肖特基二極管的原理、優(yōu)勢缺點及應(yīng)用介紹資料下載

肖特基二極管是以其發(fā)明人肖特基博士（Schottky）命名的，是肖特基勢壘二極管（Schottky Barrier Diode，縮寫成SBD）的簡稱。 肖特基二極管原理及結(jié)構(gòu) 和其他的二極管比起來，肖特基二極管有什么特別的呢？ 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。 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(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?。环粗?，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。 肖特基二極管的封裝 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)流二極管或保護二極管使用。它有單管式和對管（雙二極管）式兩種封裝形式。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。 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，有A~19種管腳引出方式。 肖特基二極管的優(yōu)勢 SBD的主要優(yōu)點包括兩個方面： 1）由于肖特基勢壘高度低于PN結(jié)勢壘高度，故其正向?qū)ê驼驂航刀急萈N結(jié)二極管低（約低0.2V）。 2）由于SBD是一種多數(shù)載流子導(dǎo)電器件，不存在少數(shù)載流子壽命和反向恢復(fù)問題。SBD的反向恢復(fù)時間只是肖特基勢壘電容的充、放電時間，完全不同于PN結(jié)二極管的反向恢復(fù)時間。由于SBD的反向恢復(fù)電荷非常少，故開關(guān)速度非常快，開關(guān)損耗也特別小，尤其適合于高頻應(yīng)用。 肖特基二極管的缺點 肖特基二極體最大的缺點是其反向偏壓較低及反向漏電流偏大，像使用硅及金屬為材料的肖特基二極管，其反向偏壓額定耐壓最高只到 50V，而反向漏電流值為正溫度特性，容易隨著溫度升高而急遽變大，實務(wù)設(shè)計上需注意其熱失控的隱憂。為了避免上述的問題，肖特基二極體實際使用時的反向偏壓都會比其額定值小很多。當(dāng)然，隨著工藝技術(shù)和肖特基二極管技術(shù)的進步，其反向偏壓的額定值也再提高。 肖特基二極管的重要參數(shù) 肖特基二極管應(yīng)用廣泛，特別是在開關(guān)電源當(dāng)中。在不同的應(yīng)用中，需要考慮不同的因素，而且，不同的器件在性能上也有差別，因此，在選用肖特基二極管時，下面這些參數(shù)需要綜合考慮。 1、導(dǎo)通壓降VF VF為二極管正向?qū)〞r二極管兩端的壓降，當(dāng)通過二極管的電流越大，VF越大;當(dāng)二極管溫度越高時，VF越小。 2、反向飽和漏電流IR IR指在二極管兩端加入反向電壓時，流過二極管的電流，肖特基二極管反向漏電流較大，選擇肖特基二極管是盡量選擇IR較小的二極管。 3、額定電流IF 指二極管長期運行時，根據(jù)允許溫升折算出來的平均電流值。 4. 最大浪涌電流IFSM 允許流過的過量的正向電流。它不是正常電流，而是瞬間電流，這個值相當(dāng)大。 5.最大反向峰值電壓VRM 即使沒有反向電流，只要不斷地提高反向電壓，遲早會使二極管損壞。這種能加上的反向電壓，不是瞬時電壓，而是反復(fù)加上的正反向電壓。因給整流器加的是交流電壓，它的最大值是規(guī)定的重要因子。最大反向峰值電壓VRM指為避免擊穿所能加的最大反向電壓。目前肖特基最高的VRM值為150V。 6. 最大直流反向電壓VR 上述最大反向峰值電壓是反復(fù)加上的峰值電壓，VR是連續(xù)加直流電壓時的值。用于直流電路，最大直流反向電壓對于確定允許值和上限值是很重要的。 7.最高工作頻率fM 由于PN結(jié)的結(jié)電容存在，當(dāng)工作頻率超過某一值時，它的單向?qū)щ娦詫⒆儾?。肖特基二極管的fM值較高，最大可達(dá)100GHz。 8.反向恢復(fù)時間Trr 當(dāng)工作電壓從正向電壓變成反向電壓時，二極管工作的理想情況是電流能瞬時截止。實際上，一般要延遲一點點時間。決定電流截止延時的量，就是反向恢復(fù)時間。雖然它直接影響二極管的開關(guān)速度，但不一定說這個值小就好。也即當(dāng)二極管由導(dǎo)通突然反向時，反向電流由很大衰減到接近IR時所需要的時間。大功率開關(guān)管工作在高頻開關(guān)狀態(tài)時，此項指標(biāo)至為重要。 9. 最大耗散功率P 二極管中有電流流過，就會吸熱，而使自身溫度升高。在實際中外部散熱狀況對P也是影響很大。具體講就是加在二極管兩端的電壓乘以流過的電流加上反向恢復(fù)損耗。 肖特基二極管在開關(guān)電源中的應(yīng)用