肖特基势垒二极管

肖特基势垒二极管：结构、特性与应用

一、结构特性

肖特基势垒二极管以其独特的金属与N型半导体结构著称。这种结构分为点接触型和面结合型两种管芯结构，主要由金属（如钼、铝）与N型半导体直接接触构成。在这种结构中，金属端形成了一个称为肖特基势垒的界面，这是金属和半导体之间的接触界面。在半导体侧，存在一个掺杂浓度较高的N型区域，这样可以降低通态电阻。

二、导电机制

肖特基势垒二极管利用其多数载流子（电子）进行导电，没有少数载流子的参与。它不具有电荷储存效应。其反向恢复时间极短，甚至可以达到纳秒级。当二极管正向导通时，半导体的导带电子能够越过势垒进入金属，形成较低的正向压降，这个压降通常在0.15–0.45V之间。

三、核心特性

肖特基势垒二极管拥有众多引人注目的优点。其高频性能非常出色，反向恢复时间极短，非常适合用于高频电路，如混频和检波。它具有较低的导通压降，这意味着它可以减少功耗，特别是在低压大电流的场景下，如开关电源。其温度特性也非常稳定，即使在高温环境下，性能也优于普通二极管。它也有一些局限性，例如较大的反向漏电流和较低的耐压能力。金属与半导体的结合容易受到热激发的影响，导致较大的反向漏电流。商用硅基SBD的阻断电压通常低于100V。

四、典型应用

肖特基势垒二极管在多种场景中都有广泛的应用。它们常用于高频整流，特别是在开关电源和DC-DC转换器中。在射频电路中，它们被用作混频二极管，利用其快速开关特性。它们还用作保护电路，防止电路过压，作为低压钳位器件。

五、技术发展

随着技术的不断进步，肖特基势垒二极管也在不断发展。材料优化是其中的一个重要方向。硅基SBD因其较低的成本而适用于300–500V的中低压领域。而碳化硅（SiC）SBD则具有更高的耐压能力（可达数千伏），但成本相对较高。面结合型设计旨在提升电流承载能力，而点接触型则更注重优化高频性能。

肖特基势垒二极管凭借其独特的金属-半导体结特性，在高速、低功耗场景中占据重要地位。但在实际应用中，我们需要根据实际需求权衡其耐压、漏电流等参数，以选择最适合的二极管。