，雖然勢壘高度增大，但勢壘厚度卻將減薄。

PN結勢壘高度和厚度的這種變化，就使得PN結具有單向導電性和勢壘電容、擴散電容等性能。同時，PNn結勢壘高度和厚度的這種變化關系也就是決定半導體器件工作性能隨著摻雜濃度和溫度發生變化的根本原因。

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