图1 主要栅漏电机制示意图
1. 热电子发射机制
热电子发射理论指的是当电子具有的能量足以使其越过整个金-半接触势垒高度时，该能量电子就可以自由地从半导体材料一侧到达金属层或者从金属层直接进入半导体材料体内。通过热电子发射机制所产生的栅电流的大小主要取决于势垒的高度，而与势垒的几何形状基本无关。基于热电子发射理论，肖特基接触的电流可以用如下的数学模型进行表示，
从式（2）中能够看到，当温度确定时，lnJ随外加偏压Va呈线性变化规律。并且可以通过直线的斜率（slope）和截距（intercept）求得相应肖特基结的理想因子和势垒高度，相应的数学表达式分别如下所示，
2. 隧穿机制
我们将载流子能够穿透比自身能量还要高的势垒的现象称为隧穿。通常而言，对于施主浓度足够高的简并半导体材料，如果势垒层材料厚度很薄，环境温度很低，那么隧穿就很容易发生。根据隧穿过程中载流子通过的路径不同常常将隧穿分为直接隧穿和Fowder-Nordheim（F-N）隧穿两种类型。这两种隧穿都是由于载流子穿过势垒层而引起的导电过程，其主要区别在于，F-N隧穿过程中载流子在势垒层电场的辅助作用下只需要穿过一部分肖特基势垒宽度，但是直接隧穿则是指费米能级附近的载流子直接穿过整个势垒的过程。另外，F-N隧穿几率主要随势垒层电场强度的变化而改变，几乎不受材料所处环境温度的影响，即电场强度越大，与之相关的F-N隧穿过程也会越剧烈。F-N隧穿电流和电场的关系式如下所示：
是自由电子质量，m*n是导带电子有效质量，q是单位电荷量，фb是肖特基接触的有效势垒高度。从上式可以看到，F-N隧穿机制产生的电流大小强烈依赖于电场强度，与温度没有直接关系。忽略式（5）中A和B的变化，通过化简可以得到，lnb（J/Eb2）随1/Eb近似呈线性变化，如下所示，
3. FP发射机制
FP发射（Frenkel-Poole emission）是一种与半导体材料中陷阱密切相关的漏电机制。其主要的导电过程是：当给栅极上加一定的偏置电压后，就会在半导体势垒层中形成电场，在该电场的辅助作用下，势垒层中那些原本被陷阱俘获的电子或空穴就可以被发射到与势垒层本征位错相关的连续态上，进一步定向运动产生漏电流。
FP发射与热电子发射的最大区别在于载流子从肖特基接触的金属材料层进入半导体材料一侧时需要经过势垒中的陷阱能级，而不是通过直接跃迁的方式。另外，需要重点说明的一点是，FP发射中只有那些比较接近金属材料费米能级的陷阱能级才对载流子通过势垒层具有真正的辅助作用。这是因为，太低的陷阱能级会导致金属中大量电子以热电子发射的形式直接进入半导体，而过高的陷阱能级则会使得载流子的俘获成为一个主导过程。因为温度升高会导致陷阱中更多的电子被激发，所以FP发射几率会随着温度的升高而增加，这一点与F-N隧穿机制有明显不同。除了温度条件的影响，FP发射几率还与势垒中的电场密切相关，这主要是因为电子从陷阱能级发射到位错相关连续能级所要跃过的势垒高度会随着势垒中电场强度的增大而降低。由FP发射机制所产生栅电流密度可以表示为：
式中，Eb是金-半界面半导体势垒层一侧的电场强度，q是单位电荷量，k是玻尔兹曼常数，
是真空介电常数，e是势垒层相对介电常数，T是绝对温度，t是电子从陷阱能级发射到导带能级所需穿越的势垒高度，C为常数。对式（7）两边求自然对数，可以得到下式，
