肖特基二管又被称为肖特基势垒二管(简称 SBD),是一种低功耗、高速半导体器件。肖特基二管显著的特点是反向恢复时间短,正向导通压降仅为0.4V左右。肖特基二管多用作高频、大电流整流二管、低压、续流二管、保护二管、小信号检波二管、微波通信等电路中作整流二管等处使用。肖特基二管在通信电源、变频器等中比较常见。肖特基二管在双型晶体管的开关电路里面,通过在连接二管来箝位。
肖特基二管具有开关频率高、正向压降低等优点,但肖特基二管的反向击穿电压比较低,一般不会60V,高仅约为100V,以致于限制了肖特基二管的应用范围。在变压器次级用100V以上的高频整流二管、开关电源和功率因数校正电路中的功率开关器件续流二管、RCD缓冲器电路中用600V~1.2kV之间的高速二管、PFC升压用600V二管等情况下时,只有使用恢复外延二管和恢复二管。
肖特基二管是以其发明人肖特基博士(Schottky)命名的,SBD是肖特基势垒二管(SchottkyBarrierDiode,缩写成SBD)的简称。SBD不是利用P型半导体与N型半导体接触形成PN结原理制作的,而是利用金属与半导体接触形成的金属-半导体结原理制作的。因此,SBD也称为金属-半导体(接触)二管或表面势垒二管,它是一种热载流子二管。
肖特基二管是贵金属(金、银、铝、铂等)A为正,以N型半导体B为负,利用二者接触面上形成的势垒具有整流特性而制成的金属-半导体器件。因为N型半导体中存在着大量的电子,贵金属中仅有少量的自由电子,所以电子便从浓度高的B中向浓度低的A中扩散。显然,金属A中没有空穴,也就不存在空穴自A向B的扩散运动。随着电子不断从B扩散到A,B表面电子浓度逐渐降低,表面电中性被破坏,于是就形成势垒,其电场方向为B→A。但在该电场作用之下,A中的电子也会产生从A→B的漂移运动,从而消弱了由于扩散运动而形成的电场。当建立起一定宽度的空间电荷区后,电场引起的电子漂移运动和浓度不同引起的电子扩散运动达到相对的平衡,便形成了肖特基势垒。
典型的肖特基整流管的内部电路结构是以N型半导体为基片,在上面形成用砷作掺杂剂的N-外延层。阳使用钼或铝等材料制成阻档层。用二氧化硅(SiO2)来消除边缘区域的电场,提高管子的耐压值。N型基片具有很小的通态电阻,其掺杂浓度较H-层要高倍。在基片下边形成N+阴层,其作用是减小阴的接触电阻。通过调整结构参数,N型基片和阳金属之间便形成肖特基势垒,如图所示。当在肖特基势垒两端加上正向偏压(阳金属接电源正,N型基片接电源负)时,肖特基势垒层变窄,其内阻变小;反之,若在肖特基势垒两端加上反向偏压时,肖特基势垒层则变宽,其内阻变大。
综上所述,肖特基整流管的结构原理与PN结整流管有很大的区别通常将PN结整流管称作结整流管,而把金属-半导管整流管叫作肖特基整流管,采用硅平面工艺制造的铝硅肖特基二管也已问世,这不仅可节省贵金属,大幅度降低成本,还改善了参数的一致性。
肖特基二管
肖特基二管是以其发明人肖特基博士(Schottky)命名的,SBD是肖特基势垒二管(SchottkyBarrierDiode,缩写成SBD)的简称。SBD不是利用P型半导体与N型半导体接触形成PN结原理制作的,而是利用金属与半导体接触形成的金属-半导体结原理制作的。因此,SBD也称为金属-半导体(接触)二管或表面势垒二管,它是一种热载流子二管。
肖特基二管优点:SBD具有开关频率高和正向压降低等优点,但其反向击穿电压比较低,大多不60V,高仅约100V,以致于限制了其应用范围。像在开关电源(SMPS)和功率因数校正(PC)电路率开关器件的续流二管、变压器次级用100V以上的高频整流二管、RCD缓冲器电路中用600V~1.2kV的高速二管以及PC升压用600V二管等,只有使用恢复外延二管(RED)和恢复二管(URD)。URD的反向恢复时间Trr也在20ns以上,根本不能满足像空间站等领域用1MHz~3MHz的SMPS需要。即使是硬开关为100kHz的SMPS,由于URD的导通损耗和开关损耗均较大,壳温很高,需用较大的散热器,从而使SMPS体积和重量增加,不符合小型化和轻薄化的发展趋势。因此,发展100V以上的高压SBD,一直是人们研究的课题和关注的热点。近几年,SBD已取得了突破性的进展,150V和 200V的高压SBD已经上市,使用新型材料制作的过1kV的SBD也研制成功,从而为其应用注入了新的生机与活力。
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