
肖特基勢壘二極管SBD(Schottky Barrier Diode,簡稱肖特基二極管)是近年來間世的低功耗、大電流、半導(dǎo)體器件。其反向恢復(fù)時間短(可以小到幾納秒),正向?qū)▔航祪H0.4V左右,而整流電流卻可達(dá)到幾千安培。
1.結(jié)構(gòu)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(dǎo)體B為負(fù)極,利用二者接觸面上形成的勢壘具有整流特性而制成的多屬-半導(dǎo)體器件。因為N型半導(dǎo)體中存在著大量的電子,貴金屬中有少量的自由電子,所以電子便從濃度高的B中向濃度低的A中擴(kuò)散。顯然,金屬A中沒有空穴,也就不存在空穴自A向B的擴(kuò)散運動。隨著電子不斷從B擴(kuò)散到A,B表面電子濃度表面逐漸降輕工業(yè)部,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(chǎn)生從A→B的漂移運動,從而消弱了由于擴(kuò)散運動而形成的電場。當(dāng)建立起寬度的空間電荷區(qū)后,電場引起的電子漂移運動和濃度不同引起的電子擴(kuò)散運動達(dá)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(nèi)部電路結(jié)構(gòu)如圖1所示。它是以N型半導(dǎo)體為基片,在上面形成用砷作摻雜劑的N-外延層。陽極(阻檔層)金屬材料是鉬。二氧化硅(SiO2)用來消除邊緣區(qū)域的電場,提高管子的耐壓值。N型基片具有很小的通態(tài)電阻,其摻雜濃度較H-層要高100%。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(diào)整結(jié)構(gòu)參數(shù),可在基片與陽極金屬之間形成合適的肖特基勢壘,當(dāng)加上正偏壓E時,金屬A和N型基片B分別接電源的正、負(fù)極,此時勢壘寬度Wo變窄。加負(fù)偏壓-E時,勢壘寬度就增加,見圖2。
綜上所述,肖特基整流管的結(jié)構(gòu)原理與PN結(jié)整流管有很大的區(qū)別通常將PN結(jié)整流管稱作結(jié)整流管,而把金屬-半導(dǎo)管整流管叫作肖特基整流管,近年來,采用硅平面工藝制造的鋁硅肖特基二極管也已問世,這可節(jié)省貴金屬,大幅度降低成本。
肖特基整流管僅用一種載流子(電子)輸送電荷,在勢壘外側(cè)無過剩少數(shù)載流子的積累,因此,不存在電荷儲存問題(Qrr→0),使開關(guān)特性獲得時。其反向恢復(fù)時間已能縮短到10ns以內(nèi)。但它的反向耐壓值較低,一般不過去時100V。因此適宜在低壓、大電流情況下工作。利用其低壓降這特點,能提高低壓、大電流整流(或續(xù)流)電路的效率。
2.性能比較
表1列出了肖特基二極管現(xiàn)快恢復(fù)二極管、快恢復(fù)二極管、硅高頻整流二極管、硅高速開關(guān)二極管的性能比較。由表可見,硅高速開關(guān)二極管的trr雖低,但平均整流電流很小,不能作大電流整流用。
3.檢測方法
下面通過一個實例來介紹檢測肖特基二極管的方法。檢測內(nèi)容包括:①識別電極;②檢查管子的單向?qū)щ娦?;③測正向?qū)航礦F;④測量反向擊穿電壓VBR。
被測管為B82-004型肖特基管,共有三個管腳,外形如圖4所示,將管腳按照從左至右順序編上序號①、②、③。選擇500型萬用表的R×1檔進(jìn)行測量,數(shù)據(jù)整理成表2。
測試結(jié)論:
一,根據(jù)①—②、③—④間均可測出正向電阻,判定被測管為共陰對管,①、③腳為兩個陽極,②腳為公共陰極。
二,因①—②、③—②之間的正向電阻只幾歐姆,而反向電阻為大,故具有單向?qū)щ娦浴?br />
第三,內(nèi)部兩只肖特基二極管的正向?qū)▔航捣謩e為0.315V、0.33V,均低于手冊中給定的允許值VFM(0.55V)。
另外使用ZC 25-3型兆歐表和500型萬用表的250VDC檔測出,內(nèi)部兩管的反向擊穿電壓VBR依次為140V、135V。查手冊,B82-004的反向工作電壓(即反向峰值電壓)VBR=40V。