肖特基二極管簡介

　　肖特基二極管是以其發明人肖特基博士（Schottky）命名的，SBD是肖特基勢壘二極管（SchottkyBarrierDiode，縮寫成SBD）的簡稱。SBD不是利用P型半導體與N型半導體接觸形成PN結原理制作的，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。

　　肖特基二極管原理

　　肖特基二極管是貴金屬（金、銀、鋁、鉑等）A為正極，以N型半導體B為負極，利用二者接觸面上形成的勢壘具有整流特性而制成的金屬-半導體器件。因為N型半導體中存在著大量的電子，貴金屬中僅有極少量的自由電子，所以電子便從濃度高的B中向濃度低的A中擴散。顯然，金屬A中沒有空穴，也就不存在空穴自A向B的擴散運動。隨著電子不斷從B擴散到A，B表面電子濃度逐漸降低，表面電中性被破壞，于是就形成勢壘，其電場方向為B→A。但在該電場作用之下，A中的電子也會產生從A→B的漂移運動，從而消弱了由于擴散運動而形成的電場。當建立起一定寬度的空間電荷區后，電場引起的電子漂移運動和濃度不同引起的電子擴散運動達到相對的平衡，便形成了肖特基勢壘。

　　典型的肖特基整流管的內部電路結構是以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）來消除邊緣區域的電場，提高管子的耐壓值。N型基片具有很小的通態電阻，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。通過調整結構參數，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，其內阻變大。

　　綜上所述，肖特基整流管的結構原理與PN結整流管有很大的區別通常將PN結整流管稱作結整流管，而把金屬-半導管整流管叫作肖特基整流管，采用硅平面工藝制造的鋁硅肖特基二極管也已問世，這不僅可節省貴金屬，大幅度降低成本，還改善了參數的一致性。

　　肖特基二極管結構

　　新型高壓SBD的結構和材料與傳統SBD是有區別的。傳統SBD是通過金屬與半導體接觸而構成。金屬材料可選用鋁、金、鉬、鎳和鈦等，半導體通常為硅（Si）或砷化鎵（GaAs）。由于電子比空穴遷移率大，為獲得良好的頻率特性，故選用N型半導體材料作為基片。為了減小SBD的結電容，提高反向擊穿電壓，同時又不使串聯電阻過大，通常是在N+襯底上外延一高阻N－薄層。其結構示圖如圖1（a），圖形符號和等效電路分別如圖1（b）和圖1（c）所示。在圖1（c）中，CP是管殼并聯電容，LS是引線電感，RS是包括半導體體電阻和引線電阻在內的串聯電阻，Cj和Rj分別為結電容和結電阻（均為偏流、偏壓的函數）。 　大家知道，金屬導體內部有大量的導電電子。當金屬與半導體接觸（二者距離只有原子大小的數量級）時，金屬的費米能級低于半導體的費米能級。在金屬內部和半導體導帶相對應的分能級上，電子密度小于半導體導帶的電子密度。因此，在二者接觸后，電子會從半導體向金屬擴散，從而使金屬帶上負電荷，半導體帶正電荷。由于金屬是理想的導體，負電荷只分布在表面為原子大小的一個薄層之內。而對于N型半導體來說，失去電子的施主雜質原子成為正離子，則分布在較大的厚度之中。電子從半導體向金屬擴散運動的結果，形成空間電荷區、自建電場和勢壘，并且耗盡層只在N型半導體一邊（勢壘區全部落在半導體一側）。勢壘區中自建電場方向由N型區指向金屬，隨熱電子發射自建場增加，與擴散電流方向相反的漂移電流增大，最終達到動態平衡，在金屬與半導體之間形成一個接觸勢壘，這就是肖特基勢壘。

　　在外加電壓為零時，電子的擴散電流與反向的漂移電流相等，達到動態平衡。在加正向偏壓（即金屬加正電壓，半導體加負電壓）時，自建場削弱，半導體一側勢壘降低，于是形成從金屬到半導體的正向電流。當加反向偏壓時，自建場增強，勢壘高度增加，形成由半導體到金屬的較小反向電流。因此，SBD與PN結二極管一樣，是一種具有單向導電性的非線性器件。