「云汉芯城ICkey」肖特基二极管原理及结构

肖特基二极管是以其发明人肖特基博士(Schottky)命名的 , 是肖特基势垒二极管(SchottkyBarrierDiode,缩写成SBD)的简称 。
「云汉芯城ICkey」肖特基二极管原理及结构
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肖特基二极管原理及结构
和其他的二极管比起来 , 肖特基二极管有什么特别的呢?
SBD不是利用P型半导体与N型半导体接触形成PN结原理制作的 , 而是利用金属与半导体接触形成的金属-半导体结原理制作的 。 因此 , SBD也称为金属-半导体(接触)二极管或表面势垒二极管 , 它是一种热载流子二极管 。
典型的肖特基整流管的内部电路结构是以N型半导体为基片 , 在上面形成用砷作掺杂剂的N-外延层 。 阳极使用钼或铝等材料制成阻档层 。 用二氧化硅(SiO2)来消除边缘区域的电场 , 提高管子的耐压值 。 N型基片具有很小的通态电阻 , 其掺杂浓度较H-层要高100%倍 。 在基片下边形成N+阴极层 , 其作用是减小阴极的接触电阻 。 通过调整结构参数 , N型基片和阳极金属之间便形成肖特基势垒 , 如图所示 。 当在肖特基势垒两端加上正向偏压(阳极金属接电源正极 , N型基片接电源负极)时 , 肖特基势垒层变窄 , 其内阻变小;反之 , 若在肖特基势垒两端加上反向偏压时 , 肖特基势垒层则变宽 , 其内阻变大 。
肖特基整流管仅用一种载流子(电子)输送电荷 , 在势垒外侧无过剩少数载流子的积累 , 因此 , 不存在电荷储存问题(Qrr→0) , 使开关特性获得时显改善 。 其反向恢复时间已能缩短到10ns以内 。 但它的反向耐压值较低 , 一般不超过去时100V 。 因此适宜在低压、大电流情况下工作 。 利用其低压降这特点 , 能提高低压、大电流整流(或续流)电路的效率 。
肖特基二极管的封装
肖特基二极管分为有引线和表面安装(贴片式)两种封装形式 。 采用有引线式封装的肖特基二极管通常作为高频大电流整流二极管、续流二极管或保护二极管使用 。 它有单管式和对管(双二极管)式两种封装形式 。 肖特基对管又有共阴(两管的负极相连)、共阳(两管的正极相连)和串联(一只二极管的正极接另一只二极管的负极)三种管脚引出方式 。
采用表面封装的肖特基二极管有单管型、双管型和三管型等多种封装形式 , 有A~19种管脚引出方式 。
肖特基二极管的优势
SBD的主要优点包括两个方面:
1)由于肖特基势垒高度低于PN结势垒高度 , 故其正向导通和正向压降都比PN结二极管低(约低0.2V) 。
2)由于SBD是一种多数载流子导电器件 , 不存在少数载流子寿命和反向恢复问题 。 SBD的反向恢复时间只是肖特基势垒电容的充、放电时间 , 完全不同于PN结二极管的反向恢复时间 。 由于SBD的反向恢复电荷非常少 , 故开关速度非常快 , 开关损耗也特别小 , 尤其适合于高频应用 。
肖特基二极管的缺点
肖特基二极体最大的缺点是其反向偏压较低及反向漏电流偏大 , 像使用硅及金属为材料的肖特基二极管 , 其反向偏压额定耐压最高只到50V , 而反向漏电流值为正温度特性 , 容易随着温度升高而急遽变大 , 实务设计上需注意其热失控的隐忧 。 为了避免上述的问题 , 肖特基二极体实际使用时的反向偏压都会比其额定值小很多 。 当然 , 随着工艺技术和肖特基二极管技术的进步 , 其反向偏压的额定值也再提高 。
肖特基二极管的重要参数
肖特基二极管应用广泛 , 特别是在开关电源当中 。 在不同的应用中 , 需要考虑不同的因素 , 而且 , 不同的器件在性能上也有差别 , 因此 , 在选用肖特基二极管时 , 下面这些参数需要综合考虑 。
1、导通压降VF
VF为二极管正向导通时二极管两端的压降 , 当通过二极管的电流越大 , VF越大;当二极管温度越高时 , VF越小 。
2、反向饱和漏电流IR
IR指在二极管两端加入反向电压时 , 流过二极管的电流 , 肖特基二极管反向漏电流较大 , 选择肖特基二极管是尽量选择IR较小的二极管 。