sbd,肖特基二极管原理和作用详解-KIA MOS管
肖特基二极管原理
肖特基势垒二极管(SBD),属于金属-半导体结电子器件,由金属层(金/钼/镍/钛等)与N型半导体(硅/砷化镓)形成肖特基势垒接触。
肖特基二极管的原理在于贵金属(如金、银、铝、铂等)与N型半导体的接触面上所形成的势垒。当这两种材料相接触时,由于N型半导体中电子浓度远高于贵金属,电子会从B(N型半导体)向A(贵金属)扩散。值得注意的是,金属A中缺乏空穴,因此不存在空穴的扩散运动从A到B。随着电子的不断扩散,B表面的电子浓度逐渐降低,破坏了表面的电中性,进而形成了从B指向A的势垒电场。然而,在该电场的作用下,A中的电子也会产生从A到B的漂移运动,这种运动在一定程度上会抵消由于扩散运动而产生的电场。当空间电荷区达到一定宽度后,电子的漂移运动和扩散运动达到动态平衡,从而形成了稳定的肖特基势垒。
肖特基二极管的结构,特性
不使用pn结,而是使用某种金属与n型半导体结作为二极管。这种结叫做肖特基结。
肖特基二极管的VF非常小,而且不使用空穴,因此非常高速,这一点可以说达到理想状态,但是因为反向电流IR大,所以不适合用作高耐压元件。
正向偏压:当金属端接正电压、半导体端接负电压时,势垒宽度减小,电子可越过势垒形成导电通道,电流主要依赖热电子发射效应。
反向偏压:势垒宽度增加,电子无法越过势垒,形成高阻截止状态。
低正向压降:典型值为0.2-0.3V,适用于低压大电流场景。
高频特性:因无少数载流子储存效应,开关速度可达10ns以内,适合高频电路。
耐压限制:反向击穿电压通常不超过100V,限制了高压应用场景。
1、正向压降低:由于肖特基势垒高度低于PN结势垒高度,故其正向导通门限电压和正向压降都比PN结二极管低(约低0.2V)。
2、反向恢复时间快:由于SBD是一种多数载流子导电器件,不存在少数载流子寿命和反向恢复问题。SBD的反向恢复时间只是肖特基势垒电容的充、放电时间,完全不同于PN结二极管的反向恢复时间。由于SBD的反向恢复电荷非常少,故开关速度非常快,开关损耗也特别小,尤其适合于高频应用。
3、工作频率高:由于肖特基二极管中少数载流子的存贮效应甚微,所以其频率响仅为RC时间常数限制,因而,它是高频和快速开关的理想器件。其工作频率可达100GHz。
4、反向耐压低:由于SBD的反向势垒较薄,并且在其表面极易发生击穿,所以反向击穿电压比较低。由于SBD比PN结二极管更容易受热击穿,反向漏电流比PN结二极管大。
肖特基二极管的作用
肖特基二极管(SBD)具有开关频率高和正向压降低的特性,广泛应用于高频电路与电源管理、大电流整流与保护、通信与射频设备中。
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