肖特基二極管

　　肖特基二極管是以其發(fā)明人肖特基博士（Schottky）命名的，SBD是肖特基勢(shì)壘二極管（SchottkyBarrierDiode，縮寫成SBD）的簡(jiǎn)稱。SBD不是利用P型半導(dǎo)體與N型半導(dǎo)體接觸形成PN結(jié)原理制作的，而是利用金屬與半導(dǎo)體接觸形成的金屬－半導(dǎo)體結(jié)原理制作的。因此，SBD也稱為金屬－半導(dǎo)體（接觸）二極管或表面勢(shì)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(dǎo)體B為負(fù)極，利用二者接觸面上形成的勢(shì)壘具有整流特性而制成的金屬-半導(dǎo)體器件。因?yàn)镹型半導(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(méi)有空穴，也就不存在空穴自A向B的擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)。隨著電子不斷從B擴(kuò)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(shì)壘，其電場(chǎng)方向?yàn)锽→A。但在該電場(chǎng)作用之下，A中的電子也會(huì)產(chǎn)生從A→B的漂移運(yùn)動(dòng)，從而消弱了由于擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)而形成的電場(chǎng)。當(dāng)建立起一定寬度的空間電荷區(qū)后，電場(chǎng)引起的電子漂移運(yùn)動(dòng)和濃度不同引起的電子擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)達(dá)到相對(duì)的平衡，便形成了肖特基勢(shì)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(yáng)極使用鉬或鋁等材料制成阻檔層。用二氧化硅（SiO2）來(lái)消除邊緣區(qū)域的電場(chǎng)，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(guò)調(diào)整結(jié)構(gòu)參數(shù)，N型基片和陽(yáng)極金屬之間便形成肖特基勢(shì)壘，如圖所示。當(dāng)在肖特基勢(shì)壘兩端加上正向偏壓（陽(yáng)極金屬接電源正極，N型基片接電源負(fù)極）時(shí)，肖特基勢(shì)壘層變窄，其內(nèi)阻變??；反之，若在肖特基勢(shì)壘兩端加上反向偏壓時(shí)，肖特基勢(shì)壘層則變寬，其內(nèi)阻變大。

　　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，采用硅平面工藝制造的鋁硅肖特基二極管也已問(wèn)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。

　　結(jié)構(gòu)

　　新型高壓SBD的結(jié)構(gòu)和材料與傳統(tǒng)SBD是有區(qū)別的。傳統(tǒng)SBD是通過(guò)金屬與半導(dǎo)體接觸而構(gòu)成。金屬材料可選用鋁、金、鉬、鎳和鈦等，半導(dǎo)體通常為硅（Si）或砷化鎵（GaAs）。由于電子比空穴遷移率大，為獲得良好的頻率特性，故選用N型半導(dǎo)體材料作為基片。為了減小SBD的結(jié)電容，提高反向擊穿電壓，同時(shí)又不使串聯(lián)電阻過(guò)大，通常是在N+襯底上外延一高阻N－薄層。其結(jié)構(gòu)示圖如圖1（a），圖形符號(hào)和等效電路分別如圖1（b）和圖1（c）所示。在圖1（c）中，CP是管殼并聯(lián)電容，LS是引線電感，RS是包括半導(dǎo)體體電阻和引線電阻在內(nèi)的串聯(lián)電阻，Cj和Rj分別為結(jié)電容和結(jié)電阻（均為偏流、偏壓的函數(shù)）。 　大家知道，金屬導(dǎo)體內(nèi)部有大量的導(dǎo)電電子。當(dāng)金屬與半導(dǎo)體接觸（二者距離只有原子大小的數(shù)量級(jí)）時(shí)，金屬的費(fèi)米能級(jí)低于半導(dǎo)體的費(fèi)米能級(jí)。在金屬內(nèi)部和半導(dǎo)體導(dǎo)帶相對(duì)應(yīng)的分能級(jí)上，電子密度小于半導(dǎo)體導(dǎo)帶的電子密度。因此，在二者接觸后，電子會(huì)從半導(dǎo)體向金屬擴(kuò)散，從而使金屬帶上負(fù)電荷，半導(dǎo)體帶正電荷。由于金屬是理想的導(dǎo)體，負(fù)電荷只分布在表面為原子大小的一個(gè)薄層之內(nèi)。而對(duì)于N型半導(dǎo)體來(lái)說(shuō)，失去電子的施主雜質(zhì)原子成為正離子，則分布在較大的厚度之中。電子從半導(dǎo)體向金屬擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)的結(jié)果，形成空間電荷區(qū)、自建電場(chǎng)和勢(shì)壘，并且耗盡層只在N型半導(dǎo)體一邊（勢(shì)壘區(qū)全部落在半導(dǎo)體一側(cè)）。勢(shì)壘區(qū)中自建電場(chǎng)方向由N型區(qū)指向金屬，隨熱電子發(fā)射自建場(chǎng)增加，與擴(kuò)散電流方向相反的漂移電流增大，最終達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡，在金屬與半導(dǎo)體之間形成一個(gè)接觸勢(shì)壘，這就是肖特基勢(shì)壘。

　　在外加電壓為零時(shí)，電子的擴(kuò)散電流與反向的漂移電流相等，達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡。在加正向偏壓（即金屬加正電壓，半導(dǎo)體加負(fù)電壓）時(shí)，自建場(chǎng)削弱，半導(dǎo)體一側(cè)勢(shì)壘降低，于是形成從金屬到半導(dǎo)體的正向電流。當(dāng)加反向偏壓時(shí)，自建場(chǎng)增強(qiáng)，勢(shì)壘高度增加，形成由半導(dǎo)體到金屬的較小反向電流。因此，SBD與PN結(jié)二極管一樣，是一種具有單向?qū)щ娦缘姆蔷€性器件。

　　檢測(cè)

　　肖特基（Schottky）二極管也稱肖特基勢(shì)壘二極管（簡(jiǎn)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(dòng)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(hào)檢波二極管使用。

　　性能比較

　　下表列出了肖特基二極管和超快恢復(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。

　　檢測(cè)方法

　　下面通過(guò)一個(gè)實(shí)例來(lái)介紹檢測(cè)肖特基二極管的方法。檢測(cè)內(nèi)容包括：①識(shí)別電極；②檢查管子的單向?qū)щ娦?；③測(cè)正向?qū)航礦F；④測(cè)量反向擊穿電壓VBR。

　　被測(cè)管為B82-004型肖特基管，共有三個(gè)管腳，將管腳按照正面（字面朝向人）從左至右順序編上序號(hào)①、②、③。選擇500型萬(wàn)用表的R×1檔進(jìn)行測(cè)量，全部數(shù)據(jù)整理成下表：

　　肖特基二極管測(cè)試結(jié)論：

　　第一，根據(jù)①—②、③—④間均可測(cè)出正向電阻，判定被測(cè)管為共陰對(duì)管，①、③腳為兩個(gè)陽(yáng)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(wú)窮大，故具有單向?qū)щ娦浴?/p>

　　第三，內(nèi)部?jī)芍恍ぬ鼗O管的正向?qū)▔航捣謩e為0.315V、0.33V，均低于手冊(cè)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(wàn)用表的250VDC檔測(cè)出，內(nèi)部?jī)晒艿姆聪驌舸╇妷篤BR依次為140V、135V。查手冊(cè)，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)。

　　肖特基二極管壓降多少

　　小電流時(shí)是0.1-0.2V。

　　流過(guò)額定電流時(shí)就大了，看數(shù)據(jù)手冊(cè)可知：

　　1A 3A

　　1N5817（20V/1A） 0.45V 0.75V

　　1N5818（30V/1A） 0.55V 0.875V

　　1N5819（40V/1A） 0.6V 0.9V

　　如何減少壓降

　　1、肖特基二極管壓降的意義

　　肖特基二極管最大的優(yōu)點(diǎn)是阻抗低、正向壓降小、恢復(fù)速度快，所以常用于高頻大電流整流和降電保護(hù)線路。

　　2、肖特基二極管壓降的常用測(cè)試方法

　　用“DC POWER SUPPLY”儀（恒流穩(wěn)壓直流電流）測(cè)試：先給小電壓以便有電流通過(guò)肖特基二極管，再慢慢調(diào)大電流達(dá)到被測(cè)肖特基二極管的額定電流，待電壓值穩(wěn)定后再讀數(shù)，穩(wěn)定后的讀數(shù)就是額定電流的壓降。

　　為何是穩(wěn)定后的電壓讀數(shù)才是正確的壓降讀數(shù)：肖特基二極管的阻抗不是固定的，而是隨溫度升高而變小的（非線性關(guān)系）。

　　當(dāng)有電流通過(guò)肖特基二極管時(shí)，管芯會(huì)產(chǎn)生熱量，再通過(guò)管體散發(fā)出去，當(dāng)達(dá)到熱平衡時(shí)（管芯產(chǎn)生的熱量能及時(shí)散發(fā)出去），此時(shí)的阻抗也就是相對(duì)穩(wěn)定，這是能量守恒定律（P=I2R，P轉(zhuǎn)化為熱量）。如果直接用額定電流測(cè)試，初始讀數(shù)是偏高的，因?yàn)榇藭r(shí)的管芯處于常溫狀態(tài)，阻抗最大，讀數(shù)會(huì)隨時(shí)間推移而逐步降低，就是因?yàn)樽杩闺S溫度升高而變小的原因。

　　3、肖特基二極管壓降的測(cè)試方法常見誤區(qū)

　　部分用戶因受測(cè)試儀器的限制而直接用萬(wàn)用表測(cè)試，雖然萬(wàn)用表有測(cè)試二極管的這一檔，但其輸出電流只有一兩個(gè)毫安，其測(cè)試的讀數(shù)并不是“內(nèi)阻”，而是在電流為毫安級(jí)時(shí)的壓降，并且，用這種方法測(cè)試每一批肖特基二極管壓降時(shí)顯示的讀數(shù)可能會(huì)偏差很大，肖特基二極管通常工作電流是安培級(jí)的，兩者相差千倍。

　　結(jié)語(yǔ)

　　最后，給你們介紹幾款日月辰科技的肖特基二極管，MBR20200FCT,MBR10100FCT,MBR20100FCT,MBR10150FCT,MUR840FCT，都是市場(chǎng)上用量大并且普片的肖特基二極管。歡迎前來(lái)索要樣品。