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淺談肖特基二極管和特定應用的勢壘高度調整

來源: 中電網
2021-06-11
類別:技術信息
eye 26
文章創建人 拍明

原標題:淺談肖特基二極管和特定應用的勢壘高度調整

肖特基二極管,也被稱為SBD(Schottky Barrier Diode),是一種具有低正向電壓降和快速開關特性的半導體二極管。其工作原理基于金屬與半導體之間的肖特基勢壘,當金屬與N型半導體接觸時,由于兩者的功函數不同,會在接觸面形成一個勢壘,即肖特基勢壘。這個勢壘會阻止半導體中的電子流入金屬,但當對二極管施加正向電壓時,勢壘高度降低,允許電子流過,從而形成電流。

在特定應用中,肖特基二極管的勢壘高度調整變得尤為重要。以下是對肖特基二極管及其勢壘高度調整的深入探討:

一、肖特基二極管的基本特性

  1. 低正向電壓降:相較于傳統的PN結二極管,肖特基二極管的正向電壓降更低。這意味著在相同的電流下,肖特基二極管產生的熱量更少,效率更高。

  2. 快速開關特性:由于肖特基二極管沒有PN結的存儲電荷效應,因此其開關速度非常快,適用于高頻電路。

  3. 較高的反向擊穿電壓:肖特基二極管具有較高的反向擊穿電壓,能夠承受較大的反向電壓而不被擊穿。

  4. 溫度特性好:肖特基二極管的性能受溫度影響較小,能在較寬的溫度范圍內保持穩定的性能。

二、勢壘高度調整的重要性

肖特基二極管的勢壘高度對其性能具有顯著影響。根據熱電子發射模型,純肖特基勢壘呈現正向壓降,隨著勢壘高度的減小呈線性下降;而反向電流隨著勢壘高度的降低呈指數增長。因此,存在一個最優的勢壘高度,可以最小化特定應用中的正向和反向功耗總和。

三、勢壘高度調整的方法

  1. 材料選擇:通過選擇具有不同功函數的金屬和半導體材料,可以調整肖特基勢壘的高度。

  2. 表面態密度控制:表面態密度對肖特基勢壘高度有顯著影響。通過控制半導體表面的清潔度和處理方法,可以調整表面態密度,從而調整勢壘高度。

  3. 摻雜工藝:通過調整半導體材料的摻雜濃度和分布,可以改變肖特基勢壘的高度。例如,在半導體外延層上引入變摻雜層,可以實現對勢壘高度的連續調整。

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四、特定應用中的勢壘高度調整

  1. 高速開關電路:在高速開關電路中,需要肖特基二極管具有快速開關特性和低正向電壓降。通過調整勢壘高度,可以優化這些性能參數,以滿足高速開關電路的需求。

  2. 高頻電路:在高頻電路中,肖特基二極管的開關速度和反向擊穿電壓是關鍵參數。通過調整勢壘高度,可以提高開關速度并降低反向擊穿電壓的敏感性,從而增強高頻電路的穩定性和性能。

  3. 整流器應用:在電源電路中,肖特基二極管常被用作整流器。通過調整勢壘高度,可以優化整流器的正向電壓降和反向漏電流密度,從而提高電源的轉換效率和穩定性。

五、結論

肖特基二極管是一種具有獨特優勢的半導體器件,在現代電子工程中發揮著重要作用。通過調整其勢壘高度,可以優化其性能參數,以滿足不同應用的需求。隨著科技的發展和應用領域的不斷拓展,肖特基二極管將會在未來發揮更加廣泛和重要的作用。同時,我們也需要繼續深入研究其工作原理和特性,并不斷優化設計和生產工藝,以開發出性能更加卓越的肖特基二極管產品。

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