電子電路是由各種電子器件組成的，因此學習電子電路中，必須要熟悉各種電子器件性能，今天就給大家講解肖特基二極管，主要內容如下：
一.肖特基二極管的定義
肖特基二極管，顧名思義，是以其發(fā)明人肖特基博士(Schottky)名字命名的一種熱載流子二極管。其反向恢復時間極短(可以小到幾納秒)，正向導通壓降僅0.4V左右，而整流電流卻可以達到幾千安培，可以作為開關二極管和低壓大電流整流二極管使用，這些優(yōu)良特性是快恢復二極管所無法比擬的。其完整的叫法是肖特基整流二極管(Schottky Rectifier Diode)，縮寫成SR;也可叫做肖特基勢壘二極管(Schottky Barrier Diode)，縮寫成SBD。
二. 肖特基二極管的結構
下圖是肖特基二極管的一維基本結構，其通過將摻雜的半導體區(qū)域(通常是N型)與金屬(例如金、鉑、鈦等)連接起來形成的。形成的并不是PN結，而是金屬-半導體結。
肖特基二極管的等效電路
三.肖特基二極管工作原理
當金屬與N型半導體結合時，形成MS結。這個結被稱為肖特基勢壘。肖特基勢壘的行為會有所不同，具體取決于二極管是處于無偏置、正向偏置還是反向偏置狀態(tài)。
無偏置肖特基二極管
當金屬與N型半導體結合時，N型半導體中的導帶電子(自由電子)會從N型半導體向金屬移動，建立平衡態(tài)。我們知道，當一個中性原子 失去一個電子時，它變成一個正離子，當一個中性原子獲得一個額外的電子時，它變成一個負離子。穿過結的導帶電子或自由電子將為金屬中的原子提供額外的電子。結果，金屬結處的原子獲得了額外的電子，而N側結處的原子失去了電子。在N側結失去電子的原子將成為正離子，而在金屬結獲得額外電子的原子將成為負離子。因此，正離子在N側結處產(chǎn)生，而負離子在金屬結處產(chǎn)生。這些正離子和負離子只不過是耗盡區(qū)。由于金屬具有大量自由電子，因此這些電子移動到金屬中的寬度與N型半導體內部的寬度相比可以忽略不計。所以內建電位或內建電壓主要存在于N型半導體內部。內建電壓是N型半導體的導帶電子在試圖進入金屬時所看到的勢壘。為了克服這個障礙，自由電子需要比內建電壓更大的能量。在無偏置肖特基二極管中，只有少量電子會從N型半導體流向金屬。內置電壓可防止電子進一步從半導體導帶流入金屬。自由電子從N型半導體轉移到金屬中導致接觸附近的能帶彎曲。
正向偏置肖特基二極管
如果電池正極接金屬，負極接N型半導體，則稱肖特基二極管正向偏置。當向肖特基二極管施加正向偏壓時，在N型半導體和金屬中產(chǎn)生大量自由電子。然而，N型半導體和金屬中的自由電子不能穿過結，除非施加的電壓大于0.2伏。如果施加的電壓大于 0.2 伏，則自由電子獲得足夠的能量并克服耗盡區(qū)的內建電壓。結果，電流開始流過肖特基二極管。如果不斷增加外加電壓，耗盡區(qū)會變得很薄，最終消失。
反向偏置肖特基二極管
如果電池負極接金屬，正極接N型半導體，則稱肖特基二極管反向偏置。當向肖特基二極管施加反向偏置電壓時，耗盡寬度增加。結果電流停止流動。由于金屬中的熱激發(fā)電子，會產(chǎn)生少量的漏電流。
如果反向偏壓持續(xù)增加，則由于勢壘較弱，電流逐漸增加。如果反向偏壓大幅增加，則電流會突然上升。電流的這種突然上升會導致耗盡區(qū)損壞，這可能會永久損壞器件。
肖特基勢壘二極管的VI特性
從 VI 特性可以看出，肖特基勢壘二極管的 VI 特性與普通 PN 結二極管相似，但還是存在以下不同。肖特基勢壘二極管的正向壓降比普通的PN結二極管低。由硅制成的肖特基勢壘二極管的正向壓降呈現(xiàn)出 0.3 伏至 0.5 伏得正向壓降。
正向壓降隨著n型半導體摻雜濃度的增加而增加。由于載流子的高度集中，肖特基勢壘二極管的 VI 特性比普通 PN 結二極管的 VI 特性更陡峭。
四.肖特基二極管的特性參數(shù)
1、導通壓降VF
VF為二極管正向導通時二極管兩端的壓降，當通過二極管的電流越大，VF越大;當二極管溫度越高時，VF越小。
2、反向飽和漏電流IR
IR指在二極管兩端加入反向電壓時，流過二極管的電流，肖特基二極管反向漏電流較大，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
指二極管長期運行時，根據(jù)允許溫升折算出來的平均電流值。
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，而是瞬間電流，這個值相當大。
5.最大反向峰值電壓VRM
即使沒有反向電流，只要不斷地提高反向電壓，遲早會使二極管損壞。這種能加上的反向電壓，不是瞬時電壓，而是反復加上的正反向電壓。因給整流器加的是交流電壓，它的最大值是規(guī)定的重要因子。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。
6. 最大直流反向電壓VR
上述最大反向峰值電壓是反復加上的峰值電壓，VR是連續(xù)加直流電壓時的值。用于直流電路，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結的結電容存在，當工作頻率超過某一值時，它的單向導電性將變差。肖特基二極管的fM值較高，最大可達100GHz。
8.反向恢復時間Trr
當工作電壓從正向電壓變成反向電壓時，二極管工作的理想情況是電流能瞬時截止。實際上，一般要延遲一點點時間。決定電流截止延時的量，就是反向恢復時間。雖然它直接影響二極管的開關速度，但不一定說這個值小就好。也即當二極管由導通突然反向時，反向電流由很大衰減到接近IR時所需要的時間。大功率開關管工作在高頻開關狀態(tài)時，此項指標至為重要。
9. 最大耗散功率P
二極管中有電流流過，就會吸熱，而使自身溫度升高。在實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損耗。
五.肖特基二極管選型原則
要根據(jù)開關電源所要輸出的電壓VO、電流IO、散熱情況、負載情況、安裝要求、所要求的溫升等確定所要選用的肖特基二極管種類。
在一般的設計中，我們要留出一定的余量。比如，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。
在單端反激(FLY-BACK)開關電源中，假定一產(chǎn)品：輸入電壓VIMAX=350VDC，輸出電壓VO=5V，電流IO=1A。
根據(jù)計算公式，要求整流二極管的反向電壓 VR、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、初級匝比
θMAX為最大占空比
假設，NS/NP=1/20，θMAX=0.35
則VR≥2×350/20=35(V)
IF≥2×1/(1-0.35)=3(A)
這樣，我們可以參考選用SR340或1N5822。若產(chǎn)品為風扇冷卻，則管子可以把余量留小一些。TO220、TO3P封裝的管子有全包封、半包封之分這要根據(jù)具體情況選用。
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。
負載若為容性負載，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，要搞清楚產(chǎn)品為自然冷卻還是風扇冷卻，管子要安裝在易通風散熱的地方，以提高產(chǎn)品的可靠性。TO-220、TO-3P型的管子與散熱器之間要加導熱硅脂，使管子與散熱器之間接觸良好。DO-41、DO-201AD封裝的管子可采取立式、臥式、架空等方式安裝，這要根據(jù)實際情況確定。
六.肖特基二極管使用注意事項
肖特基二極管的應用非常的廣泛，很多領域都能使用到，肖特基二極管的使用事項有哪些呢?
1.0 對于浪涌電壓或浪涌電流比較大的應用電路應該加抑制和吸收電路。
2.0應用電路的峰值工作電壓應小于MDD肖特基二極管的最高反向擊穿電壓Vrrm。3.0 應用電路內的MDD肖特基二極管的實際工作溫升應小于MDD肖特基二極管的最高結溫。
4.0小于MDD肖特基二極管的正向額定電流IF。
5.0 對于比較苛刻的環(huán)境，為了保證可靠性，MDD肖特基二極管應降額使用。
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