什么叫肖特基二极管？肖特基二极管的工作原理

什么叫肖特基二极管?肖特基二极管的工作原理

肖特基二极管是一种由瞬态器件转变而来的非常重要的二极管器件，同时也是应用最广泛的半导体器件之一。它的特性主要是由于它的厚度非常小和高品质的接触电阻造成的，它可以在很高的速度下操作，同时具有振荡、倍频、混频、检波和开关等多种功能，广泛应用于大功率、高频、光电子、放大器和检测等领域。在本文中，我们将会详细介绍肖特基二极管的工作原理及其特性。

1. 肖特基二极管的结构

肖特基二极管主要由p型半导体和n型半导体构成。一般情况下，p型半导体的摩尔电子亲和能比n型半导体低。因此，在将它们接触在一起时，在接触区域内就会有一些空穴从p型半导体流入n型半导体，相应地，在p型半导体内，会有一些电子流出。所以在接触区内，就会形成一个空穴浓度和电子浓度分布不均匀的区域，称之为空间电荷区。

在肖特基二极管器件中，接触区就是具有高品质的金属半导体接触，因为在该区域内，电荷的扩散受到限制。因此，它比标准 pn 结二极管有更快的开关速度和更好的高频特性。

2. 肖特基二极管的工作原理

肖特基二极管的本质是一种金属-半导体结。金属-半导体结的电子从半导体内的能级溢出到金属中产生一个势垒，这就是所谓的“肖特基势垒”。金属-半导体界面上出现的肖特基势垒导致器件在逆极性下具有与标准 pn 结二极管完全不同的性质。

在肖特基二极管器件中，当正向偏置时，p区域中的空穴向前方障壁移动，同时n区域中的电子也向前方障壁移动。由于金属-半导体界面势垒较小，所以在正向电压的作用下，电子和空穴能够穿过势垒，在接触区域内结合，从而导致流过肖特基二极管的电流。

当反向偏置时，金属-半导体界面的势垒会增大，使得电子和空穴更难穿越势垒。因此流经器件的电流将非常小（仅为固有电流，与温度相关）。由于金属半导体结中的电流浓度非常低，所以电子不会在接触区域内发生很多复合作用，导致该器件的反向电流也非常小。这也是肖特基二极管的一个重要的优点，即在反向电压下具有非常高的击穿电压。

3. 肖特基二极管的特性

肖特基二极管比标准 pn 结二极管具有更快的开关时间和更低的电容，这是由于高阻态和低阻态之间存在的壁垒（势垒）较低。同时，它还可以用于很高的频率操作，因为它的截止频率比标准 pn 结二极管高得多。

此外，肖特基二极管还具有以下几个特性：

（1） 功耗低：由于在正向偏置情况下没有注入低能电子，所以它的导通损耗较低。因此，为达到相同导通电流，它的正向偏压比标准 pn 结二极管稍小。

（2） 高温特性好：由于肖特基二极管缺少少数载流子注入，因此在高温环境下它比标准 pn 结二极管更为稳定。

（3） 快速开关和恢复：由于势垒变化快速，因此它非常适合于快速电路应用，如时间常数小于1毫秒的开关电路。

（4） 低噪声：除非在极高频率下，肖特基二极管在许多方面都比普通二极管更加适合于需要低噪声的应用场合。

（5） 高电压抗击穿：因为没有低能载流子注入，因此肖特基二极管的击穿电压比普通 pn 结二极管高很多。

总之，肖特基二极管因其在高频、低噪声、低温特性和低功率等方面的优越性而被广泛应用于电力电子、通信、计算机、光电子等领域。