SBD具有开关频率高和正向压降低等优点,但其反向击穿电压比较低,大多不60V,高仅约100V,以致于限制了其应用范围。像在开关电源(SMPS)和功率因数校正(PFC)电路中功率开关器件的续流二极管、变压器次级用100V以上的高频整流二极管、RCD缓冲器电路中用600V~1.2kV的高速二极管以及PFC升压用600V二极管等,只有使用快速恢复外延二极管(FRED)和超快速恢复二极管(UFRD)。UFRD的反向恢复时间Trr也在20ns以上,根本不能满足像空间站等领域用1MHz~3MHz的SMPS需要。即使是硬开关为100kHz的SMPS,由于UFRD的导通损耗和开关损耗均较大,壳温很高,需用较大的散热器,从而使SMPS体积和重量增加,不符合小型化和轻薄化的发展趋势。因此,发展100V以上的高压SBD,一直是人们研究的课题和关注的热点。近几年,SBD已取得了突破性的进展,150V和200V的高压SBD已经上市,使用新型材料制作的超过1kV的SBD也研制成功,从而为其应用注入了新的生机与活力。
肖特基二极管是贵金属(金、银、铝、铂等)A为正极,以N型半导体B为负极,利用二者接触面上形成的势垒具有整流特性而制成的金属-半导体器件。因为N型半导体中存在着大量的电子,贵金属中仅有极少量的自由电子,所以电子便从浓度高的B中向浓度低的A中扩散。显然,金属A中没有空穴,也就不存在空穴自A向B的扩散运动。随着电子不断从B扩散到A,B表面电子浓度逐渐降低,表面电中性被破坏,于是就形成势垒,其电场方向为B→A。但在该电场作用之下,A中的电子也会产生从A→B的漂移运动,从而消弱了由于扩散运动而形成的电场。当建立起一定宽度的空间电荷区后,电场引起的电子漂移运动和浓度不同引起的电子扩散运动达到相对的平衡,便形成了肖特基势垒。
肖特基整流管的结构原理与PN结整流管有很大的区别通常将PN结整流管称作结整流管,而把金属-半导管整流管叫作肖特基整流管,采用硅平面工艺制造的铝硅肖特基二极管也已问世,这不仅可节省贵金属,大幅度降低成本,还改善了参数的一致性。
肖特基二极管的特之处在于其快速的反向恢复时间,可在几纳秒的范围内。同时,它的正向电流也能达到儿千安培,具备大电流、低功耗、速等特性。相较于传统PN结二极管,肖特基二极管的正向压降(UDF)只有后者的一半至三分之一,trr(反向恢复时间)约为10纳秒,使其在特定应用中表现出色。
肖特基二极管的特点
1、肖特基二极管的高度要比PN结势垒的高度更低,同时它正向导通门限电压以及正向电压都要比PN结二极管低。
2、肖特基二极管是一种多数载流子导电的器件,而且它的电容的充电和放电时间和速度与同类的器件相比有所不同。同时因为肖特基二极管本身的电荷比较的少,所以在正真运行的过程中它的开关的速度是非常快的,而且它在运作过程中的消耗量也是非常小,很适用于那些高频的操作。
3、肖特基二极管具有反向势垒比较薄的特点,因此在运行的过程中容易对表面造成一定的伤害,所以它的反向击穿电压就比较低了。
4、肖特基二极管与其它相似的器件相比,比较容易受热击穿,所以它本身的反向漏电流是比较大的。
SBD不是利用P型半导体与N型半导体接触形成PN结原理制作的,而是利用金属与半导体接触形成的金属-半导体结原理制作的。因此,SBD也称为金属-半导体(接触)二极管或表面势垒二极管,它是一种热载流子二极管。