肖特基二極管是一種金屬 - 半導體二極管，具有低正向壓降和非常快的開關速度

肖特基二極管是另一種類型的半導體二極管但其優勢在于它們的正向壓降遠低于傳統硅pn結二極管的正向壓降。

肖特基二極管具有許多有用的應用，包括整流，信號調理和開關通過TTL和CMOS邏輯門主要是由于它們的低功耗和快速的開關速度。 TTL肖特基邏輯門由出現在其邏輯門電路代碼中某處的字母LS標識，例如， 74LS00。

PN結二極管通過將p型和n型半導體材料連接在一起形成，使其可用作整流器件，我們已經看到當正向偏置時耗盡區域大大減少，允許電流在正向流過它，當反向偏置時，耗盡區域阻塞電流增加。

動作使用外部電壓偏置pn結以使其正向或反向偏置，分別減小或增加結勢壘的電阻。因此，典型的pn結二極管的電壓 - 電流關系（特性曲線）受結的電阻值的影響。請記住，pn結二極管是非線性器件，因此其直流電阻會隨著偏置電壓和通過它的電流而變化。

正向偏置時，通過結的導通直到外部偏置才開始電壓達到“拐點電壓”，此時電流迅速增加;對于硅二極管，正向導通所需的電壓約為0.65至0.7伏，如圖所示。

PN結二極管IV特性

對于實際的硅結二極管，這種拐點電壓可以在0.6到0.9伏特之間，具體取決于它的摻雜方式在制造期間，以及該器件是小信號二極管還是更大的整流二極管。標準鍺二極管的拐點電壓低約0.3伏，因此更適合小信號應用。

但還有另一種類型的整流二極管具有小的拐點電壓以及稱為肖特基勢壘二極管的快速開關速度，或者僅僅是“肖特基二極管”。肖特基二極管可用于許多與傳統pn結二極管相同的應用，并具有許多不同的用途，特別是在數字邏輯，可再生能源和太陽能電池板應用中。

肖特基二極管

與由一片P型材料和一片N型材料形成的傳統pn結二極管不同，肖特基二極管使用結合到N型半導體的金屬電極構造。由于它們是在其結的一側使用金屬化合物并且在另一側使用摻雜的硅構造的，因此肖特基二極管沒有耗盡層并且被歸類為單極器件，這與作為雙極器件的典型pn結二極管不同。

用于肖特基二極管結構的最常見的接觸金屬是“硅化物”，它是一種高導電硅和金屬化合物。該硅化物金屬 - 硅接觸具有相當低的歐姆電阻值，允許更多的電流流動，從而在導電時產生大約<ΔV| <0.4V 的正向電壓降。不同的金屬化合物會產生不同的正向壓降，通常在0.3到0.5伏之間。

肖特基二極管構造和符號

上面顯示了肖特基二極管的簡化結構和符號，其中輕摻雜的n型硅半導體與金屬電極連接以產生所謂的“金屬 - 半導體結”。 ms結的寬度取決于所使用的金屬和半導體材料的類型，但是當正向偏置時，電子從n型材料移動到金屬電極，允許電流流動。因此，通過肖特基二極管的電流是多數載流子漂移的結果。

由于沒有p型半導體材料，因此沒有少數載流子（空穴），當反向偏置時，二極管導通非常與傳統的pn結二極管一樣，快速地改變阻斷電流。因此，對于肖特基二極管，可以非常快速地響應偏置變化并演示整流二極管的特性。

如前所述，肖特基二極管導通并開始導通時的拐點電壓電壓水平低于其pn結等效電壓，如下列IV特性所示。

肖特基二極管IV特性

正如我們所看到的，金屬半導體肖特基二極管IV特性的一般形狀與標準pn結二極管非常相似，除了拐角或拐點電壓ms-junction二極管開始導通電壓低得多，約為0.4伏。

由于這個較低的值，硅肖特基二極管的正向電流可能比典型的pn結的正向電流大很多倍。二極管，取決于所用的金屬電極。請記住，歐姆定律告訴我們功率等于伏特乘以安培數（P = V * I），因此對于給定的二極管電流， I D 會產生較小的正向壓降這種較低的功率損耗使得肖特基二極管成為低壓和大電流應用的理想選擇，例如正向電壓的太陽能光伏電池板，這種低功率損耗使其成為低壓和高電流應用的理想選擇。

，（ V F ）在標準pn結二極管上下降會產生過熱效應。但是，必須注意的是，肖特基二極管的反向漏電流（ I R ）通常遠大于pn結二極管。

但請注意，如果IV特性曲線顯示更線性的非整流特性，則它是歐姆接觸。歐姆接觸通常用于將半導體晶片和芯片與外部連接引腳或系統的電路連接。例如，將典型邏輯門的半導體晶圓連接到其塑料雙列直插（DIL）封裝的引腳。

同樣由于肖特基二極管采用金屬對半導體制造結，它往往比具有類似電壓和電流規格的標準pn結硅二極管略貴。例如，1.0安培1N58xx肖特基系列與通用1N400x系列相比。

邏輯門中的肖特基二極管

肖特基二極管在數字電路中也有很多用途，并且被廣泛使用在肖特基晶體管 - 晶體管邏輯（TTL）數字邏輯門和電路中，由于其更高的頻率響應，更短的開關時間和更低的功耗。在需要高速開關的地方，基于肖特基的TTL是顯而易見的選擇。

不同版本的肖特基TTL都具有不同的速度和功耗。在其結構中使用肖特基二極管的三個主要TTL邏輯系列如下：

肖特基二極管鉗位TTL（S系列） -Schottky “S”系列TTL（74SXX）是原始二極管 - 晶體管DTL和晶體管 - 晶體管74系列TTL邏輯門和電路的改進版本。肖特基二極管放置在開關晶體管的基極 - 集電極結點上，以防止它們飽和并產生傳播延遲，從而實現更快的操作。

低功耗肖特基（LS系列） - 74LSXX系列TTL的晶體管開關速度，穩定性和功耗優于之前的74SXX系列。除了更高的開關速度外，低功耗肖特基TTL系列功耗更低，使74LSXX TTL系列成為許多應用的理想選擇。

高級低功耗肖特基（ALS系列） - 用于制造二極管ms結的材料的進一步改進意味著與74ALSXX和74LS系列相比，74LSXX系列具有更短的傳播延遲時間和更低的功耗。然而，作為一種新技術，內部設計比標準TTL更復雜，ALS系列稍貴一些。

肖特基鉗位晶體管

所有以前的肖特基TTL柵極和電路都使用肖特基鉗位晶體管來防止它們被硬驅動到飽和狀態。

如圖所示，肖特基鉗位晶體管基本上是標準雙極結型晶體管，其肖特基二極管并聯連接在其基極 - 集電極結上。

當晶體管在其特性曲線的有源區正常導通時，基極 - 集電極結是反向偏置的，因此二極管反向偏置，允許晶體管作為普通的npn晶體管工作。然而，當晶體管開始飽和時，肖特基二極管變為正向偏置，并將集電極 - 基極結鉗位至其0.4伏的拐點值，使晶體管不會出現硬飽和狀態，因為任何過量的基極電流都會通過二極管分流。

防止邏輯電路開關晶體管飽和會大大降低傳導延遲時間，使肖特基TTL電路成為觸發器，振蕩器和存儲器芯片的理想選擇。

肖特基二極管概述

我們在這里看到肖特基二極管也稱為肖特基勢壘二極管是一種固態半導體二極管，其中金屬電極和n型半導體形成二極管ms-junction比傳統的pn結二極管具有兩大優勢，更快的開關速度和更低的正向偏置電壓。

金屬對半導體或ms結的性能要低得多膝部電壓通常為0.3至0.4伏特，而0.6至0的值。在標準硅基pn結二極管中看到9伏電壓，用于相同的正向電流值。用于構造的金屬和半導體材料的變化意味著碳化硅（SiC）肖特基二極管能夠在正向壓降低至0.2伏的情況下“導通”，肖特基二極管取代了許多用于較少使用的鍺二極管需要低膝電壓的應用。

肖特基二極管正在迅速成為低壓，大電流應用中首選的整流器件，用于可再生能源和太陽能電池板應用。然而，與pn結等效相比，肖特基二極管的反向漏電流更大，反向擊穿電壓更低，約為50伏。

較低的導通電壓，更快的開關時間和更低的功耗使得肖特基二極管在許多集成電路應用中非常有用，74LSXX TTL系列邏輯門是最常見的。

金屬 - 半導體結也可以作為“歐姆接觸”以及整流二極管工作將金屬電極沉積在重摻雜（因而低電阻率）的半導體區域上。歐姆接觸在兩個方向上均等地傳導電流，允許半導體晶片和電路連接到外部端子。