肖特基二极管的原理及作用

肖特基二极管是以金、银、钼等贵金属为阳极，以N型半导体材料为阴极，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。它属于五层器件，中间层是以N型半导体为基片，上面是用砷做掺杂剂的N^-外延层，最上面是由金属材料钼构成的阳极。N型基片具有很小的导通电阻。在基片下面依次是N⁺阴极层、阴极金属。典型的肖特基二极管内部结构如图16-14所示。通过调整结构参数，可在基片与阳极金属之间形成合适的肖特基势垒。当加上正偏压E时，金属A与N型基片B分别接电源的正、负极，此时势垒宽度W₀变窄。加负偏压-E时，势垒宽度就增加，如图16-15所示。

图16-14 肖特基二极管的结构

图16-15 加外偏压时势垒宽度的变化情况

a）加正偏压 b）加负偏压(www.xing528.com)

图16-16 肖特基二极管的伏安特性

近年来，采用硅平面工艺制造的铝硅肖特基二极管已经问世，不仅能节省贵金属，减少环境污染，还改善了器件参数的一致性。肖特基二极管仅用一种载流子（电子）输送电荷，在势垒外侧无过剩少数载流子的积累，因此它不存在电荷储存效应，使开关特性得到了明显改善。其反向恢复时间（t_rr）可缩短到10ns以内。但它的反向耐压较低，一般不超过100V，适宜在低电压、大电流下工作。利用其低压降的特性，能显著提高低压、大电流整流（或续流）电路的效率。肖特基二极管的典型伏安特性如图16-16所示。其正向导通压降介于锗管与硅管之间，但它的构造原理与PN结二极管有着本质区别。表16-15列出了肖特基二极管、超快恢复二极管、快恢复二极管、高频硅整流管的性能比较。由表可见，硅高速开关二极管的t_rr虽然极低，但平均整流电流很小，不能做大电流整流用。中、小功率肖特基二极管大多采用TO-220封装。

表16-154 种二极管典型产品的性能比较