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肖特基二極管的特點(diǎn)有哪些?

2010年02月26日 14:22 m.1cnz.cn 作者:佚名 用戶評論(0
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肖特基二極管的特點(diǎn)有哪些?

結(jié)構(gòu)
  新型高壓SBD的結(jié)構(gòu)和材料與傳統(tǒng)SBD是有區(qū)別的。傳統(tǒng)SBD是通過金屬與半導(dǎo)體接觸而構(gòu)成。金屬材料可選用鋁、金、鉬、鎳和鈦等,半導(dǎo)體通常為硅(Si)或砷化鎵(GaAs)。由于電子比空穴遷移率大,為獲得良好的頻率特性,故選用N型半導(dǎo)體材料作為基片。

為了減小SBD的結(jié)電容,提高反向擊穿電壓,同時又不使串聯(lián)電阻過大,通常是在N+襯底上外延一高阻N-薄層。其結(jié)構(gòu)示圖如圖1(a),圖形符號和等效電路分別如圖1(b)和圖1(c)所示。在圖1(c)中,CP是管殼并聯(lián)電容,LS是引線電感,RS是包括半導(dǎo)體體電阻和引線電阻在內(nèi)的串聯(lián)電阻,Cj和Rj分別為結(jié)電容和結(jié)電阻(均為偏流、偏壓的函數(shù))。


  大家知道,金屬導(dǎo)體內(nèi)部有大量的導(dǎo)電電子。當(dāng)金屬與半導(dǎo)體接觸(二者距離只有原子大小的數(shù)量級)時,金屬的費(fèi)米能級低于半導(dǎo)體的費(fèi)米能級。在金屬內(nèi)部和半導(dǎo)體導(dǎo)帶相對應(yīng)的分能級上,電子密度小于半導(dǎo)體導(dǎo)帶的電子密度。因此,在二者接觸后,電子會從半導(dǎo)體向金屬擴(kuò)散,從而使金屬帶上負(fù)電荷,半導(dǎo)體帶正電荷。由于金屬是理想的導(dǎo)體,負(fù)電荷只分布在表面為原子大小的一個薄層之內(nèi)。而對于N型半導(dǎo)體來說,失去電子的施主雜質(zhì)原子成為正離子,則分布在較大的厚度之中。電子從半導(dǎo)體向金屬擴(kuò)散運(yùn)動的結(jié)果,形成空間電荷區(qū)、自建電場和勢壘,并且耗盡層只在N型半導(dǎo)體一邊(勢壘區(qū)全部落在半導(dǎo)體一側(cè))。勢壘區(qū)中自建電場方向由N型區(qū)指向金屬,隨熱電子發(fā)射自建場增加,與擴(kuò)散電流方向相反的漂移電流增大,最終達(dá)到動態(tài)平衡,在金屬與半導(dǎo)體之間形成一個接觸勢壘,這就是肖特基勢壘。
  在外加電壓為零時,電子的擴(kuò)散電流與反向的漂移電流相等,達(dá)到動態(tài)平衡。在加正向偏壓(即金屬加正電壓,半導(dǎo)體加負(fù)電壓)時,自建場削弱,半導(dǎo)體一側(cè)勢壘降低,于是形成從金屬到半導(dǎo)體的正向電流。當(dāng)加反向偏壓時,自建場增強(qiáng),勢壘高度增加,形成由半導(dǎo)體到金屬的較小反向電流。因此,SBD與PN結(jié)二極管一樣,是一種具有單向?qū)щ娦缘姆蔷€性器件。


特點(diǎn)
  SBD的主要優(yōu)點(diǎn)包括兩個方面:
  1)由于肖特基勢壘高度低于PN結(jié)勢壘高度,故其正向?qū)ㄩT限電壓和正向壓降都比PN結(jié)二極管低(約低0.2V)。


  2)由于SBD是一種多數(shù)載流子導(dǎo)電器件,不存在少數(shù)載流子壽命和反向恢復(fù)問題。SBD的反向恢復(fù)時間只是肖特基勢壘電容的充、放電時間,完全不同于PN結(jié)二極管的反向恢復(fù)時間。由于SBD的反向恢復(fù)電荷非常少,故開關(guān)速度非常快,開關(guān)損耗也特別小,尤其適合于高頻應(yīng)用。
  但是,由于SBD的反向勢壘較薄,并且在其表面極易發(fā)生擊穿,所以反向擊穿電壓比較低。由于SBD比PN結(jié)二極管更容易受熱擊穿,反向漏電流比PN結(jié)二極管大。
應(yīng)用
  SBD的結(jié)構(gòu)及特點(diǎn)使其適合于在低壓、大電流輸出場合用作高頻整流,在非常高的頻率下(如X波段、C波段、S波段和Ku波段)用于檢波和混頻,在高速邏輯電路中用作箝位。在IC中也常使用SBD,像SBD?TTL集成電路早已成為TTL電路的主流,在高速計算機(jī)中被廣泛采用。
  除了普通PN結(jié)二極管的特性參數(shù)之外,用于檢波和混頻的SBD電氣參數(shù)還包括中頻阻抗(指SBD施加額定本振功率時對指定中頻所呈現(xiàn)的阻抗,一般在200Ω~600Ω之間)、電壓駐波比(一般≤2)和噪聲系數(shù)等。

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