肖特基二極管是以其發(fā)明人肖特基博士(Schottky)命名的犹菇，是肖特基勢壘二極管(Schottky Barrier Diode,縮寫成SBD)的簡稱。

肖特基二極管原理及結(jié)構(gòu)

和其他的二極管比起來芽卿，肖特基二極管有什么特別的呢揭芍？

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SBD不是利用P型半導(dǎo)體與N型半導(dǎo)體接觸形成PN結(jié)原理制作的，而是利用金屬與半導(dǎo)體接觸形成的金屬-半導(dǎo)體結(jié)原理制作的蹬竖。因此沼沈，SBD也稱為金屬-半導(dǎo)體(接觸)二極管或表面勢壘二極管，它是一種熱載流子二極管币厕。

典型的肖特基整流管的內(nèi)部電路結(jié)構(gòu)是以N型半導(dǎo)體為基片列另，在上面形成用砷作摻雜劑的N-外延層。陽極使用鉬或鋁等材料制成阻檔層旦装。用二氧化硅（SiO2）來消除邊緣區(qū)域的電場页衙，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%倍店乐。在基片下邊形成N+陰極層艰躺，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)眨八，N型基片和陽極金屬之間便形成肖特基勢壘腺兴，如圖所示。當(dāng)在肖特基勢壘兩端加上正向偏壓（陽極金屬接電源正極廉侧，N型基片接電源負(fù)極）時(shí)页响，肖特基勢壘層變窄，其內(nèi)阻變卸翁堋闰蚕；反之，若在肖特基勢壘兩端加上反向偏壓時(shí)连舍，肖特基勢壘層則變寬没陡，其內(nèi)阻變大。

肖特基整流管僅用一種載流子(電子)輸送電荷索赏，在勢壘外側(cè)無過剩少數(shù)載流子的積累盼玄，因此，不存在電荷儲(chǔ)存問題(Qrr→0)潜腻，使開關(guān)特性獲得時(shí)顯改善强岸。其反向恢復(fù)時(shí)間已能縮短到10ns以內(nèi)。但它的反向耐壓值較低砾赔，一般不超過去時(shí)100V蝌箍。因此適宜在低壓、大電流情況下工作暴心。利用其低壓降這特點(diǎn)妓盲，能提高低壓、大電流整流(或續(xù)流)電路的效率专普。

肖特基二極管的封裝

肖特基二極管分為有引線和表面安裝（貼片式）兩種封裝形式悯衬。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(hù)二極管使用檀夹。它有單管式和對管（雙二極管）式兩種封裝形式筋粗。肖特基對管又有共陰（兩管的負(fù)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(fù)極）三種管腳引出方式炸渡。

采用表面封裝的肖特基二極管有單管型娜亿、雙管型和三管型等多種封裝形式，有A~19種管腳引出方式蚌堵。

肖特基二極管的優(yōu)勢

SBD的主要優(yōu)點(diǎn)包括兩個(gè)方面：

1）由于肖特基勢壘高度低于PN結(jié)勢壘高度买决，故其正向?qū)ê驼驂航刀急萈N結(jié)二極管低（約低0.2V）沛婴。

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)問題督赤。SBD的反向恢復(fù)時(shí)間只是肖特基勢壘電容的充嘁灯、放電時(shí)間，完全不同于PN結(jié)二極管的反向恢復(fù)時(shí)間躲舌。由于SBD的反向恢復(fù)電荷非常少丑婿，故開關(guān)速度非常快没卸，開關(guān)損耗也特別小枯冈，尤其適合于高頻應(yīng)用。

肖特基二極管的缺點(diǎn)

肖特基二極體最大的缺點(diǎn)是其反向偏壓較低及反向漏電流偏大办悟，像使用硅及金屬為材料的肖特基二極管，其反向偏壓額定耐壓最高只到 50V滩褥，而反向漏電流值為正溫度特性病蛉，容易隨著溫度升高而急遽變大，實(shí)務(wù)設(shè)計(jì)上需注意其熱失控的隱憂瑰煎。為了避免上述的問題铺然，肖特基二極體實(shí)際使用時(shí)的反向偏壓都會(huì)比其額定值小很多。當(dāng)然酒甸，隨著工藝技術(shù)和肖特基二極管技術(shù)的進(jìn)步魄健，其反向偏壓的額定值也再提高。

肖特基二極管的重要參數(shù)

肖特基二極管應(yīng)用廣泛插勤，特別是在開關(guān)電源當(dāng)中沽瘦。在不同的應(yīng)用中，需要考慮不同的因素农尖，而且析恋，不同的器件在性能上也有差別，因此，在選用肖特基二極管時(shí)，下面這些參數(shù)需要綜合考慮特咆。

1集索、導(dǎo)通壓降VF

VF為二極管正向?qū)〞r(shí)二極管兩端的壓降，當(dāng)通過二極管的電流越大苍柏，VF越大;當(dāng)二極管溫度越高時(shí)，VF越小。

2哩牍、反向飽和漏電流IR

IR指在二極管兩端加入反向電壓時(shí)，流過二極管的電流令漂，肖特基二極管反向漏電流較大姐叁，選擇肖特基二極管是盡量選擇IR較小的二極管。

3、額定電流IF

指二極管長期運(yùn)行時(shí)外潜，根據(jù)允許溫升折算出來的平均電流值原环。

4. 最大浪涌電流IFSM

允許流過的過量的正向電流。它不是正常電流处窥，而是瞬間電流嘱吗，這個(gè)值相當(dāng)大。

5.最大反向峰值電壓VRM

即使沒有反向電流滔驾，只要不斷地提高反向電壓谒麦，遲早會(huì)使二極管損壞。這種能加上的反向電壓哆致，不是瞬時(shí)電壓绕德，而是反復(fù)加上的正反向電壓。因給整流器加的是交流電壓摊阀，它的最大值是規(guī)定的重要因子耻蛇。最大反向峰值電壓VRM指為避免擊穿所能加的最大反向電壓。目前肖特基最高的VRM值為150V胞此。

6. 最大直流反向電壓VR

上述最大反向峰值電壓是反復(fù)加上的峰值電壓臣咖，VR是連續(xù)加直流電壓時(shí)的值。用于直流電路漱牵，最大直流反向電壓對于確定允許值和上限值是很重要的.

7.最高工作頻率fM

由于PN結(jié)的結(jié)電容存在夺蛇，當(dāng)工作頻率超過某一值時(shí)，它的單向?qū)щ娦詫⒆儾詈ㄕ汀Ｐぬ鼗O管的fM值較高刁赦，最大可達(dá)100GHz。

8.反向恢復(fù)時(shí)間Trr

當(dāng)工作電壓從正向電壓變成反向電壓時(shí)闻镶，二極管工作的理想情況是電流能瞬時(shí)截止截型。實(shí)際上，一般要延遲一點(diǎn)點(diǎn)時(shí)間儒溉。決定電流截止延時(shí)的量宦焦，就是反向恢復(fù)時(shí)間。雖然它直接影響二極管的開關(guān)速度顿涣，但不一定說這個(gè)值小就好波闹。也即當(dāng)二極管由導(dǎo)通突然反向時(shí)，反向電流由很大衰減到接近IR時(shí)所需要的時(shí)間涛碑。大功率開關(guān)管工作在高頻開關(guān)狀態(tài)時(shí)精堕，此項(xiàng)指標(biāo)至為重要。

9. 最大耗散功率P

二極管中有電流流過蒲障，就會(huì)吸熱歹篓，而使自身溫度升高瘫证。在實(shí)際中外部散熱狀況對P也是影響很大。具體講就是加在二極管兩端的電壓乘以流過的電流加上反向恢復(fù)損耗庄撮。

肖特基二極管在開關(guān)電源中的應(yīng)用

開關(guān)電源有高頻變壓器背捌、高頻電容、高反壓大功率晶體管洞斯、功率整流二極管毡庆、控制IC等主要部件組成。次級(jí)整流二極管作為耗能部件烙如，損耗大么抗，（約占電源功耗的30%），發(fā)熱高亚铁，它的選用對電源的整機(jī)效率和可靠性指標(biāo)是非常關(guān)鍵的因素蝇刀，這就要求整流二極管在高速大電流工作狀態(tài)下應(yīng)具有正向壓降VF小、反向反向漏電IR小徘溢、恢復(fù)時(shí)間Trr短的特性吞琐。

對于低壓大電流的高頻整流，肖特基二極管是最佳的選擇（這時(shí)由于其反向耐壓較低）甸昏，最常用的是作為±5V、±12V徐许、±15V的整流輸出管施蜜。（如計(jì)算機(jī)電源的+5V輸出大多采用SR3040，+12V輸出采用SR1660）再加上肖特基二極管的正向壓降VF與結(jié)溫TJ呈現(xiàn)負(fù)溫度系數(shù)雌隅，所以用其制造的開關(guān)電源效率高翻默，溫升低，噪聲小恰起，可靠性高修械。

下面是在具體應(yīng)用中應(yīng)注意的問題：

1．肖特基二極管的選型

要根據(jù)開關(guān)電源所要輸出的電壓VO、電流IO检盼、散熱情況肯污、負(fù)載情況、安裝要求吨枉、所要求的溫升等確定所要選用的肖特基二極管種類蹦渣。

在一般的設(shè)計(jì)中，我們要留出一定的余量貌亭。比如柬唯，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%以下圃庭。

在單端反激（FLY-BACK）開關(guān)電源中锄奢，假定一產(chǎn)品：輸入電壓VIMAX=350VDC失晴，輸出電壓VO=5V，電流IO=1A拘央。如圖所示涂屁。

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

VR≥2VI×NS/NP

IF≥2IO/（1-θMAX）

其中：

NS/NP為變壓器次胯陋、初級(jí)匝比

θMAX為最大占空比

假設(shè)，NS/NP=1/20袱箱，θMAX=0.35

則VR≥2×350/20=35（V）

IF≥2×1/（1-0.35）=3（A）

這樣遏乔，我們可以參考選用SR340或1N5822。若產(chǎn)品為風(fēng)扇冷卻发笔，則管子可以把余量留小一些盟萨。TO220、TO3P封裝的管子有全包封了讨、半包封之分這要根據(jù)具體情況選用捻激。

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前计。

負(fù)載若為容性負(fù)載胞谭，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男杈，要搞清楚產(chǎn)品為自然冷卻還是風(fēng)扇冷卻丈屹，管子要安裝在易通風(fēng)散熱的地方，以提高產(chǎn)品的可靠性伶棒。TO-220旺垒、TO-3P型的管子與散熱器之間要加導(dǎo)熱硅脂，使管子與散熱器之間接觸良好肤无。DO-41先蒋、DO-201AD封裝的管子可采取立式、臥式宛渐、架空等方式安裝竞漾，這要根據(jù)實(shí)際情況確定。

2.正確選擇肖特基二極管的RC補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)-RC緩沖器

由于高頻變壓器的漏電感和管子的結(jié)電容在截止時(shí)形成一個(gè)諧振電路窥翩，它可導(dǎo)致瞬時(shí)過壓振蕩畴蹭。因此，有必要在電源輸出中設(shè)置RC緩沖器以保護(hù)管子的安全鳍烁。另外叨襟，RC網(wǎng)絡(luò)還可減少輸出噪聲，減少管子的熱耗幔荒，提高產(chǎn)品的效率和可靠性糊闽。如上圖所示梳玫。

緩沖器的選擇原則是，既使緩沖器有效右犹，又能盡量減少損耗提澎。下面是參考公式。

R=√(Li/Cj)/n

式中：Li為變壓器漏電感（μH）

CJ為管子的結(jié)電容（PF）

N為原副邊匝比（NP/NS）

電容C可任意地從0.01到0.1μF之間取,具體值有實(shí)驗(yàn)確定念链。

如對VO=5V盼忌，可選R=5.1Ω，0.5W,C=0.01μF

盡量選擇IR小的肖特基二極管

IR小的管子,熱耗小,所以同樣情況下,要選擇IR小的管子掂墓。

設(shè)計(jì)PCB時(shí)谦纱，要使管子及散熱器盡量遠(yuǎn)離電解電容器等對熱敏感的器件。以增加產(chǎn)品的壽命君编。

焊接管子的焊盤要足夠大跨嘉，焊接牢靠，避免由于熱應(yīng)力造成脫焊吃嘿。

肖特基二極管一旦選用后祠乃，要經(jīng)模擬實(shí)驗(yàn)，在產(chǎn)品輸入兑燥、輸出最壞的情況下測量其溫升及工作波形亮瓷，確認(rèn)各項(xiàng)指標(biāo)不要超過其極限參數(shù)。