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肖特基二(Schottky)極管是以其發(fā)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。

 

中文名	外文名	發(fā)明人	簡稱
肖特基二極管	SchottkyBarrierDiode	肖特基博士	SBD

 

目錄

 

1、肖特基二極管的作用

2、肖特基二極管的結構

3、肖特基二極管的原理

4、穩(wěn)壓二極管與肖特基二極管的區(qū)別

5、肖特基二極管的檢測

6、肖特基二極管的主要特點

7、肖特基二極管應用

8、肖特基二極管的選用

9、肖特基二極管優(yōu)點

10、肖特基二極管缺點

 

 

肖特基二極管的作用：

肖特基(Schottky)二極管，又稱肖特基勢壘二極管，是以金屬和半導體接觸形成的勢壘為基礎的二極管,簡稱肖特基二極管。與普通二極管(多指用PN結形成的硅二極管)相比最顯著的特點為反向恢復時間極短(可以小到幾納秒)，正向導通壓降更低，僅0.4V左右。它也有一些缺點：耐壓比較低，漏電流較大。其多用作高頻、低壓、大電流整流二極管(比如開關電源次極整流二極管)，續(xù)流二極管、保護二極管，也有用在微波通信等電路中作整流二極管、小信號檢波二極管使用。在通信電源、變頻器等中比較常見。而普通二極管只能用在低頻整流場合，耐壓可以做得更高。

 

 

肖特基二極管的結構：

肖特基二極體是利用金屬-半導體接面作為肖特基勢壘，以產(chǎn)生整流的效果，和一般二極管中由半導體-半導體接面產(chǎn)生的P-N接面不同。肖特基勢壘的特性使得肖特基二極體的導通電壓降較低，而且可以提高切換的速度。

肖特基二極管在結構原理上與PN結二極管有很大區(qū)別，它的內部是由陽極金屬(用鉬或鋁等材料制成的阻擋層)、二氧化硅(SiO2)電場消除材料、N-外延層(砷材料)、N型硅基片、N+陰極層及陰極金屬等構成。在N型基片和陽極金屬之間形成肖特基勢壘。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。

 

肖特基二極管分為有引線和表面安裝(貼片式)兩種封裝形式。采用有引線式封裝的肖特基二極管通常作為高頻大電流整流二極管、續(xù)流二極管或保護二極管使用。它有單管式和對管(雙二極管)式兩種封裝形式。

 

肖特基對管又有共陰(兩管的負極相連)、共陽(兩管的正極相連)和串聯(lián)(一只二極管的正極接另一只二極管的負極)三種管腳引出方式。采用表面封裝的肖特基二極管有單管型、雙管型和三管型等多種封裝形式。

 

肖特基二極管的原理：

在金屬(例如鉛)和半導體(N型硅片)的接觸面上，用已形成的肖特基來阻擋反向電壓。肖特基與PN結的整流作用原理有根本性的差異。其耐壓程度只有40V左右。其特長是：開關速度非常快：反向恢復時間特別地短。因此，能制作開關二極和低壓大電流整流二極管。肖特基二極管(Schottky Barrier Diode)是具有肖特基特性的“金屬半導體結”的二極管。其正向起始電壓較低。其金屬層除鎢材料外，還可以采用金、鉬、鎳、鈦等材料。其半導體材料采用硅或砷化鎵，多為型半導體。這種器件是由多數(shù)載流子導電的，所以，其反向飽和電流較以少數(shù)載流子導電的PN結大得多。由于肖特基二極管中少數(shù)載流子的存貯效應甚微，所以其頻率響僅為RC時間常數(shù)限制，因而，它是高頻和快速開關的理想器件。其工作頻率可達100GHz。并且，MIS(金屬-絕緣體-半導體)肖特基二極管可以用來制作太陽能電池或發(fā)光二極管。

肖特基二極管利用金屬與半導體接觸所形成的勢壘對電流進行控制。它的主要特點是具有較低的正向壓降(0.3V至0.6V);另外它是多子參與導電，這就比少子器件有更快的反應速度。肖特基二極管常用在門電路中作為三極管集電極的箝位二極管，以防止三極管因進入飽和狀態(tài)而降低開關速度。

 

穩(wěn)壓二極管與肖特基二極管的區(qū)別：

 

肖特基二極管正向導通電壓很低，只有0.4v，反向在擊穿電壓之前不會導通，起到快速反應開關的作用。

穩(wěn)壓二極管正向導通電壓跟普通二級管一樣約為0.7v，反向狀態(tài)下在臨界電壓之前截止，在達到臨界電壓的條件下會處于導通的狀態(tài)，電壓也不再升高，所以用在重要元器件上，起到穩(wěn)壓作用。

 

肖特基二極管的檢測：

 

5.1.性能比較：

肖特基二極管現(xiàn)超快恢復二極管、快恢復二極管、硅高頻整流二極管、硅高速開關二極管的性能比較?？梢?，硅高速開關二極管的trr雖極低，但平均整流電流很小，不能作大電流整流用。

5.2.檢測方法：

檢測內容包括：a.識別電極;b.檢查管子的單向導電性;c.測正向導壓降VF;d.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，將管腳按照正面(字面朝向人)從左至右順序編上序號①、②、③。選擇500型萬用表的R×1檔進行測量，全部數(shù)據(jù)整理如下：

第一，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。

第二，因①—②、③—②之間的正向電阻只幾歐姆，而反向電阻為無窮大，故具有單向導電性。

第三，內部兩只肖特基二極管的正向導通壓降分別為0.315V、0.33V，均低于手冊中給定的最大允許值VFM(0.55V)。

 

肖特基二極管的主要特點：

 

6.1.設計特點

該管在設計中采用了勢壘高度фB較低的金屬，并盡量減小理想因子П值。因為φB決定了伏安特性曲線的上升閾值，而П值決定了電流隨電壓上升的快慢。適當調整工藝，使之形成富硅硅化物的肖特基的勢壘接觸，以達到正向電壓閾值低、曲線起始上升快的目標。

6.2.結構特點

該管設計和采用的零部件及組裝均符合GB7581《半導體分立器件外形尺寸》的標準要求，為減小封裝串聯(lián)電阻，降低正向壓降，盡量加大了引線與芯片的接觸面積。采用了寬“S”形彎曲觸須壓力接觸的鍍金上引線，增強了抗浪涌電流的沖擊能力。用美軍標準規(guī)定的DO-7玻殼封裝，軸向引線，殼體透明，具有體積小、重量輕、可靠性高的特點。

6.3..工藝與設備特點

形成富硅硅化物勢壘接觸的工藝技術是影響該管電參數(shù)性能及可靠性的關鍵所在。通過大量的優(yōu)化實驗，對濺射和退火等關鍵工藝的參數(shù)和條件進行了優(yōu)化，選出了最佳的工藝方案，以達到最佳勢壘金屬厚度和形成最佳表面，使管芯獲得最好的電參數(shù)性能及較高的成品率。

封裝前對芯片進行100%的鏡檢，剔除有缺陷的芯片，采用從美國進口的BTU鏈式燒結爐和LORLIN計算機測試系統(tǒng)與其他符合美軍標DO-7的封裝生產(chǎn)線，使用低溫燒結，高純氮保護和不銹鋼夾具等，保證了環(huán)境的潔凈度和工藝的穩(wěn)定性，大大提高了產(chǎn)品的封裝成品率。

6.4..管理特點

該產(chǎn)品的設計制造按ISO9002標準和“七專”產(chǎn)品管理辦法進行生

產(chǎn)技術質量管理。

 

肖特基二極管應用：

7.1.由于該二極管的正向壓降低、功耗小、反向恢復快、轉換效率高，可應用于通信設備、遙測系統(tǒng)及各種控制機器中作調制、解調、限制、邏輯、整流等部分;

7.2. 其大電流特性好、響應快，可廣泛在開關、整流線路中直接替代2AK、2AP系列鍺二極管;C. 由于該型二極管承受反向脈沖能量沖擊及高溫特性好，該管可應用在外界環(huán)境變化較大的場合中。

 

肖特基二極管的選用：

 

要根據(jù)開關電源所要輸出的電壓VO、電流IO、散熱情況、負載情況、安裝要求、所要求的溫升等確定所要選用的肖特基二極管種類。

在一般的設計中，我們要留出一定的余量。比如，VR只用到其額定值的80%以下(特殊情況下可控制到50%以下)，IF用到其額定值的40%以下。

在單端反激(FLY-BACK)開關電源中，假定一產(chǎn)品：輸入電壓

 

VIMAX=350VDC，輸出電壓VO=5V，電流IO=1A。見圖1

圖1 單端反激開關電源

根據(jù)計算公式，要求整流二極管的反向電壓 VR、正向電流IF滿足下面的條件：

VR≥2VI×NS/NP

IF≥2IO/(1-θMAX)，其中：NS/NP 變壓器次、初級匝比θMAX 最大占空比

假設，NS/NP=1/20，θMAX=0.35，則VR≥2×350/20=35(V)，IF≥2×1/(1-0.35)=3(A)

這樣，我們可以參考選用SR340或1N5822。

若產(chǎn)品為風扇冷卻，則管子可以把余量留小一些。

TO220、TO3P封裝的管子有全包封、半包封之分這要根據(jù)具體情況選用。

半包封管子的散熱優(yōu)于全包封的管子，但需注意其散熱器和中間管腳相通。

負載若為容性負載，建議IF再留出20%的余量。

注意功率肖特基二極管的散熱和安裝形式，要搞清楚產(chǎn)品為自然冷卻還是風扇冷卻，管子要安裝在易通風散熱的地方，以提高產(chǎn)品的可靠性。TO-220、TO-3P型的管子與散熱器之間要加導熱硅脂，使管子與散熱器之間接觸良好。

 

肖特基二極管優(yōu)點：

 

9.1.正向壓降低，約只有一般硅二極管的一半。在下向導通時由于正向電壓低消耗的二極管上的功耗也小。

9.2.反向恢復時間小，比超快速恢復管還要小得多。在高頻電路中除了正向導通功耗外還有較大的功耗就是開關功耗，反向恢復時間越小開關功耗也就越小。

 

肖特基二極管缺點：

 

肖特基二極體最大的缺點是其反向偏壓較低及反向漏電流偏大，像使用硅及金屬為材料的肖特基二極體，其反向偏壓額定耐壓最高只到 50V,而反向漏電流值為正溫度特性，容易隨著溫度升高而急遽變大，實務設計上需注意其熱失控的隱憂。為了避免上述的問題，肖特基二極體實際使用時的反向偏壓都會比其額定值小很多。不過目前肖特基二極體的技術也已有了進步，其反向偏壓的額定值最大可以到200V.

常見的肖特基二極管有MBR20200、MBR2045、MBR1045、MBR20100、MBR10100等等。肖特基(Schottky)二極管的最大特點是正向壓降 VF 比較小。在同樣電流的情況下，它的正向壓降要小許多。另外它的恢復時間短。它也有一些缺點：耐壓比較低，漏電流稍大些。選用時要全面考慮。