肖特基二極管是如何工作的

以下是關(guān)于肖特基二極管的一切知識(shí)。了解肖特基二極管在射頻電路、發(fā)電機(jī)和電機(jī)驅(qū)動(dòng)器中的工作原理，以及它們的低正向電壓降和快速開(kāi)關(guān)速度。與其他二極管一樣，肖特基二極管控制電路中電流的流向。這些器件在電子世界中就像單行道，只允許電流從陽(yáng)極流向陰極。然而，與標(biāo)準(zhǔn)二極管不同，肖特基二極管以其低正向電壓和快速開(kāi)關(guān)能力而聞名。這使得它們成為射頻應(yīng)用以及任何低電壓需求設(shè)備的理想選擇。

肖特基二極管有多種用途，包括：

1. 電源整流：由于低正向電壓降，肖特基二極管可用于高功率應(yīng)用。這些二極管會(huì)浪費(fèi)更少的功率，并且可能減小散熱器的尺寸。

2. 多電源系統(tǒng)：肖特基二極管還可以在雙電源設(shè)置中幫助分離電源，例如在市電和電池供電的情況下。

3. 太陽(yáng)能電池：肖特基二極管可以通過(guò)其低正向電壓降來(lái)最大化太陽(yáng)能電池的效率。它們還可以防止電池反向充電。

4. 電壓鉗制：肖特基二極管還可以用作晶體管電路中的鉗制器件，例如在74LS或74S邏輯電路中。

肖特基二極管的優(yōu)點(diǎn)與缺點(diǎn)

使用肖特基二極管的主要優(yōu)勢(shì)之一是其低正向電壓降。這使得肖特基二極管比標(biāo)準(zhǔn)二極管消耗的電壓更少，其結(jié)電壓僅為0.3-0.4V。從下面的圖表中可以看出，肖特基二極管的正向電壓降約為0.3V時(shí)，電流就會(huì)顯著增加。而標(biāo)準(zhǔn)二極管的電流增加則需要到0.6V左右才會(huì)發(fā)生。

在下面的圖中，我們展示了兩個(gè)電路，以說(shuō)明低正向電壓降的好處。左邊的電路包含一個(gè)普通二極管，而右邊的電路是一個(gè)肖特基二極管。兩者都由一個(gè)2V直流電源供電。

普通二極管消耗了0.7V，只剩下1.3V用于驅(qū)動(dòng)負(fù)載。而由于其低正向電壓降，肖特基二極管僅消耗0.3V，剩下1.7V用于驅(qū)動(dòng)負(fù)載。如果我們的負(fù)載需要1.5V，那么只有肖特基二極管能夠勝任。使用肖特基二極管而不是普通二極管的其他優(yōu)勢(shì)包括：

• 更快的恢復(fù)時(shí)間：肖特基二極管內(nèi)部存儲(chǔ)的電荷較少，使其非常適合高速開(kāi)關(guān)應(yīng)用。

• 更低的噪聲：與典型的p-n結(jié)二極管相比，肖特基二極管會(huì)產(chǎn)生更少的不必要噪聲。

• 更好的性能：肖特基二極管消耗的功率更少，并且能夠輕松滿足低電壓應(yīng)用的要求。

關(guān)于肖特基二極管，也有一些缺點(diǎn)需要注意。反向偏置的肖特基二極管會(huì)經(jīng)歷比傳統(tǒng)二極管更高的反向電流水平。這會(huì)導(dǎo)致在反向連接時(shí)漏電更多。肖特基二極管的最大反向電壓也比標(biāo)準(zhǔn)二極管低，通常不超過(guò)50V。一旦超過(guò)這個(gè)值，肖特基二極管就會(huì)擊穿，并開(kāi)始在反向方向傳導(dǎo)大量電流。然而，即使在達(dá)到這個(gè)反向電壓值之前，肖特基二極管仍然會(huì)像其他二極管一樣漏出少量電流。

肖特基二極管的工作原理

普通二極管通過(guò)結(jié)合p型和n型半導(dǎo)體形成p-n結(jié)。在肖特基二極管中，金屬取代了p型半導(dǎo)體。這種金屬可以是鉑、鎢、鉬、金等。當(dāng)金屬與n型半導(dǎo)體結(jié)合時(shí)，會(huì)形成一個(gè)m-s結(jié)。這種結(jié)被稱為肖特基勢(shì)壘。肖特基勢(shì)壘的行為會(huì)根據(jù)二極管是處于無(wú)偏置、正向偏置還是反向偏置狀態(tài)而有所不同。

無(wú)偏置狀態(tài)

在無(wú)偏置狀態(tài)下，自由電子會(huì)從n型半導(dǎo)體向金屬移動(dòng)，以建立平衡。這種電子的流動(dòng)形成了肖特基勢(shì)壘，即負(fù)離子和正離子相遇的地方。自由電子需要比其內(nèi)建電壓更高的外部能量才能克服這個(gè)勢(shì)壘。

正向偏置狀態(tài)

將電池的正極連接到金屬端，負(fù)極連接到n型半導(dǎo)體端，就會(huì)形成正向偏置狀態(tài)。在這種狀態(tài)下，如果施加的電壓大于0.2伏特，電子就可以從n型半導(dǎo)體穿過(guò)結(jié)到達(dá)金屬。這會(huì)產(chǎn)生電流流動(dòng)，這是大多數(shù)二極管的典型行為。

反向偏置狀態(tài)

將電池的負(fù)極連接到金屬端，正極連接到n型半導(dǎo)體端，就會(huì)形成反向偏置狀態(tài)。在這種狀態(tài)下，肖特基勢(shì)壘會(huì)擴(kuò)展，從而阻止電流的流動(dòng)。然而，如果反向偏置電壓持續(xù)增加，最終可能會(huì)擊穿這個(gè)勢(shì)壘。一旦擊穿，電流將能夠在反向方向流動(dòng)，并且可能會(huì)損壞器件。

肖特基二極管的制造與參數(shù)

制造肖特基二極管有多種方法。最簡(jiǎn)單的方法是將金屬絲與半導(dǎo)體表面接觸，這種方法被稱為點(diǎn)接觸。雖然仍有一些肖特基二極管采用這種方法制造，但它以可靠性不高而聞名。

肖特基二極管的制造與參數(shù)

制造肖特基二極管最流行的技術(shù)是利用真空將金屬沉積到半導(dǎo)體表面。然而，這種方法存在一個(gè)問(wèn)題，即金屬邊緣可能會(huì)因?yàn)榘雽?dǎo)體板周圍的電場(chǎng)效應(yīng)而被擊穿。為了解決這一問(wèn)題，制造商會(huì)在半導(dǎo)體板上添加一個(gè)氧化物保護(hù)環(huán)。增加這個(gè)保護(hù)環(huán)有助于提高反向擊穿閾值，并防止結(jié)被物理?yè)p壞。

控制電流流動(dòng)

計(jì)劃從事需要低電壓運(yùn)行的射頻或電源應(yīng)用項(xiàng)目嗎？肖特基二極管是不二之選！這些二極管以其低正向電壓降和快速開(kāi)關(guān)速度而聞名。無(wú)論是在太陽(yáng)能電池還是電源整流中使用，肖特基二極管的低0.3V電壓降和額外的效率都是無(wú)可比擬的。Autodesk EAGLE已經(jīng)包含了大量免費(fèi)的肖特基二極管庫(kù)，隨時(shí)可供使用。無(wú)需自行創(chuàng)建。今天就免費(fèi)下載Autodesk Fusion吧！