你的电路需要肖特基二极管吗?

在我早年研究独特的半导体器件时，我们最不想做的就是在金属-半导体界面上形成肖特基势垒。由此产生的整流行为在许多应用中是不可取的，但你可以利用这种金属和半导体之间的整流。这种类型的二极管被称为肖特基二极管，它在许多需要低电压降整流的重要应用中找到了自己的家。

与p-n二极管相比，肖特基二极管在低反向偏置时提供更低的压降。肖特基二极管的一些应用包括开关调节器中的整流器，电力电子中的放电保护，以及需要高开关速率的整流电路。如果您计划模拟肖特基二极管电路的行为，或任何带有整流元件的电路，请注意这些元件的高度非线性行为。在设计这些电路时，你需要记住以下几点。

肖特基二极管是什么?

肖特基二极管有时被称为肖特基势垒二极管，或简称为势垒二极管。这些二极管是通过将金属膜与半导体层(通常是n型)接触来构建的。当金属侧的电位高于半导体侧时，这些二极管是正向偏置的，反之亦然。肖特基二极管中使用的典型金属有铂、铬、钼或钨。某些金属硅化物，如硅化钯和硅化铂，也用于肖特基二极管。

显然，在半导体层的另一侧必须有金属，以提供电荷载流子通过设备的路径。在肖特基二极管中，两种不同的金属用作电触点。在肖特基二极管中，阳极处的金属形成整流结，称为肖特基势垒。在阴极一侧，没有整流结，金属-半导体界面就像一个小电阻(称为欧姆接触)。

肖特基二极管符号和结构

与p-n二极管相比，肖特基二极管中只有一个欧姆触点，而p-n二极管有两个欧姆触点(在器件的两侧各有一个)。这就是肖特基二极管的正向压降比二极管低的原因之一pn二极管；电压仅在单个欧姆触点上下降，而肖特基二极管中的另一个触点提供整流。肖特基二极管的正向压降为~300 mV，而硅二极管的正向压降为~600 mV。

除了这一特性外，肖特基二极管在直流偏置下运行时表现出与标准p-n二极管相同的行为。如果您希望在制作实际电路之前模拟这些组件，重要的是要注意，特别是考虑到它们独特的恢复时间和掺杂因素，SPICE模型可以使整个设计过程变得简单、准确和有利。但是，当直流偏置被切换，或在交流信号下运行时，肖特基二极管与标准p-n二极管或肖克利二极管具有非常不同的行为。

肖特基二极管反向恢复时间

肖特基二极管行为的一个重要方面是在整流和非整流状态之间切换时的反向恢复时间。由于器件中的金属接触，肖特基二极管的反向恢复时间比典型的p-n二极管快得多。任何二极管在金属触点处都会有一些电容。在肖特基二极管中，金属-半导体界面的寄生电容比硅二极管中结的寄生电容要小，因此它的反向恢复时间要快得多。

肖特基二极管的反向恢复时间可以低至~ 100ps。较大的肖特基二极管用于电力电子(例如，in开关电源)具有较长的反向恢复时间，通常可达~ 10ns。与典型的快速p-n二极管相比，反向恢复时间至少为~100 ns。

这就是为什么肖特基二极管在开关稳压器中找到它的家。肖特基二极管的快速恢复时间允许它用于PWM频率达到MHz级别。将此与PWM信号的更快边缘速率相结合，您就有了一个可以在更高频率下成功运行的系统，该系统完全关闭了稳压器中的MOSFET驱动器。如果在这样的系统中使用p-n二极管，最大PWM频率和边缘率将受到p-n二极管缓慢的反向恢复时间的限制。

射频和电力电子用肖特基二极管

如果你的稳压器中的晶体管是饱和的，肖特基二极管也用于电压夹紧，它通过将一些电流导通到发射极/集电极(或MOSFET中的源/漏极)来限制施加到基极的电压。另一个可能的应用是在高频剪辑电路中，一对肖特基二极管在背对背配置将限制在反向饱和电流的输出电压。这很好地限制了开关信号的振幅到某个最大值，防止了对下游设备的潜在损坏。

肖特基二极管电压夹紧和射频检测

较小的肖特基二极管在射频探测器和混频器中也很重要，它们的工作频率可达50 GHz。这些较小的二极管在它们可以处理的最大电压方面受到限制，但它们的低寄生电容提供了RF检测所需的快速开关时间(参见上面的电路)。肖特基二极管由于其低正向压降和快速反向恢复时间，还有许多其他应用可以受益于肖特基二极管。

无论您正在构建哪种类型的肖特基二极管，当您使用正确的肖特基二极管时，都可以准确地评估电路行为PCB设计和分析软件还有一套验证的组件模型用于模拟。设计和仿真工具PSpice模拟器OrCAD和全套分析工具从节奏是理想的评估整流，开关行为，和这些组件在一个更大的系统中的其他方面。制造准备工具还有助于确保您的组件可大规模采购。

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