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你對肖特基二極管了解多少?
發布時間:2019-01-09
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  二十一世紀是互聯網信息化大時代,這個時代成就了眾多偉大的科技。像肖特基二極管這樣的電子元件,看似微不足道,但其在這些科技成果上所展現出來的作用卻不容小覷。眾多的科技成就都離不開這些小型的半導體電子元器件。那你對它又了解多少呢?
  
  肖特基二極管的發明者是肖特基博士(Schottky),這個元件名字也是用肖特基博士名字命名的,肖特基勢壘二極管(SchottkyBarrierDiode,縮寫成SBD)簡稱SBD。它不是利用P型半導體與N型半導體接觸而形成PN結原理制作的,是利用金屬與半導體接觸形成的金屬-半導體結原理制作的。因此,SBD也稱為金屬-半導體(接觸)二極管或表面勢壘二極管,它是一種熱載流子二極管。
  
  原理
  
  肖特基二極管是貴金屬(金、銀、鋁、鉑等)A為正極,以N型半導體B為負極,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-半導體器件。因為N型半導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中擴散。顯然,金屬A中沒有空穴,也就不存在空穴自A向B的擴散運動。隨著電子不斷從B擴散到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中的電子也會產生從A→B的漂移運動,從而消弱了由于擴散運動而形成的電場。當建立起一定寬度的空間電荷區后,電場引起的電子漂移運動和濃度不同引起的電子擴散運動達到相對的平衡,便形成了肖特基勢壘。
  
  典型的肖特基整流管的內部電路結構是以N型半導體為基片,在上面形成用砷作摻雜劑的N-外延層。陽極使用鉬或鋁等材料制成阻檔層。用二氧化硅(SiO2)來消除邊緣區域的電場,提高管子的耐壓值。N型基片具有很小的通態電阻,其摻雜濃度較H-層要高100%倍。在基片下邊形成N+陰極層,其作用是減小陰極的接觸電阻。通過調整結構參數,N型基片和陽極金屬之間便形成肖特基勢壘,如圖所示。當在肖特基勢壘兩端加上正向偏壓(陽極金屬接電源正極,N型基片接電源負極)時,肖特基勢壘層變窄,其內阻變小;反之,若在肖特基勢壘兩端加上反向偏壓時,肖特基勢壘層則變寬,其內阻變大。
  
  綜上所述,肖特基整流管的結構原理與PN結整流管有很大的區別通常將PN結整流管稱作結整流管,而把金屬-半導體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,這不僅可節省貴金屬,大幅度降低成本,還改善了參數的一致性。
  
  缺點
  
  肖特基二極體最大的缺點是其反向偏壓較低及反向漏電流偏大,像使用硅及金屬為材料的肖特基二極體,其反向偏壓額定耐壓最高只到 50V,而反向漏電流值為正溫度特性,容易隨著溫度升高而急速變大,實務設計上需注意其熱失控的隱憂。為了避免上述的問題,肖特基二極體實際使用時的反向偏壓都會比其額定值小很多。不過肖特基二極體的技術也已有了進步,其反向偏壓的額定值最大可以到200V。
  
  主要優點包括兩個方面:
  
  1、由于肖特基勢壘高度低于PN結勢壘高度,故其正向導通門限電壓和正向壓降都比PN結二極管低(約低0.2V)。
  
  2、由于SBD是一種多數載流子導電器件,不存在少數載流子壽命和反向恢復問題。SBD的反向恢復時間只是肖特基勢壘電容的充、放電時間,完全不同于PN結二極管的反向恢復時間。由于SBD的反向恢復電荷非常少,故開關速度非常快,開關損耗也特別小,尤其適合于高頻應用。但是,由于SBD的反向勢壘較薄,并且在其表面極易發生擊穿,所以反向擊穿電壓比較低。由于SBD比PN結二極管更容易受熱擊穿,反向漏電流比PN結二極管大。
  
  肖特基二極管在半導體產業中的應用很多,肖特基二極管的運用從上市到現在已經有幾十年了,它的發展和產品更也卻不斷增強了它的特性,并且多應用的可能性也得到了擴展。除了以前的太陽能電池板與汽車,現在也被用到了智能手機、筆記本電腦、和平板電腦的電池充電器上了。

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