肖特基二極管是貴金屬(金、銀、鋁、鉑等)A為正極,以N型半導(dǎo)體B為負(fù)極,利用二者接觸面上形成的勢壘具有整流特性而制成的金屬-半導(dǎo)體器件。因為N型半導(dǎo)體中存在著大量的電子,貴金屬中僅有極少量的自由電子,所以電子便從濃度高的B中向濃度低的A中擴(kuò)散。顯然,金屬A中沒有空穴,也就不存在空穴自A向B的擴(kuò)散運(yùn)動。隨著電子不斷從B擴(kuò)散到A,B表面電子濃度逐漸降低,表面電中性被破壞,于是就形成勢壘,其電場方向為B→A。但在該電場作用之下,A中的電子也會產(chǎn)生從A→B的漂移運(yùn)動,從而消弱了由于擴(kuò)散運(yùn)動而形成的電場。當(dāng)建立起一定寬度的空間電荷區(qū)后,電場引起的電子漂移運(yùn)動和濃度不同引起的電子擴(kuò)散運(yùn)動達(dá)到相對的平衡,便形成了肖特基勢壘。
肖特基整流管的結(jié)構(gòu)原理與PN結(jié)整流管有很大的區(qū)別通常將PN結(jié)整流管稱作結(jié)整流管,而把金屬-半導(dǎo)管整流管叫作肖特基整流管,采用硅平面工藝制造的鋁硅肖特基二極管也已問世,這不僅可節(jié)省貴金屬,大幅度降低成本,還改善了參數(shù)的一致性。
肖特基二極管在電路中有著廣泛的應(yīng)用,包括但不限于整流、續(xù)流、保護(hù)和小信號檢波等功能。它特別適用于低電壓、大電流的電路,如驅(qū)動器、開關(guān)電源、變頻器和逆變器等。這些領(lǐng)域中,肖特基二極管能夠發(fā)揮出其高速、低能耗的特點,提升電路的效率和性能。
肖特基二極管的特點
1、肖特基二極管的高度要比PN結(jié)勢壘的高度更低,同時它正向?qū)ㄩT限電壓以及正向電壓都要比PN結(jié)二極管低。
2、肖特基二極管是一種多數(shù)載流子導(dǎo)電的器件,而且它的電容的充電和放電時間和速度與同類的器件相比有所不同。同時因為肖特基二極管本身的電荷比較的少,所以在正真運(yùn)行的過程中它的開關(guān)的速度是非常快的,而且它在運(yùn)作過程中的消耗量也是非常小,很適用于那些高頻的操作。
3、肖特基二極管具有反向勢壘比較薄的特點,因此在運(yùn)行的過程中容易對表面造成一定的傷害,所以它的反向擊穿電壓就比較低了。
4、肖特基二極管與其它相似的器件相比,比較容易受熱擊穿,所以它本身的反向漏電流是比較大的。
肖特基二極管的優(yōu)點:器件本身具有很高的開關(guān)頻率,而且它的反向擊穿電壓比較的低。同時因為技術(shù)的不斷改進(jìn),對新型材料的使用,使得肖特基二極管本身充滿了生機(jī)以及很強(qiáng)的競爭力。
肖特基二極管 的耐壓能常較低,但是它的恢復(fù)速度快,可以用在高頻場合,故開關(guān)電源采用此種二極管作為整流輸出用,盡管如此,開關(guān)電源上的整流管溫度還是很高的。
SBD不是利用P型半導(dǎo)體與N型半導(dǎo)體接觸形成PN結(jié)原理制作的,而是利用金屬與半導(dǎo)體接觸形成的金屬-半導(dǎo)體結(jié)原理制作的。因此,SBD也稱為金屬-半導(dǎo)體(接觸)二極管或表面勢壘二極管,它是一種熱載流子二極管。
肖特基整流管僅用一種載流子(電子)輸送電荷,在勢壘外側(cè)無過剩少數(shù)載流子的積累,因此,不存在電荷儲存問題(Qrr→0),使開關(guān)特性獲得時顯改善。其反向恢復(fù)時間已能縮短到10ns以內(nèi)。但它的反向耐壓值較低,一般不超過去時100V。因此適宜在低壓、大電流情況下工作。利用其低壓降這特點,能提高低壓、大電流整流(或續(xù)流)電路的效率。
面結(jié)合型管性能要優(yōu)于點接觸管,
主要原因在于:
1) 點接觸管表面不易清潔,針點壓力會造成半導(dǎo)體表面畸變。其接觸勢壘不是理想的肖特基勢壘受到機(jī)械震動時還會產(chǎn)生顫抖噪聲。面結(jié)合型管金半接觸界面比較平整不暴露而較易清潔其接觸勢壘幾乎是理想的肖特基勢壘。
2) 不同的點接觸管在生產(chǎn)時壓接壓力不同使得肖特基結(jié)的直徑不同。因此性能一致性差可靠性也差。