什么叫肖特基二極管?肖特基二極管的工作原理

肖特基二極管是一種由瞬態(tài)器件轉(zhuǎn)變而來的非常重要的二極管器件，同時(shí)也是應(yīng)用最廣泛的半導(dǎo)體器件之一。它的特性主要是由于它的厚度非常小和高品質(zhì)的接觸電阻造成的，它可以在很高的速度下操作，同時(shí)具有振蕩、倍頻、混頻、檢波和開關(guān)等多種功能，廣泛應(yīng)用于大功率、高頻、光電子、放大器和檢測(cè)等領(lǐng)域。在本文中，我們將會(huì)詳細(xì)介紹肖特基二極管的工作原理及其特性。

1. 肖特基二極管的結(jié)構(gòu)

肖特基二極管主要由p型半導(dǎo)體和n型半導(dǎo)體構(gòu)成。一般情況下，p型半導(dǎo)體的摩爾電子親和能比n型半導(dǎo)體低。因此，在將它們接觸在一起時(shí)，在接觸區(qū)域內(nèi)就會(huì)有一些空穴從p型半導(dǎo)體流入n型半導(dǎo)體，相應(yīng)地，在p型半導(dǎo)體內(nèi)，會(huì)有一些電子流出。所以在接觸區(qū)內(nèi)，就會(huì)形成一個(gè)空穴濃度和電子濃度分布不均勻的區(qū)域，稱之為空間電荷區(qū)。

在肖特基二極管器件中，接觸區(qū)就是具有高品質(zhì)的金屬半導(dǎo)體接觸，因?yàn)樵谠搮^(qū)域內(nèi)，電荷的擴(kuò)散受到限制。因此，它比標(biāo)準(zhǔn) pn 結(jié)二極管有更快的開關(guān)速度和更好的高頻特性。

2. 肖特基二極管的工作原理

肖特基二極管的本質(zhì)是一種金屬-半導(dǎo)體結(jié)。金屬-半導(dǎo)體結(jié)的電子從半導(dǎo)體內(nèi)的能級(jí)溢出到金屬中產(chǎn)生一個(gè)勢(shì)壘，這就是所謂的“肖特基勢(shì)壘”。金屬-半導(dǎo)體界面上出現(xiàn)的肖特基勢(shì)壘導(dǎo)致器件在逆極性下具有與標(biāo)準(zhǔn) pn 結(jié)二極管完全不同的性質(zhì)。

在肖特基二極管器件中，當(dāng)正向偏置時(shí)，p區(qū)域中的空穴向前方障壁移動(dòng)，同時(shí)n區(qū)域中的電子也向前方障壁移動(dòng)。由于金屬-半導(dǎo)體界面勢(shì)壘較小，所以在正向電壓的作用下，電子和空穴能夠穿過勢(shì)壘，在接觸區(qū)域內(nèi)結(jié)合，從而導(dǎo)致流過肖特基二極管的電流。

當(dāng)反向偏置時(shí)，金屬-半導(dǎo)體界面的勢(shì)壘會(huì)增大，使得電子和空穴更難穿越勢(shì)壘。因此流經(jīng)器件的電流將非常小（僅為固有電流，與溫度相關(guān)）。由于金屬半導(dǎo)體結(jié)中的電流濃度非常低，所以電子不會(huì)在接觸區(qū)域內(nèi)發(fā)生很多復(fù)合作用，導(dǎo)致該器件的反向電流也非常小。這也是肖特基二極管的一個(gè)重要的優(yōu)點(diǎn)，即在反向電壓下具有非常高的擊穿電壓。

3. 肖特基二極管的特性

肖特基二極管比標(biāo)準(zhǔn) pn 結(jié)二極管具有更快的開關(guān)時(shí)間和更低的電容，這是由于高阻態(tài)和低阻態(tài)之間存在的壁壘（勢(shì)壘）較低。同時(shí)，它還可以用于很高的頻率操作，因?yàn)樗慕刂诡l率比標(biāo)準(zhǔn) pn 結(jié)二極管高得多。

此外，肖特基二極管還具有以下幾個(gè)特性：

（1） 功耗低：由于在正向偏置情況下沒有注入低能電子，所以它的導(dǎo)通損耗較低。因此，為達(dá)到相同導(dǎo)通電流，它的正向偏壓比標(biāo)準(zhǔn) pn 結(jié)二極管稍小。

（2） 高溫特性好：由于肖特基二極管缺少少數(shù)載流子注入，因此在高溫環(huán)境下它比標(biāo)準(zhǔn) pn 結(jié)二極管更為穩(wěn)定。

（3） 快速開關(guān)和恢復(fù)：由于勢(shì)壘變化快速，因此它非常適合于快速電路應(yīng)用，如時(shí)間常數(shù)小于1毫秒的開關(guān)電路。

（4） 低噪聲：除非在極高頻率下，肖特基二極管在許多方面都比普通二極管更加適合于需要低噪聲的應(yīng)用場(chǎng)合。

（5） 高電壓抗擊穿：因?yàn)闆]有低能載流子注入，因此肖特基二極管的擊穿電壓比普通 pn 結(jié)二極管高很多。

總之，肖特基二極管因其在高頻、低噪聲、低溫特性和低功率等方面的優(yōu)越性而被廣泛應(yīng)用于電力電子、通信、計(jì)算機(jī)、光電子等領(lǐng)域。