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十月 20 2020

肖特基二极管的原理与封装


目录

1.工作原理

2.封装

2.1有引线式封装

2.2表面封装

  肖特基二极管是以其发明人肖特基博士(Schottky)命名的,SBD是肖特基势垒二极管(SchottkyBarrierDiode,缩写成SBD)的简称。早在20世纪40年代,人们就开始利用金属-半导体接触的单向导电性,当时将金属丝与氧化亚铜晶体接触做成点接触型二极管,将这种最简单的半导体器件用于检波。而利用薄膜淀积技术可在半导体表面形成大面积的金属-半导体整流接触,做成面接触型的金属-半导体二极管,习惯上称之为肖特基势垒二极管,简称为肖特基二极管。下面将介绍其的工作原理:

  1.工作原理

  肖特基二极管是贵金属(金、银、铝、铂等)A为正极,以N型半导体B为负极,利用二者接触面上形成的势垒具有整流特性而制成的多属-半导体器件。因为N型半导体中存在着大量的电子,贵金属中仅有极少量的自由电子,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表面电子浓度表面逐渐降轻工业部,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。

肖特基二极管结构

  图1 肖特基二极管结构图

  典型的肖特基二极管的内部结构如图1所示。它是以N型半导体为基片,在上面形成用砷作掺杂剂的N-外延层。阳极(阻档层)金属材料是钼。二氧化硅(SiO2)用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100%倍。在基片下边形成N+阴极层,其作用是减小阴极的接触电阻。通过调整结构参数,可在基片与阳极金属之间形成合适的肖特基势垒,当加上正偏压E时,金属A和N型基片B分别接电源的正、负极,此时势垒宽度Wo变窄。加负偏压-E时,势垒宽度就增加。

  2.封装

  肖特基二极管分为有引线和表面安装(贴片式)两种封装形式:

  2.1有引线式封装

  采用有引线式封装的肖特基二极管通常作为高频大电流整流二极管、续流二极管或保护二极管使用。它有单管式和对管(双二极管)式两种封装形式(如图2所示)。肖特基对管又有共阴(两管的负极相连)、共阳(两管的正极相连)和串联(一只二极管的正极接另一只二极管的负极)三种管脚引出方式(如图3所示)。

有引线式封装

  图2 有引线式封装图

管脚引出方式

  图3 管脚引出方式图

  2.2表面封装

  采用表面封装的肖特基二极管有单管型、双管型和三管型等多种封装形式(如图4所示),有九种管脚引出方式,见图5:

表面封装

  图4 表面封装图

九种管脚引出方式

  图5 九种管脚引出方式图

  以上就是肖特基二极管的工作原理介绍了。肖特基二极管的结构及特点使其适合于在低压、大电流输出场合用作高频整流,在非常高的频率下(如X波段、C波段、S波段和Ku波段)用于检波和混频,在高速逻辑电路中用作箝位。在IC中也常使用SBD,像SBDTTL集成电路早已成为TTL电路的主流,在高速计算机中被广泛采用。

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