肖特基二极管
肖特基二极管是一种导通电压降较低、允许高速切换的二极管,是利用肖特基势垒特性而产生的电子元件,其名称是为了纪念德国物理学家肖特基(Walter H. Schottky)。
肖特基二极体的导通电压非常低。一般的二极管在电流流过时,会产生约 0.7-1.7 伏特的电压降,不过肖特基二极体的电压降只有 0.15-0.45 伏特,因此可以提升系统的效率。其结构是利用金属-半导体接面作为肖特基势垒,以产生整流的效果,和一般二极管中由半导体-半导体接面产生的P-N接面不同。肖特基势垒的特性使得肖特基二极体的导通电压降较低,而且可以提高切换的速度。它和一般二极管最大的差异在于反向恢复时间,也就是二极管由流过正向电流的导通状态,切换到不导通状态所需的时间。一般二极管的反向恢复时间大约是数百 nS,若是高速二极管则会低于一百 nS,肖特基二极体没有反向恢复时间,因此小信号的肖特基二极体切换时间约为数十 pS,特殊的大容量肖特基二极体切换时间也才数十pS。由于一般二极管在反向恢复时间内会因反向电流而造成EMI噪声。肖特基二极体可以立即切换,没有反向恢复时间及反相电流的问题。
肖特基二极体是一种使用多数载流子的半导体元件,若肖特基二极体是使用N型半导体,其二极管的特性是由多数载流子(即电子)所产生。多数载流子快速地由半导体穿过接面,注入另一侧金属的传导带,由于此过程不涉及N 型、P 型载流子的结合(随机反应而且需要时间较长),因此肖特基二极体停止导通的速度会比传统的二极管速度要快。这样的特性使得元件需要的面积可以减少,又进一步的减少切换所需的时间。在切换式电源供应器中常会用到肖特基二极体,因为肖特基二极体允许高速切换,电路可以在200kHz到2MHz的频率下操作,也就可以使用较小的电感器及电容器,同时可以提升电源供应器的效率。小体积的肖特基二极体最高可工作在50GHz的频率,因此是 RF 侦测器及 mixer 中的重要零件。
肖特基二极体最大的缺点是其反向偏压较低,像使用硅及金属为材料的肖特基二极体,其反向偏压额定耐压最高只到 50V以下,其反向漏电流不但较大,而且会随着温度升高而增加到提高,可能会造成热失控的问题。为了避免上述的问题,肖特基二极体实际使用时的反向偏压都会比其额定值小很多。不过肖特基二极体的技术也已有了进步,其反向偏压的额定值最大可以到200V。
(仲莉 供稿)