硬件工程师之电子元器件—二极管（7）之肖特基二极管和快速恢复二极管

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本系列文章主要讲解二极管的相关知识，希望能帮助更多的同学认识和了解二极管。

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二极管

11. 肖特基二极管的正向电压 V(F)

根据所使用的金属，SBD的额定正向电压（V(F)）介于0.4 V至0.7 V之间，低于pn结二极管的正向电压。然而，硅肖特基势垒二极管的耐压为20V至150 V，不高于pn结二极管的耐压。

采用宽禁带（WBG）半导体（SiC）制造的SBD，该半导体具有高击穿电场，可承受高达650V的电压。

图30比较了无偏状态下pn结二极管和SBD的能带图。pn结二极管的正向电压（V(F)）取决于p型与n型半导体之间的势能差，而SBD的正向电压（V(F)）取决于金属的功函数与硅等材质的n型半导体（即肖特基势垒）的电子亲和力之差。因此，可通过使用功函数接近n型半导体（例如，硅）电子亲和力的金属，构建具有低V(F)的SBD。图31显示了V(F)的差异，具体取决于所使用的金属。

图 30 pn结二极管和SBD的能带图（无偏置状态）

图 31 I-V特性（不同金属的特性）

12. SBD的反向恢复特性(trr)

与pn结二极管不同，肖特基势垒二极管仅通过多数载流子工作，因此原则上不存在反向恢复时间。然而，由于寄生电容等原因，略有反向恢复时间。

当正向偏置时，pn结二极管导通，因为电子、少数载流子流入p型半导体，而空穴流入n型半导体。由于电子和空穴都有助于器件工作，因此pn结二极管称为双极器件。另一方面，如果SBD由n型半导体和金属构成，当SBD正向偏置时，多数载流子会流入金属，使其导通。由于只有多数载流子对器件工作有用，因此SBD称为单极器件。

p-n结二极管等双极型二极管具有低浓度N-层，可以增大器件的击穿电压。该层在导通时可发挥电阻作用，其缺点是会增大正向电压。但实际工作期间在导通时，大量空穴会从阳极侧的P+层流入N-层。同时，从阴极侧提供大量电子以维持电中性。因此，N-层中暂时存在大量载流子，导致电阻值较低。这种现象称为电导率调制。

这对于降低器件的导通电压（正向电压）而言既有益处，也有缺点，其不能立即关断（关断需要时间）。因为由于电导率调制而进入N-层的大量少数载流子（空穴）无处可去，这些多余的少数载流子通过复合消失需要时间。这段时间称为反向恢复时间，有反向电流流动。相反，在SDB情况下，n型（或p型）半导体的少数载流子对器件工作没有用。因此，SBD没有反向恢复时间。然而，由于SBD由金属与半导体之间的异质结组成，因此会发生相当大的表面泄漏。在某些SBD中，有