肖特基二极管【SBD】的工作原理

大学模电里面没有肖特基二极管的内容，然而在实际工作中，肖特基二极管甚至比普通二极管用得还要多。

与此同时，肖特基二极管和PN结二极管的工作原理是完全不同的。

这节就来简单说一说我对肖特基二极管工作原理的理解。

肖特基二极管的工作原理

肖特基二极管，本质上就是金属和半导体材料接触的时候，在界面半导体处的能带弯曲，形成了肖特基势垒。

这个定义比较官方，估计看一眼就忘记了。

那么如何通俗理解呢？

其实就是金属和半导体接触的时候，电子会从半导体跑到金属里面去。半导体失去电子，就会带正电，形成空间电荷区（不可移动的正离子构成），这个空间电荷区，会阻止半导体的电子继续向金属移动，也就是说形成了肖特基势垒。

当在这个势垒上面加上正向电压（金属电压>半导体电压），那么半导体和金属之间的势垒就降低了。如此一来呢，电子就会从半导体流向金属，从而形成正向电流。

反之，当加上反向电压，势垒被加大，电流基本为0，也就是说反偏截止了。

这，就是肖特基二极管的工作原理。

估计会有疑问：扩散不是从浓度高向浓度低的方向扩散？怎么会是金属失去电子呢？金属的自由电子那么多，搞错了？

错当然是没错，这个时候是不能用扩散来解释的。

那怎么解释呢？

这么理解吧，一个金属块，里面有很多自由电子，我们称它们“自由”，说的是它们在这个金属块里面可以自由的移动，只有加一点点电压，电子就能在金属块内运动。

但是如果想让它们脱离金属，飞到真空中去，这个应该是挺难的吧。难归难，就有一个参数衡量到底有多难，那就是功函数。

功函数也叫逸出功，就是把电子从固体内部弄到外部去，所需的最少的能量。

事实表明，这个能量，金属要比半导体（半导体称为电子亲合能）要大。所以，电子更难脱离金属，而半导体相对容易一点。

因此，金属与半导体搞到一起的时候，是金属得到电子。

估计又有人说：话都让你说了，PN结用浓度差扩散理论。

现在肖特基结，你又搞出个逸出功，得出另外一个结论，你长得帅，说什么都对？

虽然我长得不帅，但事实就是如此。

P型半导体，N型半导体，里面其实绝大多数都是硅原子，只是掺杂了少许杂质，它们的主要特性没有变化，就是硅晶体。因此，可以看作是同一种材料。

而金属和半导体，它们完全是两种材料，得失电子就要考虑逸出功。

其实，P型半导体和N型半导体，我们也是可以考虑逸出功的。只不过它们可以看作是一种材料，逸出功是一样的，也就是没有影响，所以一般也就不提了，主要考虑扩散作用了。

问题又来了：你说金属与半导体接触会形成肖特基二极管，那我们实际用的PN结二极管，焊接的两个管脚是金属导体吧，而里面又是半导体。

所以肯定有金属和半导体接触吧，怎么没听说形成了肖特基二极管？

这里呢，需要说明一下，金属与半导体相接触，并不是一定会形成二极管。在N型半导体掺杂很高的时候，形成的势垒会非常的薄，这时的电子呢，可以通过隧道效应直接就穿过这个薄的势垒了。这时候，这个势垒就相当于是一个低阻值的电阻了，没有二极管的整流特性。这种接触称为欧姆接触。

而掺杂低的时候，形成的势垒相对较宽，电子就不能因为隧道效应越过势垒区了，这时候会形成二极管，这种金属-半导体接触就叫肖特基接触。

肖特基二极管为什么速度快

都知道肖特基二极管比普通的二极管的速度更快，那为什么呢？

通过我们前面的文章知道，普通二极管的速度慢，其原因就是因为有反向恢复时间，而反向恢复时间是因为少数载流子的存储作用导致的。

不清楚的话，可以点下面的链接再看看。

肖特基二极管的反向恢复时间为什么短nullhttps://wenwen.sogou.com/z/q658478142.htm

注意：反向恢复时间限制了二极管的开关速度。

（1）如果脉冲持续时间比二极管反向恢复时间长得多，这时负脉冲能使二极管彻底关断，起到良好的开关作用；

（2）如果脉冲持续时间和二极管的反向恢复时间差不多甚至更短的话，这时由于反向恢复过程的影响，负脉冲不能使二极管关断。

所以要保持良好的开关作用，脉冲持续时间不能太短，也就意味着脉冲的重复频率不能太高，这就限制了开关的速度。

肖特基二极管的优点：①反向恢复时间Trr小

②开启电压低，导通压降小

肖特基二极管的缺点：①反向击穿电压低

②反向漏电流大

肖特基二极管适用于：高频，低压，大电流电路

结尾

本文说了下我个人对肖特基二极管原理的理解，希望对同学们有所帮助。

若有错漏的地方，请在留言区指出，一起进步。

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