肖特基二極管,什么是肖特基二極管,肖特基二極管原理
基本原理是:在肖特基二極管,什么是肖特基二極管,肖特基二極管原理金屬(例如鉛)和半導(dǎo)體(N型硅片)的接觸面上,用已形成的肖特基來阻擋反向電壓。肖特基與PN結(jié)的整流作用原理有根本性的差異。其耐壓程度只有40V左右。其特長是:開關(guān)速度非常快:反向恢復(fù)時間特別地短。因此,能制作開關(guān)二極和低壓大電流整流二極管。
肖特基二極管(Schottky Barrier Diode)
它是具有肖特基特性的“金屬半導(dǎo)體結(jié)”的二極管。其正向起始電壓較低。其金屬層除鎢材料外,還可以采用金、鉬、鎳、鈦等材料。其半導(dǎo)體材料采用硅或砷化鎵,多為型半導(dǎo)體。這種器件是由多數(shù)載流子導(dǎo)電的,所以,其反向飽和電流較以少數(shù)載流子導(dǎo)電的PN結(jié)大得多。由于肖特基二極管中少數(shù)載流子的存貯效應(yīng)甚微,所以其頻率響僅為RC時間常數(shù)限制,因而,它是高頻和快速開關(guān)的理想器件。其工作頻率可達(dá)100GHz。并且,MIS(金屬-絕緣體-半導(dǎo)體)肖特基二極管可以用來制作太陽能電池或發(fā)光二極管。
肖特基二極管(Schottky Diodes)
肖特基二極管利用金屬與半導(dǎo)體接觸所形成的勢壘對電流進(jìn)行控制。它的主要特點是具有較低的正向壓降(0.3V至0.6V);另外它是多子參與導(dǎo)電,這就比少子器件有更快的反應(yīng)速度。肖特基二極管常用在門電路中作為三極管集電極的箝位二極管,以防止三極管因進(jìn)入飽和狀態(tài)而降低開關(guān)速度。
肖特基勢壘二極管SBD(Schottky Barrier Diode,簡稱肖特基二極管)
是近年來間世的低功耗、大電流、超高速半導(dǎo)體器件。其反向恢復(fù)時間極短(可以小到幾納秒),正向?qū)▔航祪H0.4V左右,而整流電流卻可達(dá)到幾千安培。這些優(yōu)良特性是快恢復(fù)二極管所無法比擬的。中、小功率肖特基整流二極管大多采用封裝形式。
1.結(jié)構(gòu)原理
綜上所述,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,近年來,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 。
肖特基勢壘二極管SBD(Schottky Barrier Diode,簡稱肖特基二極管)是近年來間世的低功耗、大電流、超高速半導(dǎo)體器件。其反向恢復(fù)時間極短(可以小到幾納秒),正向?qū)▔航祪H0.4V左右,而整流電流卻可達(dá)到幾千安培。這些優(yōu)良特性是快恢復(fù)二極管所無法比擬的。中、小功率肖特基整流二極管大多采用封裝形式。
1.結(jié)構(gòu)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(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多屬-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)散運動。隨著電子不斷從B擴(kuò)散到A,B表面電子濃度表面逐漸降輕工業(yè)部,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的漂移運動,從而消弱了由于擴(kuò)散運動而形成的電場。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動和濃度不同引起的電子擴(kuò)散運動達(dá)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(nèi)部電路結(jié)構(gòu)如圖1所示。它是以N型半導(dǎo)體為基片,在上面形成用砷作摻雜劑的N-外延層。陽極(阻檔層)金屬材料是鉬。二氧化硅(SiO2)用來消除邊緣區(qū)域的電場,提高管子的耐壓值。N型基片具有很小的通態(tài)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(diào)整結(jié)構(gòu)參數(shù),可在基片與陽極金屬之間形成合適的肖特基勢壘,當(dāng)加上正偏壓E時,金屬A和N型基片B分別接電源的正、負(fù)極,此時勢壘寬度Wo變窄。加負(fù)偏壓-E時,勢壘寬度就增加,見圖2。
綜上所述,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,近年來,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。
肖特基勢壘二極管SBD(Schottky Barrier Diode,簡稱肖特基二極管)是近年來間世的低功耗、大電流、超高速半導(dǎo)體器件。其反向恢復(fù)時間極短(可以小到幾納秒),正向?qū)▔航祪H0.4V左右,而整流電流卻可達(dá)到幾千安培。這些優(yōu)良特性是快恢復(fù)二極管所無法比擬的。中、小功率肖特基整流二極管大多采用封裝形式。
肖特基二極管
基本原理是:在金屬(例如鉛)和半導(dǎo)體(N型硅片)的接觸面上,用已形成的肖特基來阻擋反向電壓。肖特基與PN結(jié)的整流作用原理有根本性的差異。其耐壓程度只有40V左右。其特長是:開關(guān)速度非??欤悍聪蚧謴?fù)時間特別地短。因此,能制作開關(guān)二極和低壓大電流整流二極管。
肖特基二極管(Schottky Barrier Diode)
它是具有肖特基特性的“金屬半導(dǎo)體結(jié)”的二極管。其正向起始電壓較低。其金屬層除鎢材料外,還可以采用金、鉬、鎳、鈦等材料。其半導(dǎo)體材料采用硅或砷化鎵,多為型半導(dǎo)體。這種器件是由多數(shù)載流子導(dǎo)電的,所以,其反向飽和電流較以少數(shù)載流子導(dǎo)電的PN結(jié)大得多。由于肖特基二極管中少數(shù)載流子的存貯效應(yīng)甚微,所以其頻率響僅為RC時間常數(shù)限制,因而,它是高頻和快速開關(guān)的理想器件。其工作頻率可達(dá)100GHz。并且,MIS(金屬-絕緣體-半導(dǎo)體)肖特基二極管可以用來制作太陽能電池或發(fā)光二極管。 肖特基二極管(Schottky Diodes)
肖特基二極管利用金屬與半導(dǎo)體接觸所形成的勢壘對電流進(jìn)行控制。它的主要特點是具有較低的正向壓降(0.3V至0.6V);另外它是多子參與導(dǎo)電,這就比少子器件有更快的反應(yīng)速度。肖特基二極管常用在門電路中作為三極管集電極的箝位二極管,以防止三極管因進(jìn)入飽和狀態(tài)而降低開關(guān)速度。
肖特基勢壘二極管SBD(Schottky Barrier Diode,簡稱肖特基二極管)
是近年來間世的低功耗、大電流、超高速半導(dǎo)體器件。其反向恢復(fù)時間極短(可以小到幾納秒),正向?qū)▔航祪H0.4V左右,而整流電流卻可達(dá)到幾千安培。這些優(yōu)良特性是快恢復(fù)二極管所無法比擬的。中、小功率肖特基整流二極管大多采用封裝形式。
1.肖特基二極管原理
肖特基二極管是貴金屬(金、銀、鋁、鉑等)A為正極,以N型半導(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)散運動。隨著電子不斷從B擴(kuò)散到A,B表面電子濃度表面逐漸降輕工業(yè)部,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的漂移運動,從而削弱了由于擴(kuò)散運動而形成的電場。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動和濃度不同引起的電子擴(kuò)散運動達(dá)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(nèi)部電路結(jié)構(gòu)是以N型半導(dǎo)體為基片,在上面形成用砷作摻雜劑的N-外延層。陽極(阻檔層)金屬材料是鉬。二氧化硅(SiO2)用來消除邊緣區(qū)域的電場,提高管子的耐壓值。N型基片具有很小的通態(tài)電阻,其摻雜濃度較H-層要高100%。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(diào)整結(jié)構(gòu)參數(shù),可在基片與陽極金屬之間形成合適的肖特基勢壘,當(dāng)加上正偏壓E時,金屬A和N型基片B分別接電源的正、負(fù)極,此時勢壘寬度W0變窄。加負(fù)偏壓-E時,勢壘寬度就增加。
綜上所述,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)管整流管叫做肖特基整流管,近年來,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 。
2.肖特基二極管的結(jié)構(gòu)
肖特基二極管在結(jié)構(gòu)原理上與PN結(jié)二極管有很大區(qū)別,它的內(nèi)部是由陽極金屬(用鉬或鋁等材料制成的阻擋層)、二氧化硅(SiO2)電場消除材料、N-外延層(砷材料)、N型硅基片、N+陰極層及陰極金屬等構(gòu)成,如圖4-44所示。在N型基片和陽極金屬之間形成肖特基勢壘。當(dāng)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(fù)極)時,肖特基勢壘層變窄,其內(nèi)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(nèi)阻變大。
肖特基二極管分為有引線和表面安裝(貼片式)兩種封裝形式。采用有引線式封裝的肖特基二極管通常作為高頻大電流整流二極管、續(xù)流二極管或保護(hù)二極管使用。它有單管式和對管(雙二極管)式兩種封裝形式,如圖4-45所示。
肖特基對管又有共陰(兩管的負(fù)極相連)、共陽(兩管的正極相連)和串聯(lián)(一只二極管的正極接另一只二極管的負(fù)極)三種管腳引出方式,見圖4-46。
采用表面封裝的肖特基二極管有單管型、雙管型和三管型等多種封裝形式。
3.肖特基二極管的檢測
肖特基(Schottky)二極管也稱肖特基勢壘二極管(簡稱SBD),它是一種低功耗、超高速半導(dǎo)體器件,廣泛應(yīng)用于開關(guān)電源、變頻器、驅(qū)動器等電路,作高頻、低壓、大電流整流二極管、續(xù)流二極管、保護(hù)二極管使用,或在微波通信等電路中作整流二極管、小信號檢波二極管使用。
(1)性能比較
肖特基二極管現(xiàn)超快恢復(fù)二極管、快恢復(fù)二極管、硅高頻整流二極管、硅高速開關(guān)二極管的性能比較。由表可見,硅高速開關(guān)二極管的trr雖極低,但平均整流電流很小,不能作大電流整流用。
(2)檢測方法
下面通過一個實例來介紹檢測肖特基二極管的方法。檢測內(nèi)容包括:①識別電極;②檢查管子的單向?qū)щ娦?;③測正向?qū)航礦F;④測量反向擊穿電壓VBR。被測管為B82-004型肖特基管,共有三個管腳,外形如圖4所示,將管腳按照從左至右順序編上序號①、②、③。選擇500型萬用表的R×1檔進(jìn)行測量。
測試結(jié)論:
第一,根據(jù)①�②、③�④間均可測出正向電阻,判定被測管為共陰對管,①、③腳為兩個陽極,②腳為公共陰極。
第二,因①�②、③�②之間的正向電阻只幾歐姆,而反向電阻為無窮大,故具有單向?qū)щ娦浴?/p>
第三,內(nèi)部兩只肖特基二極管的正向?qū)▔航捣謩e為0.315V、0.33V,均低于手冊中給定的最大允許值VFM(0.55V)。
另外使用ZC 25-3型兆歐表和500型萬用表的250VDC檔測出,內(nèi)部兩管的反向擊穿電壓VBR依次為140V、135V。查手冊,B82-004的最高反向工作電壓(即反向峰值電壓)VBR=40V。表明留有較高的安全系數(shù)。
4.常用的肖特基二極管主要參數(shù)
常用的有引線式肖特基二極管有D80-004、B82-004、MBR1545、MBR2535等型號,各管的主要參數(shù)見表4-43。
常用的表面封裝肖特基二極管有FB系列,其主要參數(shù)見表4-44。