शोट्की बाधा: Difference between revisions

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{{Use American English|date = April 2019}}
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{{Short description|Potential energy barrier in metal–semiconductor junctions}}
{{Short description|Potential energy barrier in metal–semiconductor junctions}}
[[File:Schottky Diode Section.JPG|thumb|right|कट-ओपन पैकेजिंग के साथ 1N5822 Schottky डायोड। सेमीकंडक्टिंग सिलिकॉन (केंद्र) धातु के एक इलेक्ट्रोड के विरुद्ध एक Schottky बाधा बनाता है, और दूसरे इलेक्ट्रोड के विरुद्ध एक [[ओमिक संपर्क]] बनाता है।]]
[[File:Schottky Diode Section.JPG|thumb|right|कट-ओपन पैकेजिंग के साथ 1N5822 स्कॉटस्की डायोड सेमीकंडक्टिंग सिलिकॉन (केंद्र) धातु के एक इलेक्ट्रोड के विरुद्ध एक स्कॉटस्की बाधा बनाता है और दूसरे इलेक्ट्रोड के विरुद्ध एक [[ओमिक संपर्क]] बनाता है।]]


[[File:Schottky barrier zero bias.svg|thumb|शून्य बायस (संतुलन) पर n-टाइप सेमीकंडक्टर Schottky बैरियर के लिए [[बैंड आरेख]], 'Schottky बैरियर हाइट' की ग्राफिकल परिभाषा के साथ, Φ<sub>B</sub>, इंटरफेसियल [[चालन बैंड]] एज ई के बीच अंतर के रूप में<sub>C</sub> और [[फर्मी स्तर]] ई<sub>F</sub>. [पी-टाइप शोट्की बैरियर के लिए, Φ<sub>B</sub> ई के बीच का अंतर है<sub>F</sub> और वैलेंस बैंड एज ई<sub>V</sub>.]]]वॉल्टर एच. शॉट्की के नाम पर रखा गया एक शॉट्की बैरियर, धातु-अर्धचालक जंक्शन पर बनने वाले इलेक्ट्रॉनों के लिए एक [[संभावित ऊर्जा]] अवरोधक है। Schottky बैरियर्स में [[सही करनेवाला]] विशेषताएँ होती हैं, जो [[डायोड]] के रूप में उपयोग के लिए उपयुक्त होती हैं। Schottky बैरियर की प्राथमिक विशेषताओं में से एक Schottky बैरियर की ऊँचाई है, जिसे Φ द्वारा चिह्नित किया जाता है<sub>B</sub> (रेखा - चित्र देखें)। Φ का मान<sub>B</sub> धातु और अर्धचालक के संयोजन पर निर्भर करता है।<ref>{{cite journal|last=Tung|first=Raymond T.|title=शोट्की बैरियर ऊंचाई की भौतिकी और रसायन विज्ञान|journal=Applied Physics Reviews|volume=1|issue=1|year=2014|pages=011304|issn=1931-9401|doi=10.1063/1.4858400|bibcode=2014ApPRv...1a1304T|doi-access=free}}</ref><ref>[http://academic.brooklyn.cuny.edu/physics/tung/Schottky/index.htm Schottky barrier tutorial]. See also [[metal–semiconductor junction]].</ref>
[[File:Schottky barrier zero bias.svg|thumb|शून्य बायस संतुलन पर n-प्रकार अर्धचालक स्कॉटस्की बैरियर के लिए [[बैंड आरेख]] के रूप में होते है, 'स्कॉटस्की बैरियर हाइट' की ग्राफिकल परिभाषा के साथ, Φ<sub>B</sub>, इंटरफेसियल [[चालन बैंड]] कोर ''E''<sub>C</sub> के बीच अंतर और [[फर्मी स्तर]] ''E''<sub>F</sub> के रूप में होता है। पी-प्रकार शोट्की बैरियर के लिए, Φ<sub>B</sub> E<sub>F</sub> के बीच का अंतर होता है और वैलेंस बैंड कोर E<sub>V</sub>.के रूप में होते है]]स्कॉटस्की बाधा, जिसका नाम वाल्टर एच. स्कॉटस्की के नाम पर रखा गया है, एक धातु अर्धचालक जंक्शन पर बनने वाले इलेक्ट्रॉनों के लिए एक [[संभावित ऊर्जा]] अवरोध के रूप में होता है। स्कॉटस्की बाधाओं में [[रेक्टिफायर|दिष्टकारी]] रूप में विशेषताएं होती हैं। जो [[डायोड]] के रूप में उपयोग के लिए उपयुक्त होते है। स्कॉटस्की बैरियर की प्राथमिक विशेषताओं में से एक स्कॉटस्की की ऊंचाई होती हैं। जिसे Φ<sub>B</sub> द्वारा चिह्नित किया जाता है। जिसे चित्र में दिखाया गया है और Φ<sub>B</sub> का मान धातु और अर्धचालक के संयोजन पर निर्भर करता है<ref>{{cite journal|last=Tung|first=Raymond T.|title=शोट्की बैरियर ऊंचाई की भौतिकी और रसायन विज्ञान|journal=Applied Physics Reviews|volume=1|issue=1|year=2014|pages=011304|issn=1931-9401|doi=10.1063/1.4858400|bibcode=2014ApPRv...1a1304T|doi-access=free}}</ref><ref>[http://academic.brooklyn.cuny.edu/physics/tung/Schottky/index.htm Schottky barrier tutorial]. See also [[metal–semiconductor junction]].</ref>
सभी मेटल-सेमीकंडक्टर जंक्शन एक सुधारक शोट्की बैरियर नहीं बनाते हैं; एक धातु-अर्धचालक जंक्शन जो बिना सुधार के दोनों दिशाओं में धारा का संचालन करता है, संभवतः  इसके शोट्की बैरियर के बहुत कम होने के कारण, इसे ओमिक संपर्क कहा जाता है।


== गठन का भौतिकी ==
सभी मेटल- अर्धचालक जंक्शन एक सुधारक शोट्की बैरियर नहीं बनाते हैं; एक धातु-अर्धचालक जंक्शन जो बिना सुधार के दोनों दिशाओं में धारा का संचालन करता है, इस प्रकार संभवतः शोट्की बैरियर के बहुत कम होने के कारण इसे ओमिक संपर्क कहा जाता है।
{{Main|Metal–semiconductor junction}}
== भौतिकी का निर्माण ==
{{Main|धातु अर्धचालक जंक्शन}}


जब किसी धातु को सेमीकंडक्टर के सीधे संपर्क में रखा जाता है, तो एक तथाकथित शॉट्की बैरियर बन सकता है, जिससे विद्युत संपर्क का सुधारात्मक व्यवहार होता है। यह तब होता है जब सेमीकंडक्टर [[एन-टाइप (सेमीकंडक्टर)]] | एन-टाइप होता है और इसका कार्य कार्य धातु के [[समारोह का कार्य]] से छोटा होता है, और जब सेमीकंडक्टर [[पी-टाइप (सेमीकंडक्टर)]] होता है। पी-टाइप और विपरीत संबंध कार्य कार्यों के बीच धारण करता है।<ref>{{Cite book| last1=Muller |first1=Richard S.| title=एकीकृत उपकरणों के लिए डिवाइस इलेक्ट्रॉनिक्स| last2=Kamins|first2=Theodore I.| publisher=Wiley |year=2003 |isbn=9780471428770| edition=3rd| pages=170}}</ref>
जब किसी धातु को अर्धचालक के सीधे संपर्क में रखा जाता है, तो एक तथाकथित स्कॉटस्की बैरियर बन जाता है, जिससे विद्युत संपर्क में सुधार होता है। यह तब होता है जब अर्धचालक [[एन-टाइप (सेमीकंडक्टर)|एन-प्रकार]] के अर्धचालक के रूप में होता है और इसकी कार्यप्रणाली [[फलन धातु|धातु]] के [[समारोह का कार्य|कार्य]] से छोटी होती है और जब अर्धचालक (सेमिकंडक्टर) [[पी-टाइप (सेमीकंडक्टर)|पी-प्रकार]] का होता है और कार्य फलन के बीच विपरीत संबंध होता है।<ref>{{Cite book| last1=Muller |first1=Richard S.| title=एकीकृत उपकरणों के लिए डिवाइस इलेक्ट्रॉनिक्स| last2=Kamins|first2=Theodore I.| publisher=Wiley |year=2003 |isbn=9780471428770| edition=3rd| pages=170}}</ref>
बैंड आरेख औपचारिकता के माध्यम से शॉटकी बाधा गठन के विवरण के आधार पर, तीन मुख्य धारणाएं हैं:<ref>{{Cite book|last=Sze, S. M. Ng, Kwok K.|url=http://worldcat.org/oclc/488586029| title=अर्धचालक उपकरणों का भौतिकी।|date=2007 |publisher=John Wiley & Sons |isbn=978-0-471-14323-9|pages=135| oclc=488586029}}</ref>
# धातु और अर्धचालक के बीच संपर्क घनिष्ठ होना चाहिए और किसी अन्य भौतिक परत (जैसे ऑक्साइड) की उपस्थिति के बिना होना चाहिए।
# धातु और अर्धचालक का कोई अंतःप्रसार नहीं लिया जाता है।
# दो सामग्रियों के बीच इंटरफेस में कोई अशुद्धियाँ नहीं हैं।


पहले सन्निकटन के लिए, एक धातु और एक अर्धचालक के बीच अवरोध की भविष्यवाणी Schottky-Mott नियम द्वारा की जाती है, जो धातु-वैक्यूम कार्य फ़ंक्शन और सेमीकंडक्टर-वैक्यूम इलेक्ट्रॉन आत्मीयता के अंतर के समानुपाती होता है। एक पृथक धातु के लिए, कार्य कार्य <math>\Phi_M</math> इसकी [[निर्वात ऊर्जा]] के बीच के अंतर के रूप में परिभाषित किया गया है <math>E_0</math> (अर्थात् वह न्यूनतम ऊर्जा जो एक इलेक्ट्रॉन के पास स्वयं को पदार्थ से पूरी तरह से मुक्त करने के लिए होनी चाहिए) और [[फर्मी ऊर्जा]] <math>E_F</math>, और यह निर्दिष्ट धातु का एक अपरिवर्तनीय गुण है:
बैंड आरेख औपचारिकता के माध्यम से शॉटकी बाधा गठन के विवरण के आधार पर तीन महत्वपूर्ण धारणाओ के रूप में होता है<ref>{{Cite book|last=Sze, S. M. Ng, Kwok K.|url=http://worldcat.org/oclc/488586029| title=अर्धचालक उपकरणों का भौतिकी।|date=2007 |publisher=John Wiley & Sons |isbn=978-0-471-14323-9|pages=135| oclc=488586029}}</ref>
# धातु और अर्धचालक के बीच संपर्क घनिष्ठ रूप में होना चाहिए और किसी अन्य भौतिक परत जैसे ऑक्साइड की उपस्थिति के बिना होना चाहिए।
# धातु और अर्धचालक का कोई अंतःप्रसार नहीं किया जाता है।
# दो सामग्रियों के बीच इंटरफेस में कोई अशुद्धियाँ नहीं होती है।
 
पहले सन्निकटन के लिए, एक धातु और एक अर्धचालक के बीच अवरोध की भविष्यवाणी स्कॉटस्की -मोट नियम द्वारा की जाती है, जो धातु-निर्वात कार्य फलन और अर्धचालक निर्वात इलेक्ट्रॉन आत्मीयता के अंतर के समानुपाती होता है। एक पृथक धातु के लिए, कार्य फलन <math>\Phi_M</math> इसकी [[निर्वात ऊर्जा]] <math>E_0</math> के बीच के अंतर के रूप में परिभाषित किया गया है, अर्थात् वह न्यूनतम ऊर्जा जो एक इलेक्ट्रॉन के पास स्वयं को पदार्थ से पूरी तरह से मुक्त करने के लिए होनी चाहिए और [[फर्मी ऊर्जा]] <math>E_F</math>, और यह निर्दिष्ट धातु का एक अपरिवर्तनीय गुणधर्म होता है


<math display="block">\Phi_M=E_0-E_F</math>
<math display="block">\Phi_M=E_0-E_F</math>
दूसरी ओर, अर्धचालक के कार्य कार्य को इस प्रकार परिभाषित किया गया है:
दूसरी ओर अर्धचालक के कार्य फलन को इस प्रकार परिभाषित किया गया है,


<math display="block">\Phi_S= \chi + (E_C-E_F)</math>
<math display="block">\Phi_S= \chi + (E_C-E_F)</math>
कहाँ <math>\chi</math> इलेक्ट्रॉन आत्मीयता है (अर्थात निर्वात ऊर्जा और चालन बैंड के ऊर्जा स्तर के बीच का अंतर)। सेमीकंडक्टर के कार्य फ़ंक्शन को उसके इलेक्ट्रॉन संबंध के संदर्भ में वर्णित करना मूल्यवान है क्योंकि यह अंतिम सेमीकंडक्टर का एक अपरिवर्तनीय मूलभूत गुण है, जबकि चालन बैंड और फर्मी ऊर्जा के बीच का अंतर [[डोपिंग (सेमीकंडक्टर)]] पर निर्भर करता है।
जहाँ <math>\chi</math> इलेक्ट्रॉन आत्मीयता के रूप में होता है, अर्थात निर्वात ऊर्जा और चालन बैंड के ऊर्जा स्तर के बीच का अंतर होता है। अर्धचालक के कार्य फलन को उसके इलेक्ट्रॉन संबंध के संदर्भ में वर्णित करना मूल्यवान होता है, क्योंकि यह अंतिम अर्धचालक का एक अपरिवर्तनीय मूलभूत गुण है, जबकि चालन बैंड और फर्मी ऊर्जा के बीच का अंतर [[डोपिंग (सेमीकंडक्टर)|डोपिंग अर्धचालक]] पर निर्भर करता है।


[[File:Msemictoghandsep.png|thumb|upright=1.8|अलग होने पर (ऊपर) और अंतरंग संपर्क में होने पर (नीचे) धातु और अर्धचालक बैंड आरेख]]जब दो अलग-अलग सामग्रियों को घनिष्ठ संपर्क में रखा जाता है, तो फर्मी स्तरों के बराबर कार्य कार्यों के मूल्यों के आधार पर एक सामग्री से दूसरी सामग्री में चार्ज की गति को लाता है। यह एक ऊर्जा अवरोध के निर्माण की ओर जाता है, क्योंकि सामग्री के बीच इंटरफेस में कुछ चार्ज एकत्र हो जाते हैं। इलेक्ट्रॉनों के लिए, बाधा ऊंचाई <math>\Phi_{B_{n}}</math>मेटल वर्क फ़ंक्शन और अर्धचालक के इलेक्ट्रॉन संबंध के बीच अंतर के रूप में आसानी से गणना की जा सकती है:
[[File:Msemictoghandsep.png|thumb|upright=1.8|अलग होने पर ऊपर और अंतरंग संपर्क में होने पर नीचे धातु और अर्धचालक बैंड आरेख के रूप में होता है  ]]जब दो अलग-अलग सामग्रियों को घनिष्ठ संपर्क में रखा जाता है, तो फर्मी स्तरों के बराबर कार्य फलन के मूल्यों के आधार पर एक सामग्री से दूसरी सामग्री में चार्ज की गति ग्रहण करता है। यह एक ऊर्जा अवरोध के निर्माण की ओर जाता है, क्योंकि सामग्री के बीच इंटरफेस में कुछ चार्ज एकत्र हो जाते हैं। इलेक्ट्रॉनों के लिए बाधा ऊंचाई <math>\Phi_{B_{n}}</math>मेटल वर्क फलन और अर्धचालक के इलेक्ट्रॉन संबंध के बीच अंतर के रूप में आसानी से गणना की जा सकती है,


<math display="block">\Phi_{B_n}=\Phi_M-\chi</math>
<math display="block">\Phi_{B_n}=\Phi_M-\chi</math>
जबकि छिद्रों के लिए अवरोध की ऊँचाई सेमीकंडक्टर के ऊर्जा अंतराल और इलेक्ट्रॉनों के लिए ऊर्जा अवरोध के बीच के अंतर के बराबर है:
जबकि छिद्रों के लिए अवरोध की ऊँचाई अर्धचालक के ऊर्जा अंतराल और इलेक्ट्रॉनों के लिए ऊर्जा अवरोध के बीच के अंतर के बराबर होती है  


<math display="block">\Phi_{B_p}=E_\text{gap}-\Phi_{B_n}</math>
<math display="block">\Phi_{B_p}=E_\text{gap}-\Phi_{B_n}</math>
वास्तव में, क्या हो सकता है कि आवेशित इंटरफ़ेस राज्य फर्मी स्तर को एक निश्चित ऊर्जा मूल्य पर पिन कर सकते हैं, चाहे कार्य फ़ंक्शन मान दोनों वाहकों के लिए अवरोध ऊंचाई को प्रभावित करता हो। यह इस तथ्य के कारण है कि एक धातु के विरुद्ध सेमीकंडक्टर क्रिस्टल की रासायनिक समाप्ति उसके [[ऊर्जा अंतराल]] के भीतर इलेक्ट्रॉन राज्यों का निर्माण करती है। इन [[धातु-प्रेरित गैप स्टेट्स]] की प्रकृति और इलेक्ट्रॉनों द्वारा उनका कब्जा बैंड गैप के केंद्र को फर्मी स्तर पर पिन करने के लिए जाता है, एक प्रभाव जिसे [[फर्मी लेवल पिनिंग]] के रूप में जाना जाता है। इस प्रकार मेटल-सेमीकंडक्टर संपर्कों में शॉटकी बाधाओं की ऊंचाई अधिकांशतः शॉटकी-मोट नियम के विपरीत अर्धचालक या धातु कार्य कार्यों के मूल्य पर थोड़ी निर्भरता दिखाती है।<ref>{{Cite web|title=बैरियर ऊंचाई सहसंबंध और सिस्टमैटिक्स|url=http://academic.brooklyn.cuny.edu/physics/tung/Schottky/systematics.htm}}</ref> विभिन्न अर्धचालक इस फर्मी स्तर को अलग-अलग डिग्री पर प्रदर्शित करते हैं, लेकिन एक तकनीकी परिणाम यह है कि ओमिक संपर्क सामान्यतः [[सिलिकॉन]] और [[गैलियम आर्सेनाइड]] जैसे महत्वपूर्ण अर्धचालकों में बनाना कठिन होता है। गैर-ओमिक संपर्क धारा प्रवाह के लिए एक परजीवी प्रतिरोध प्रस्तुत करते हैं जो ऊर्जा की खपत करता है और डिवाइस के प्रदर्शन को कम करता है।
वास्तव में, क्या हो सकता है कि आवेशित इंटरफ़ेस स्टेट्स फर्मी स्तर को एक निश्चित ऊर्जा मूल्य पर पिन कर सकते हैं, चाहे कार्य फलन मान दोनों वाहकों के लिए अवरोध ऊंचाई को प्रभावित करता हो। यह इस तथ्य के कारण है कि एक धातु के विरुद्ध अर्धचालक क्रिस्टल की रासायनिक समाप्ति उसके [[ऊर्जा अंतराल]] के भीतर इलेक्ट्रॉन स्टेट्स का निर्माण करती है। इन [[धातु-प्रेरित गैप स्टेट्स]] की प्रकृति और इलेक्ट्रॉनों द्वारा बैंड गैप के केंद्र को फर्मी स्तर पर पिन करने के लिए जाता है, यह प्रभाव जिसे [[फर्मी लेवल पिनिंग]] के रूप में जाना जाता है। इस प्रकार मेटल- अर्धचालक संपर्कों में शॉटकी बाधाओं की ऊंचाई अधिकांशतः शॉटकी-मोट नियम के विपरीत अर्धचालक या धातु कार्य फलनो के मूल्य पर थोड़ी निर्भरता के रूप में दिखती है।<ref>{{Cite web|title=बैरियर ऊंचाई सहसंबंध और सिस्टमैटिक्स|url=http://academic.brooklyn.cuny.edu/physics/tung/Schottky/systematics.htm}}</ref> विभिन्न अर्धचालक इस फर्मी स्तर को अलग-अलग कोटि पर प्रदर्शित करते हैं, लेकिन एक प्रौद्योगिकी परिणाम यह है कि ओमिक संपर्क सामान्यतः [[सिलिकॉन]] और [[गैलियम आर्सेनाइड]] जैसे महत्वपूर्ण अर्धचालकों में बनाना कठिन होता है। गैर-ओमिक संपर्क धारा प्रवाह के लिए एक परजीवी प्रतिरोध प्रस्तुत करते हैं, जो ऊर्जा की खपत करता है और उपकरण के प्रदर्शन को कम करता है।


== शुद्ध करने वाले गुण ==
== रेक्टिफाइंग गुण ==
एक रेक्टिफाइंग शॉटकी बैरियर में, बैरियर इतना अधिक होता है कि इंटरफ़ेस के पास सेमीकंडक्टर में एक कमी क्षेत्र होता है।
एक रेक्टिफाइंग शॉटकी बैरियर में, बैरियर इतना अधिक होता है कि इंटरफ़ेस के पास अर्धचालक में एक कमी क्षेत्र होता है। यह अवरोध को एक उच्च प्रतिरोध प्रदान करता है जब उस पर छोटे वोल्टेज पूर्वाग्रह लागू होते हैं। बड़े वोल्टेज पूर्वाग्रह के अनुसार बैरियर के माध्यम से बहने वाली विद्युत धारा अनिवार्य रूप से तापायनिक उत्सर्जन के नियमों द्वारा नियंत्रित होती है, जो इस तथ्य के साथ संयुक्त रूप में होती है कि शोट्की बैरियर धातु के फर्मी स्तर के सापेक्ष तय होता है।<ref>This interpretation is due to [[Hans Bethe]], after the incorrect theory of Schottky, see {{cite book
यह अवरोध को एक उच्च प्रतिरोध देता है जब उस पर छोटे वोल्टेज पूर्वाग्रह लागू होते हैं। बड़े वोल्टेज पूर्वाग्रह के अनुसार , बैरियर के माध्यम से बहने वाली विद्युत धारा अनिवार्य रूप से थर्मिओनिक उत्सर्जन के नियमों द्वारा नियंत्रित होती है, इस तथ्य के साथ मिलकर कि स्कॉटकी बैरियर धातु के फर्मी स्तर के सापेक्ष तय होता है।<ref>This interpretation is due to [[Hans Bethe]], after the incorrect theory of Schottky, see {{cite book
  |title=Fundamentals of Solid-State Electronics
  |title=Fundamentals of Solid-State Electronics
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* आगे के बायस के अनुसार , सेमीकंडक्टर में कई ऊष्मीय रूप से उत्तेजित इलेक्ट्रॉन होते हैं जो बैरियर के ऊपर से गुजरने में सक्षम होते हैं। बैरियर पर इन इलेक्ट्रॉनों का मार्ग (बिना किसी इलेक्ट्रॉन के वापस आना) विपरीत दिशा में एक करंट से मेल खाता है। पूर्वाग्रह के साथ धारा बहुत तेजी से बढ़ती है, चूंकि उच्च पूर्वाग्रहों पर अर्धचालक का श्रृंखला प्रतिरोध धारा को सीमित करना प्रारंभ कर सकता है।
* आगे के बायस के अनुसार, अर्धचालक में कई ऊष्मीय रूप से उत्तेजित इलेक्ट्रॉन होते हैं जो बैरियर के ऊपर से गुजरने में सक्षम होते हैं। बैरियर पर इन इलेक्ट्रॉनों का मार्ग बिना किसी इलेक्ट्रॉन के वापस आना विपरीत दिशा में एक करंट से मेल खाता है। पूर्वाग्रह के साथ धारा बहुत तेजी से बढ़ती है, चूंकि उच्च पूर्वाग्रहों पर अर्धचालक का श्रृंखला प्रतिरोध धारा को सीमित करना प्रारंभ कर सकता है।
* रिवर्स बायस के अनुसार , एक छोटा लीकेज करंट होता है क्योंकि धातु में कुछ ऊष्मीय रूप से उत्तेजित इलेक्ट्रॉनों में बैरियर को पार करने के लिए पर्याप्त ऊर्जा होती है। पहले सन्निकटन के लिए यह धारा स्थिर होनी चाहिए (शॉकली डायोड समीकरण के अनुसार); चूंकि , कमजोर बैरियर कम होने (वैक्यूम [[शोट्की प्रभाव]] के समान) के कारण रिवर्स बायस के साथ करंट धीरे-धीरे बढ़ता है। बहुत उच्च पूर्वाग्रहों पर, कमी क्षेत्र टूट जाता है।
* रिवर्स बायस के अनुसार, एक छोटा लीकेज करंट होता है क्योंकि धातु में कुछ ऊष्मीय रूप से उत्तेजित इलेक्ट्रॉनों में बैरियर को पार करने के लिए पर्याप्त ऊर्जा होती है। शॉकली डायोड समीकरण के अनुसार पहले सन्निकटन के लिए यह धारा स्थिर होनी चाहिए, चूंकि निर्वात [[शोट्की प्रभाव]] के समान एक कमजोर बाधा कम होने के कारण धारा धीरे-धीरे रिवर्स बायस के साथ बढ़ती है। बहुत उच्च पूर्वाग्रहों पर, कमी क्षेत्र टूट जाता है।


नोट: उपरोक्त चर्चा एक एन-टाइप सेमीकंडक्टर के लिए स्कॉटकी बाधा के लिए है; पी-टाइप सेमीकंडक्टर के लिए समान विचार लागू होते हैं।
नोट: उपरोक्त चर्चा एक एन-प्रकार अर्धचालक के लिए स्कॉटकी बाधा के लिए है; पी-प्रकार अर्धचालक के लिए समान नियम लागू होते हैं।


धारा -वोल्टेज संबंध गुणात्मक रूप से [[पी-एन जंक्शन]] के समान है, चूंकि भौतिक प्रक्रिया कुछ अलग है।<ref>{{cite book |title=सेमीकंडक्टर भौतिकी और अनुप्रयोग|last1=Balkanski |first1=M. |last2=Wallis | first2=R.F. |year=2000 |publisher=Oxford University Press |isbn=978-0198517405 }}</ref>
धारा -वोल्टेज संबंध गुणात्मक रूप से [[पी-एन जंक्शन]] के समान होते हैं, चूंकि भौतिक प्रक्रिया कुछ अलग रूप में होती है।<ref>{{cite book |title=सेमीकंडक्टर भौतिकी और अनुप्रयोग|last1=Balkanski |first1=M. |last2=Wallis | first2=R.F. |year=2000 |publisher=Oxford University Press |isbn=978-0198517405 }}</ref>


[[File:Schottky barrier minority carrier injection.svg|thumb|एक बहुत ही उच्च Schottky बैरियर के लिए (इस स्थितियों े में, लगभग बैंड गैप जितना ऊंचा), फॉरवर्ड बायस करंट को अल्पसंख्यक वाहक इंजेक्शन द्वारा ले जाया जाता है (सफेद तीर सेमीकंडक्टर के वैलेंस बैंड में एक [[इलेक्ट्रॉन छेद]] के इंजेक्शन को दर्शाता है)।]]
[[File:Schottky barrier minority carrier injection.svg|thumb|एक बहुत ही उच्च स्कॉटस्की बैरियर के लिए (इस स्थितियों े में, लगभग बैंड गैप जितना ऊंचा), फॉरवर्ड बायस करंट को अल्पसंख्यक वाहक इंजेक्शन द्वारा ले जाया जाता है (सफेद तीर अर्धचालक के वैलेंस बैंड में एक [[इलेक्ट्रॉन छेद]] के इंजेक्शन को दर्शाता है)।]]


=== चालन मूल्य ===
=== चालन मूल्य ===
थर्मिओनिक उत्सर्जन निम्नानुसार तैयार किया जा सकता है:{{citation needed|date=February 2021}}
तापायनिक उत्सर्जन निम्नानुसार तैयार किया जा सकता है{{citation needed|date=February 2021}}


<math display="block">J_{th}= A^{**}T^2e^{-\frac{\Phi_{B_{n,p}}}{k_bT}}\biggl(e^{\frac{qV}{k_bT}}-1\biggr)</math>
<math display="block">J_{th}= A^{**}T^2e^{-\frac{\Phi_{B_{n,p}}}{k_bT}}\biggl(e^{\frac{qV}{k_bT}}-1\biggr)</math>
जबकि [[क्वांटम टनलिंग]] धारा घनत्व को त्रिकोणीय आकार के अवरोध के लिए ([[WKB सन्निकटन]] पर विचार करते हुए) व्यक्त किया जा सकता है:{{citation needed|date=February 2021}}
जबकि [[क्वांटम टनलिंग]] धारा घनत्व को त्रिकोणीय आकार के अवरोध के लिए ([[WKB सन्निकटन|डब्ल्यू के बी सन्निकटन]] पर विचार करते हुए) व्यक्त किया जा सकता है,{{citation needed|date=February 2021}}


<math display="block">J_{T_{n,p}}= \frac{q^3E^2}{16\pi^2\hbar\Phi_{B_{n,p}}} e^{\frac{-4\Phi_{B_{n,p}}^{3/2}\sqrt{2m^*_{n,p}}}{3q\hbar E}} </math>
<math display="block">J_{T_{n,p}}= \frac{q^3E^2}{16\pi^2\hbar\Phi_{B_{n,p}}} e^{\frac{-4\Phi_{B_{n,p}}^{3/2}\sqrt{2m^*_{n,p}}}{3q\hbar E}} </math>
दोनों सूत्रों से यह स्पष्ट है कि धारा योगदान इलेक्ट्रॉनों और छिद्रों दोनों के लिए अवरोध ऊंचाई से संबंधित है। यदि n और p दोनों वाहकों के लिए एक सममित धारा प्रोफ़ाइल की आवश्यकता है, तो इलेक्ट्रॉनों और छिद्रों के लिए अवरोध की ऊँचाई आदर्श रूप से समान होनी चाहिए।
दोनों सूत्रों से यह स्पष्ट है कि धारा कंट्रिब्यूशंन इलेक्ट्रॉनों और छिद्रों दोनों के लिए अवरोध ऊंचाई से संबंधित होता है। यदि n और p दोनों वाहकों के लिए एक सममित धारा प्रोफ़ाइल की आवश्यकता है, तो इलेक्ट्रॉनों और छिद्रों के लिए अवरोध की ऊँचाई आदर्श रूप से समान होनी चाहिए।


=== अल्पसंख्यक वाहक इंजेक्शन ===
=== माइनॉरिटी वाहक इंजेक्शन ===
बहुत उच्च Schottky बाधाओं के लिए जहां Φ<sub>B</sub> सेमीकंडक्टर के बैंड गैप का एक महत्वपूर्ण अंश है, इसके अतिरिक्त फॉरवर्ड बायस करंट को शोट्की बैरियर के नीचे ले जाया जा सकता है, सेमीकंडक्टर में अल्पसंख्यक वाहक के रूप में।<ref>{{Cite journal | last1 = Scharfetter | first1 = D. L. | title = एपीटैक्सियल शोट्की बैरियर डायोड में अल्पसंख्यक वाहक इंजेक्शन और चार्ज स्टोरेज| doi = 10.1016/0038-1101(65)90146-2 | journal = Solid-State Electronics | volume = 8 | issue = 3 | pages = 299–311 | year = 1965 | bibcode = 1965SSEle...8..299S }}</ref>
बहुत उच्च स्कॉटस्की बाधाओं के लिए जहां Φ<sub>B</sub> अर्धचालक के बैंड गैप का एक महत्वपूर्ण अंश के रूप में होता है, इसके अतिरिक्त फॉरवर्ड बायस करंट को शोट्की बैरियर के नीचे ले जाया जा सकता है, अर्धचालक में अल्पसंख्यक वाहक के रूप में होता है।<ref>{{Cite journal | last1 = Scharfetter | first1 = D. L. | title = एपीटैक्सियल शोट्की बैरियर डायोड में अल्पसंख्यक वाहक इंजेक्शन और चार्ज स्टोरेज| doi = 10.1016/0038-1101(65)90146-2 | journal = Solid-State Electronics | volume = 8 | issue = 3 | pages = 299–311 | year = 1965 | bibcode = 1965SSEle...8..299S }}</ref> इसका एक उदाहरण [[ बिंदु-संपर्क ट्रांजिस्टर |बिंदु-संपर्क ट्रांजिस्टर]] में देखा जाता है।
इसका एक उदाहरण [[ बिंदु-संपर्क ट्रांजिस्टर ]] में देखा जाता है।


== उपकरण ==
== उपकरण ==
Schottky डायोड एक एकल धातु-अर्धचालक जंक्शन है, जिसका उपयोग इसके सुधारक गुणों के लिए किया जाता है। Schottky डायोड अधिकांशतः सबसे उपयुक्त प्रकार के डायोड होते हैं, जब कम आगे [[ वोल्टेज घटाव ]] वांछित होता है, जैसे उच्च दक्षता डीसी [[बिजली की आपूर्ति]] में। इसके अतिरिक्त , उनके बहुमत-वाहक चालन तंत्र के कारण, शॉटकी डायोड पी-एन जंक्शन डायोड की तुलना में अधिक स्विचिंग गति प्राप्त कर सकते हैं, जिससे उन्हें उच्च आवृत्ति संकेतों को सुधारने के लिए उपयुक्त बना दिया जाता है।
स्कॉटस्की डायोड एक एकल धातु-अर्धचालक जंक्शन के रूप में होता है, जिसका उपयोग इसके सुधारक गुणों के लिए किया जाता है। स्कॉटस्की डायोड अधिकांशतः सबसे उपयुक्त प्रकार के डायोड होते हैं, जब कम [[ वोल्टेज घटाव |वोल्टेज ड्रॉप]] वांछित रूप में होता है, जैसे उच्च दक्षता डीसी [[बिजली की आपूर्ति|विद्युत् की आपूर्ति]] में होती है। इसके अतिरिक्त, उनके बहुसंख्यक -वाहक चालन तंत्र के कारण, शॉटकी डायोड पी-एन जंक्शन डायोड की तुलना में अधिक स्विचिंग गति प्राप्त कर सकते हैं, जिससे उन्हें उच्च आवृत्ति संकेतों को सुधारने के लिए उपयुक्त रूप में हो जाते हैं।


एक दूसरे सेमीकंडक्टर/मेटल इंटरफेस और दोनों जंक्शनों को ओवरलैप करते हुए एक गेट स्टैक प्रस्तुत करते हुए, एक Schottky बैरियर फील्ड इफेक्ट ट्रांजिस्टर (SB-FET) प्राप्त कर सकता है। गेट चैनल के अंदर वाहक इंजेक्शन को चलाता है जो इंटरफ़ेस पर बैंड को मोड़ता है, और इस प्रकार शोट्की बाधाओं का प्रतिरोध करता है। सामान्यतः धारा के लिए सबसे महत्वपूर्ण प्रतिरोधी पथ शॉट्की बाधाओं द्वारा दर्शाया जाता है, और इसलिए ट्रांजिस्टर चालू होने पर चैनल स्वयं चालन में महत्वपूर्ण योगदान नहीं देता है। इस तरह के उपकरण में एक द्विध्रुवीय व्यवहार होता है क्योंकि जब दोनों जंक्शनों पर एक सकारात्मक वोल्टेज लागू होता है, तो उनका बैंड आरेख नीचे की ओर मुड़ा होता है, जिससे स्रोत से नाली तक एक इलेक्ट्रॉन प्रवाह (एक की उपस्थिति) को सक्षम किया जा सकता है। <math>V_{DS}</math> वोल्टेज हमेशा निहित होता है) प्रत्यक्ष क्वांटम टनलिंग के कारण। दोनों जंक्शनों पर लगाए गए एक नकारात्मक वोल्टेज के विपरीत स्थितियों े में बैंड आरेख ऊपर की ओर मुड़ा हुआ है और छिद्रों को इंजेक्ट किया जा सकता है और नाली से स्रोत तक प्रवाहित किया जा सकता है। गेट वोल्टेज को 0 V पर सेट करना टनलिंग करंट को दबा देता है और थर्मिओनिक उत्सर्जन घटनाओं के कारण केवल कम करंट को सक्षम करता है। ऐसे उपकरण की मुख्य सीमाओं में से एक इस धारा की उपस्थिति से दृढ़ता से संबंधित है जिससे इसे ठीक से बंद करना कठिन हो जाता है। इस तरह के उपकरण का एक स्पष्ट लाभ यह है कि चैनल डोपिंग (सेमीकंडक्टर) की कोई आवश्यकता नहीं है और थर्मल बजट को कम रखते हुए [[आयन आरोपण]] और [[एनीलिंग (धातु विज्ञान)]] जैसे महंगे तकनीकी कदमों से बचा जा सकता है। चूँकि नाली और गेट के बीच वोल्टेज के अंतर के कारण बैंड का झुकना अधिकांशतः पर्याप्त वाहकों को इंजेक्ट करता है जिससे डिवाइस का उचित स्विच ऑफ असंभव हो जाता है। इसके अतिरिक्त , Schottky संपर्कों के आंतरिक प्रतिरोध के कारण कम ऑन-करंट जंक्शन क्षेत्र के कठिन नियंत्रण के कारण एक बहुत ही कठिन और अविश्वसनीय मापनीयता की तरह इस तरह के उपकरण के विशिष्ट हैं।
एक दूसरे अर्धचालक /मेटल इंटरफेस और दोनों जंक्शनों को ओवरलैप करते हुए एक गेट स्टैक प्रस्तुत करते हुए, एक स्कॉटस्की बैरियर क्षेत्र इफेक्ट ट्रांजिस्टर (एसबी-एफईटी) प्राप्त कर सकता है। गेट चैनल के अंदर वाहक इंजेक्शन को चलाता है, जो इंटरफ़ेस पर बैंड को मोड़ता है और इस प्रकार शोट्की बाधाओं का प्रतिरोध करता है। सामान्यतः धारा के लिए सबसे महत्वपूर्ण प्रतिरोधी पथ स्कॉटस्की बाधाओं द्वारा दर्शाया जाता है और इसलिए ट्रांजिस्टर चालू होने पर चैनल स्वयं चालन में महत्वपूर्ण कंट्रिब्यूशंन नहीं देता है। इस तरह के उपकरण में एक द्विध्रुवीय व्यवहार होता है, क्योंकि जब दोनों जंक्शनों पर एक सकारात्मक वोल्टेज लागू होती है, तो उनका बैंड आरेख नीचे की ओर मुड़ा होता है, जिससे स्रोत से नाली तक एक इलेक्ट्रॉन प्रवाह एक की उपस्थिति को सक्षम किया जा सकता है। प्रत्यक्ष क्वांटम टनलिंग के कारण <math>V_{DS}</math> वोल्टेज सदैव निहित होता है। दोनों जंक्शनों पर लगाए गए एक नकारात्मक वोल्टेज के विपरीत स्थितियों में बैंड आरेख ऊपर की ओर मुड़ा हुआ है और छिद्रों को इंजेक्ट किया जा सकता है और नाली से स्रोत तक प्रवाहित किया जा सकता है। गेट वोल्टेज को 0 V पर सेट करना टनलिंग करंट को दबा देता है और तापायनिक उत्सर्जन घटनाओं के कारण केवल कम करंट को सक्षम करता है। ऐसे उपकरण की मुख्य सीमाओं में से एक इस धारा की उपस्थिति से दृढ़ता से संबंधित होती है, जिससे इसे ठीक से बंद करना कठिन हो जाता है। इस तरह के उपकरण का एक स्पष्ट लाभ यह है कि चैनल डोपिंग अर्धचालक की कोई आवश्यकता नहीं होती है और थर्मल बजट को कम रखते हुए [[आयन आरोपण]] और [[एनीलिंग (धातु विज्ञान)|एनीलिंग धातु विज्ञान]] जैसे महंगे प्रौद्योगिकी कदमों से बचा जा सकता है। चूँकि नाली और गेट के बीच वोल्टेज के अंतर के कारण बैंड का झुकना अधिकांशतः पर्याप्त वाहकों को इंजेक्ट करता है, जिससे उपकरण का उचित स्विच ऑफ असंभव हो जाता है। इसके अतिरिक्त स्कॉटस्की संपर्कों के आंतरिक प्रतिरोध के कारण निम्न धाराएं भी इस प्रकार की डिवाइस की विशेषता है जैसे जंक्शन क्षेत्र के कठिन नियंत्रण के कारण अत्यंत कठिन और अविश्वसनीय माघ्यता के विशिष्ट स्वरूप होते है ।


[[File:G12922.png|thumb|center|upright=4|एसबीएफईटी संचालन के बैंड आरेख। बाएं से दाएं: ऋणात्मक लागू वोल्टेज बैंड आरेख को मोड़ता है जिससे होल टनलिंग करंट (पी-टाइप) सक्षम होता है; बिना किसी वोल्टेज के लागू वाहक (ऑफ-स्टेट) के लिए केवल थर्मिओनिक उत्सर्जन की अनुमति है; एक सकारात्मक गेट वोल्टेज इलेक्ट्रॉनों को नीचे की ओर बैंड बेंडिंग (एन-टाइप) के कारण सुरंग बनाने में सक्षम बनाता है।]]
[[File:G12922.png|thumb|center|upright=4|एसबीएफईटी संचालन के बैंड आरेख। बाएं से दाएं: ऋणात्मक लागू वोल्टेज बैंड आरेख को मोड़ता है जिससे होल टनलिंग करंट (पी-टाइप) सक्षम होता है; बिना किसी वोल्टेज के लागू वाहक (ऑफ-स्टेट) के लिए केवल तापायनिक उत्सर्जन की अनुमति है; एक सकारात्मक गेट वोल्टेज इलेक्ट्रॉनों को नीचे की ओर बैंड बेंडिंग (एन-टाइप) के कारण सुरंग बनाने में सक्षम बनाता है।]]


[[File:Schottky-Transistor-ersatz.svg|thumb|Schottky ट्रांजिस्टर प्रभावी सर्किट]]आधार और संग्राहक के बीच एक Schottky बाधा के साथ [[द्विध्रुवी जंक्शन ट्रांजिस्टर]] को Schottky ट्रांजिस्टर के रूप में जाना जाता है। क्योंकि Schottky बैरियर का जंक्शन वोल्टेज छोटा है, ट्रांजिस्टर को बहुत गहराई से संतृप्त होने से रोका जाता है, जो स्विच के रूप में उपयोग किए जाने पर गति में सुधार करता है। यह Schottky और Advanced Schottky Transistor-Transistor Logic परिवारों के साथ-साथ उनके लो [[विद्युत शक्ति]] वेरिएंट का आधार है।
[[File:Schottky-Transistor-ersatz.svg|thumb|स्कॉटस्की ट्रांजिस्टर प्रभावी सर्किट]][[द्विध्रुवी जंक्शन ट्रांजिस्टर]], जिसमें आधार और कलेक्टर के बीच में एक स्कॉटस्की अवरोध होता है, जिसे एक स्कॉटस्की ट्रांजिस्टर के रूप में जाना जाता है। चूंकि स्कॉटस्की बैरियर का जंक्शन वोल्टेज छोटा होता है, ट्रांजिस्टर को बहुत गहराई से संतृप्त होने से रोका जाता है, जिससे स्विच के रूप में उपयोग किए जाने पर गति में सुधार होता है। यह स्कॉटस्की और विकसित स्कॉटस्की ट्रांजिस्टर टीटीएल परिवारों के साथ-साथ उनके कम [[विद्युत शक्ति]] के वेरिएंट का आधार है।


एक एमईएसएफईटी या मेटल-सेमीकंडक्टर क्षेत्र प्रभाव ट्रांजिस्टर एक कमी क्षेत्र प्रदान करने के लिए एक रिवर्स-बायस्ड स्कॉटकी बैरियर का उपयोग करता है जो सेमीकंडक्टर के अंदर दबे एक संवाहक चैनल को बंद कर देता है ([[जेएफईटी]] के समान जहां इसके अतिरिक्त एक पी-एन जंक्शन कमी क्षेत्र प्रदान करता है)। इस उपकरण का एक प्रकार [[उच्च-इलेक्ट्रॉन-गतिशीलता ट्रांजिस्टर]] (एचईएमटी) है, जो अत्यधिक उच्च चालकता वाला उपकरण प्रदान करने के लिए एक विषमता का भी उपयोग करता है।
मेफेट या मेटल अर्धचालक फेट एक रिवर्स पक्षपातपूर्ण स्कॉटकी बाधा का उपयोग करता है अर्धचालक क्षेत्र प्रभाव ट्रांजिस्टर एक कमी क्षेत्र प्रदान करने के लिए करता है, जो अर्धचालक के अंदर दबे एक कंडक्टर चैनल को बंद कर देता है [[जेएफईटी]] के समान जहां इसके अतिरिक्त पी-एन जंक्शन अवक्षय क्षेत्र प्रदान करता है। इस उपकरण का एक प्रकार [[उच्च-इलेक्ट्रॉन-गतिशीलता ट्रांजिस्टर]] एचईएमटी के रूप में होता है, जो अत्यधिक उच्च चालकता वाला उपकरण प्रदान करने के लिए एक विषमता का भी उपयोग करता है।


एक Schottky बैरियर [[कार्बन नैनोट्यूब क्षेत्र-प्रभाव ट्रांजिस्टर]]