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是肖特基勢壘二極管（SchottkyBarrierDiode，縮寫成SBD）的簡稱。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(chǎn)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(qū)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(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(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)，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(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。

　　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，同時又不使串聯(lián)電阻過大，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。當金屬與半導(dǎo)體接觸（二者距離只有原子大小的數(shù)量級）時，金屬的費米能級低于半導(dǎo)體的費米能級。在金屬內(nèi)部和半導(dǎo)體導(dǎo)帶相對應(yīng)的分能級上，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，電子會從半導(dǎo)體向金屬擴散，從而使金屬帶上負電荷，半導(dǎo)體帶正電荷。由于金屬是理想的導(dǎo)體，負電荷只分布在表面為原子大小的一個薄層之內(nèi)。而對于N型半導(dǎo)體來說，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)體向金屬擴散運動的結(jié)果，形成空間電荷區(qū)、自建電場和勢壘，并且耗盡層只在N型半導(dǎo)體一邊（勢壘區(qū)全部落在半導(dǎo)體一側(cè)）。勢壘區(qū)中自建電場方向由N型區(qū)指向金屬，隨熱電子發(fā)射自建場增加，與擴散電流方向相反的漂移電流增大，最終達到動態(tài)平衡，在金屬與半導(dǎo)體之間形成一個接觸勢壘，這就是肖特基勢壘。

　　在外加電壓為零時，電子的擴散電流與反向的漂移電流相等，達到動態(tài)平衡。在加正向偏壓（即金屬加正電壓，半導(dǎo)體加負電壓）時，自建場削弱，半導(dǎo)體一側(cè)勢壘降低，于是形成從金屬到半導(dǎo)體的正向電流。當加反向偏壓時，自建場增強，勢壘高度增加，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

　　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。

　　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，將管腳按照正面（字面朝向人）從左至右順序編上序號①、②、③。選擇500型萬用表的R×1檔進行測量，全部數(shù)據(jù)整理成下表：

　　肖特基二極管測試結(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)。

　　肖特基二極管壓降多少

　　小電流時是0.1-0.2V。

　　流過額定電流時就大了，看數(shù)據(jù)手冊可知：

　　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線路。

　　2、肖特基二極管壓降的常用測試方法

　　用“DC POWER SUPPLY”儀（恒流穩(wěn)壓直流電流）測試：先給小電壓以便有電流通過肖特基二極管，再慢慢調(diào)大電流達到被測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）。

　　當有電流通過肖特基二極管時，管芯會產(chǎn)生熱量，再通過管體散發(fā)出去，當達到熱平衡時（管芯產(chǎn)生的熱量能及時散發(fā)出去），此時的阻抗也就是相對穩(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試，初始讀數(shù)是偏高的，因為此時的管芯處于常溫狀態(tài)，阻抗最大，讀數(shù)會隨時間推移而逐步降低，就是因為阻抗隨溫度升高而變小的原因。

　　3、肖特基二極管壓降的測試方法常見誤區(qū)

　　部分用戶因受測試儀器的限制而直接用萬用表測試，雖然萬用表有測試二極管的這一檔，但其輸出電流只有一兩個毫安，其測試的讀數(shù)并不是“內(nèi)阻”，而是在電流為毫安級時的壓降，并且，用這種方法測試每一批肖特基二極管壓降時顯示的讀數(shù)可能會偏差很大，肖特基二極管通常工作電流是安培級的，兩者相差千倍。

　　結(jié)語

　　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，都是市場上用量大并且普片的肖特基二極管。歡迎前來索要樣品。