1. 金半接触及其能级图

1.1 金属和半导体的功函数

金属内部电子是在一个势阱中运动。

金属功函数Wm：用E0表示真空中静止电子的能量，金属功函数定义为真空能级E0与费米能级Ef之差。它表示一个起始能量等于费米能级的电子，由金属内部逸出到真空中所需要的的最小能量。

半导体的功函数Ws定义类似，半导体中费米能级是电子占有几率为50%的参考能级，随掺杂浓度有关。

半导体电子亲和能X：真空能级E0与半导体导带底Ec之差。它表示半导体导带底的电子逸出体外所需要的最小能量。

1.2 接触电势差

不同材料接触而产生的电势差，功函数之差/电荷量，当金属与半导体距离D小到可以和原子间距作比较时，接触电势差转变为半导体表面和内部之间的电势差，即表面势。

1.3 表面态对接触势垒的影响

表面态（界面态）是影响集成电路成品率的关键

施主型表面态：被电子占据呈电中性，释放电子后呈正电性的能级。

受主型表面态：空着时为电中性，接收电子带负电的能级。

2.金属半导体接触整流理论

肖特基势垒二极管与pn结的比较

相同点：有类似的伏安特性，具有单向导电性，具有整流特性。

不同点：1.pn结是少数载流子的扩散所形成的的电流，当撤掉外加电压时，由于积累的少数载流子要和多数载流子复合需要一定时间，所以有拖尾，应用于低频状况。肖特基是多数载流子的漂移所形成的电流，外加电压撤去电流就消失，所以用于高频状况。

2.同样使用电流，肖特基势垒二极管有较低的正向导通电压。pn结电压降大，功耗大。

3.反向漏电流，pn结基本饱和，肖特基二极管反向饱和电流大得多，漏电流大功耗就大。

3.少数载流子的注入和欧姆接触

少数载流子的注入：在金属与半导体整流接触上外加正向电压，如果有少数载流子流过界面，就称为少数载流子的注入。

大注入：例如PIN型二极管加正向电压，p区的空穴和n区的电子注入的I区都属于少数载流子的大注入。

欧姆接触：不产生明显的阻抗，不会使半导体的平衡载流子浓度发生明显变化，I-V特性一三象限是对称的。接触面形成的电子跃迁势垒高度很小，厚度很薄。

肖特基接触 I-V曲线不对称，肖特基接触面形成的电子跃迁势垒高度很大，厚度很厚。

接触电阻：金属与半导体接触时零偏压下的微分阻值。

形成欧姆接触的条件：

1）半导体表面形成积累层，无势垒。

2）隧道电流占主导。（为考虑表面态）

（满足以上一个或两个都能形成欧姆接触）

导带向下弯曲，电子的积累（靠近费米能级）。价带向上弯曲，空穴的积累（靠近费米能级）

高的掺杂浓度 使势垒很薄，隧道电流大，故可使半导体重掺杂与金属接触形成欧姆接触。

欧姆接触的特点：

（1）I-V特性一三象限是对称的；

4.MOSFET的简单理解

金属-氧化物半导体场效应晶体管（Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor）

首先可以理解NPN结构为两个PN结相连，源极和漏极分别连在两端。由于PN结的单向导通性，在一般情况下Mos管是未导通的。中间部分是二氧化硅绝缘层在外接一个栅极，当给栅极施加电压时，会形成电场效应吸引电子形成N沟道，进而连通源极和漏极实现导通。

三极管和MOS管的不同之处：（摘自知乎电子元器件）

一、在三极管中,空穴和自由电子都参与导电,称为双极型器件,用BJT表示;而MOS管只有多子导电,称为单极型器件,用FET表示.由于多子浓度不受外界温度、光照、辐射的影响,在环境变化剧烈的条件下,选用FET比较合适. 这也就是我们通常所说的MOS管比较稳定的原因。

二、在放大状态工作时,三极管发射结正偏,有基极电流,为电流控制器件,相应的输入电阻较小,约103Ω;FET在放大状态工作时无栅极电流,为电压控制器件,输入电阻很大,JFET的输入电阻大于107Ω,MOS管的输入电阻大于109Ω。

三、MOS管的源极和漏极在结构上对称,可以互换使用(但应注意,有时厂家已将MOS管的源极与衬底在管内已经短接,使用时就不能互换).对耗尽型MOS管的VGS可正、可负、可为零,使用时比较灵活.三极管的集电极和发射极一般不能互换使用。

四、在低电压小电流状态下工作时,FET可作为压控可变线性电阻器和导通电阻很小的无触点电子开关。

五、MOS管工艺简单,功耗小,适合于大规模集成.三极管的增益高,非线性失真小,性能稳定.在分立元件电路和中、小规模集成电路中,三极管仍占优势。

六、三极管的转移特性(ic-vbe的关系)按指数规律变化,场效应管的转移特性按平方规律变化,因此MOS管的非线性失真比三极管的非线性失真大。

七、MOS管的三种基本组态电路(共源、共漏和共栅)可以对照三极管的共发、共集和共基电路,由于场效应管的栅极无电流,所以输入电阻R'i≈∞.跨导gm比三极管的小一个数量级,gm我们可以用转移特性求导得到。

八、三极管可以说是电流控制电流源的器件,而电流是通过输入电阻的大小来体现的;但MOS管是电压控制电流源的器件。

九、记住四种mos管的特性曲线的方法:只需记住n沟道的emos管的曲线,它的Vgs是大于0的,且曲线呈递增趋势．而p沟道的emos的Vgs是小于0的,且呈现递减趋势．dmos的Vgs既有大于0的部分,又有小于0的部分,按照n沟道递增,p沟道递减的曲线特征就可以将dmos的特性曲线记住了。

十、MOS管是电压控制元件,而三级管是电流控制元件; MOS管是利用多数载流子导电,所以称为单极性器件,而三级管既有多子,也有少子导电,称之为双极性器件; MOS管灵活性比三级管好; MOS管的制造工艺更适合于集成电路 。