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你对肖特基二极管了解多少?
发布时间:2019-01-09
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  二十一世纪是互联网信息化大时代,这个时代成就了众多伟大的科技。像肖特基二极管这样的电子元件,看似微不足道,但其在这些科技成果上所展现出来的作用却不容小觑。众多的科技成就都离不开这些小型的半导体电子元器件。那你对它又了解多少呢?
  
  肖特基二极管的发明者是肖特基博士(Schottky),这个元件名字也是用肖特基博士名字命名的,肖特基势垒二极管(SchottkyBarrierDiode,缩写成SBD)简称SBD。它不是利用P型半导体与N型半导体接触而形成PN结原理制作的,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。
  
  原理
  
  肖特基二极管是贵金属(金、银、铝、铂等)A为正极,以N型半导体B为负极,利用二者接触面上形成的势垒具有整流特性而制成的金属-半导体器件。因为N型半导体中存在着大量的电子,贵金属中仅有极少量的自由电子,所以电子便从浓度高的B中向浓度低的A中扩散。显然,金属A中没有空穴,也就不存在空穴自A向B的扩散运动。随着电子不断从B扩散到A,B表面电子浓度逐渐降低,表面电中性被破坏,于是就形成势垒,其电场方向为B→A。但在该电场作用之下,A中的电子也会产生从A→B的漂移运动,从而消弱了由于扩散运动而形成的电场。当建立起一定宽度的空间电荷区后,电场引起的电子漂移运动和浓度不同引起的电子扩散运动达到相对的平衡,便形成了肖特基势垒。
  
  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。
  
  综上所述,肖特基整流管的结构原理与PN结整流管有很大的区别通常将PN结整流管称作结整流管,而把金属-半导体整流管叫作肖特基整流管,采用硅平面工艺制造的铝硅肖特基二极管也已问世,这不仅可节省贵金属,大幅度降低成本,还改善了参数的一致性。
  
  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体,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速变大,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。不过肖特基二极体的技术也已有了进步,其反向偏压的额定值最大可以到200V。
  
  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,故其正向导通门限电压和正向压降都比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。但是,由于SBD的反向势垒较薄,并且在其表面极易发生击穿,所以反向击穿电压比较低。由于SBD比PN结二极管更容易受热击穿,反向漏电流比PN结二极管大。
  
  肖特基二极管在半导体产业中的应用很多,肖特基二极管的运用从上市到现在已经有几十年了,它的发展和产品更也却不断增强了它的特性,并且多应用的可能性也得到了扩展。除了以前的太阳能电池板与汽车,现在也被用到了智能手机、笔记本电脑、和平板电脑的电池充电器上了。