ショットキ−接合
富岡 昌浩
ショットキ−接合とは、金属と半導体がある仕事関数の関係を持ち、接合している
場合にｐｎ接合と同様の整流特性を示すものです。実を言うと, この現象の方がｐｎ
接合より先に発見されています。ショットキ−接合になる仕事関数の関係は、金属と
ｎ型半導体の接合と、
金属とｐ型半導体の接合とでは異なります。
金属の仕事関数をφm、半導体の仕事関数をφsとすると、金属とｎ型半導体の
接合ではφm>φsの場合、金属とｐ型半導体の接合ではφm<φsの場合、
ショットキ−接合になります。また、仕事関数の関係が逆になった場合は整流特性は示さず、
オ−ミック接合となります。
それでは、金属とｎ型半導体がφm>φsの関係で接合した場合、なぜ整流特性を
示すのか見ていきましょう。金属とｎ型半導体のショットキ−接合（φm>φsの場合）
まず、図(ａ)は金属とｎ型半導体のエネルギ−バンド図です。
図の黄色に塗った部分は電子がそこに満たしている
ことを示しています。金属とｎ型半導体を接合させると、半導体の
伝導帯の電子は金属の伝導電子より高いエネルギ−を
持っているので、半導体内の接合面近くの電子が、エネルギ−の低い金属に移動する。
この時、半導体内の接合面近くにはドナ−イオンが残り、
空間電荷領域が形成される。この領域内には、電子の移動を妨げる向きの電界が生じ、
両者のフェルミ準位が一致すると、半導体から金属へ
移動する電子の数と、金属から半導体へ移動する電子の数が同じになり、電子の移動が
止まったようになり、平衡状態に達する。その結果、図(ｂ)のように、接合面に半導体側の
障壁（拡散電位：半導体から金属への電子の流れに対する障壁）qVd=φm-φsと、金属側の
障壁（金属から半導体への電子の流れに対する障壁）φm-χs（χs：半導体の電子親和力）を生じる。
次に、図３のように、ショットキ−接合に順方向（金属側に正、半導体側に負）に電圧Ｖを
加えると、この電圧は接合面近くにかかり、拡散電位を打ち消す向きであるので、半導体側の
障壁がqVだけ低くなり、図５のようになる。よって、半導体から金属への電子流が増える。
しかし、金属側の障壁は変わらないので、金属から半導体への電子流も変わらない。だから、
順方向（金属から半導体）に電圧を加えると、電流が順方向に増える。
また逆に、図５のように、ショットキ−接合に逆方向（金属側に負、半導体側に正）に電圧Ｖを
加えると、この電圧も接合面近くにかかり、半導体側の障壁がqVだけ高くなり、図６のようになる。
よって、半導体から金属への電子流は減り、電子流は一定値になる。しかし、金属側の障壁は
変わらないので、金属から半導体への電子流も変わらず一定値をとる。だから、逆方向に電圧を
かけると、逆方向（半導体から金属）に一定値の電流が流れる。
だから、金属とｎ型半導体がφm>φsの関係で接合したとき、その接合はｐｎ接合と
同様の整流特性を示すのである。
また、同様に金属とｐ型半導体がφm<φsの関係で接合したとき、その接合は同様の
整流特性を示す。
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