【技术】肖特基二极管结构特点及应用电路图的解析

时间： 2021-08-31 来源：合科泰半导体

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合科泰半导体将在本文介绍肖特基二极管结构特点并进行应用电路图的解析。

1、什么是肖特基二极管？

特基势垒二极管（代号SBD）简称肖特基二极管，它是低功耗、大电流、超高速半导体整流器件。其反向恢复时间( trr)极短，可小到几纳秒，正向导通压降仅0.4V左右，而工作电流却可达到几千安。

2、肖特基二极管结构特点

典型的肖特基二极管的内部结构如图1-61所示。它是以N型半导体为基片，在上面形成用砷作掺杂剂的N外延层。阳极（阻挡层）材料选用贵金属铝。二氧化硅( Sio2)用来消除边缘区域的电场，提高管子的耐压值。N型基片具有很小的通态电阻，其掺杂浓度较N层要高100倍。在基片下边形成N+阴极层，其作用是减小阴极的接触电阻。通过调整结构参数，可在基片与阳极金属之间形成合适的肖特基势垒，当加上正偏压E时，金属A和N型基片B分别接电源的正、负极，此时势垒宽度Wo变窄，加负偏压-E时，势垒宽度就增加，分别如图1-62 (a)、图1-62 (b)所示。

从结构上看，肖特基二极管的结构原理与PN结二极管有很大区别。通常将PN结整流管称作结型整流管，而把金属一半导体整流管叫作肖特基整流管。近年来，采用硅平面工艺制造的铝硅肖特基二极管已经问世，这不仅可节省贵金属，降低成本，还改善了产品参数的一致性。

肖特基二极管仅用一种载流子（电子）输送电荷，在势垒外侧无过剩少数载流子的积累，因此不存在电荷储存问题，反向恢复电荷Qrr→0，使开关特性得到明显改善。其反向恢复时间trr已能缩短到10ns以内，但其反向耐压值较低，一般不超过100V。因此适宜在低压、大电流情况下工作。利用其低压降的特点，能提高低压、大电流整流（或续流）电路的效率。

肖特基二极管的典型伏安特性如图1-63所示，其正向导通压降介于锗管与硅管之间。表1-14列出4种肖特基二极管的参数，供读者参考。表中有3种型号的管子的内部结构属于共阴对管，因此有3个引脚，如图1-64所示，其中1、3脚为正极，2脚为负极。

3、肖特基二极管典型应用

肖特基二极管可广泛用于高频、低压、大电流整流，也可作为续流二极管使用。

①作开关电源中的续流二极管。图1-65所示是由L296型大电流单片开关稳压器构成的高效开关电源。L296的输入电压Vi为9～46V，最大输出电流IOM为4A，输出电压Vc为5.1～40V，最大输出功率为160W，电源效率可达90%。VD为7A肖特基二极管，起续流作用。当内部开关功率管导通时，VD截止，一部分电能储存在L中，当开关功率管截止时，VD导通，L中储存的电能经过VD继续向负载供电，维持输出电压不变。

②作逆变器的保护元件。新型逆变器中开始采用巨型晶体管GTR（也称电力晶体管），其工作频率优于可关断晶闸管GTO。但GTO容易被过压或过流损坏。通常可将肖特基二极管VD与GTR并联使用，VD可为反向电动势提供泄放回路。

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MISSSEVEN Lv6. 高级专家 2022-03-05

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