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型半導體與N型半導體接觸形成PN結(jié)原理制作的，而是利用金屬與半導體接觸形成的金屬-半導體結(jié)原理制作的。因此，SBD也稱為金屬-半導體（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。 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)載流子導電器件，不存在少數(shù)載流子壽命和反向恢復問題。SBD的反向恢復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)二極管的反向恢復時間。由于SBD的反向恢復電荷非常少，故開關(guān)速度非?？?，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、導通壓降VF VF為二極管正向?qū)〞r二極管兩端的壓降，當通過二極管的電流越大，VF越大;當二極管溫度越高時，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，當工作頻率超過某一值時，它的單向?qū)щ娦詫⒆儾睢Ｐぬ鼗O管的fM值較高，最大可達100GHz。 8.反向恢復時間Trr 當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。也即當二極管由導通突然反向時，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損耗。 肖特基二極管在開關(guān)電源中的應(yīng)用