肖特基二極管以其發明者肖特基博士命名，是肖特基勢壘二極管(SBD)的縮寫。

　　肖特基二極管的原理和結構

　　肖特基二極管與其他二極管相比有什么特別之處？

　　SBD不是利用P型半導體和N型半導體接觸形成PN結的原理制成的，而是利用金屬和半導體接觸形成金屬-半導體結的原理制成的。因此，SBD，也稱為金屬半導體(接觸)二極管或表面勢壘二極管，是一種熱載流子二極管。

　　典型的肖特基整流器的內部電路結構是基于N型半導體，在其上形成以砷作為摻雜劑的N外延層。陽極由鉬或鋁制成。二氧化硅(SiO2 _ 2)用于消除邊緣區域的電場，提高管道的耐壓性。n型襯底通態電阻小，摻雜濃度比H層高100%。在襯底下形成N+陰極層，以降低陰極的接觸電阻。通過調整結構參數，在N型襯底和陽極金屬之間形成肖特基勢壘，如圖所示。當正向偏壓施加到肖特基勢壘的兩端時(陽極金屬連接到電源的正極，N型襯底連接到電源的負極)， 肖特基勢壘層變得更窄，其內阻變得更小。相反，如果反向偏壓施加到肖特基勢壘的兩端，肖特基勢壘層變寬，其內阻變大。

　　肖特基整流器只用一個載流子(電子)傳輸電荷，勢壘外沒有多余少數載流子的積累。因此，不存在電荷存儲問題(Qrr→0)，顯著改善了開關特性。反向恢復時間可以縮短到小于10納秒。但其反向耐受電壓值較低，一般不超過100V V，因此適合在低電壓大電流下工作。利用這種低壓降的特性，可以提高低壓大電流整流(或續流)電路的效率。

　　肖特基二極管的封裝

　　肖特基二極管分為兩種封裝形式:引線和表面貼裝(SMD)。引線封裝肖特基二極管通常用作高頻大電流整流二極管、續流二極管或保護二極管。有單管和對管(雙二極管)兩種封裝形式。肖特基對管有三種pin引出方式:共陰極(兩管負極相連)、共陽極(兩管正極相連)、串聯(一個二極管正極與另一個二極管負極相連)。

　　表面封裝肖特基二極管有多種封裝形式，如單管型、雙管型和三管型，引腳引出方式有~19種。

　　肖特基二極管的優勢

　　SBD的主要優勢包括兩個方面:

　　1)由于肖特基勢壘的高度低于PN結勢壘，其正向導通和正向壓降低于PN結二極管(低0.2V左右)。

　　2)因為SBD是多數載流子傳導器件，所以不存在少數載流子壽命和反向恢復問題。SBD的反向恢復時間只是肖特基勢壘電容的充放電時間，與PN結二極管的反向恢復時間完全不同。由于SBD的反向恢復電荷很小，開關速度很快，開關損耗很小，特別適合高頻應用。

　　肖特基二極管的缺點

　　肖特基二極管的缺點是反向偏置低，反向漏電流高。比如硅和金屬制成的肖特基二極管，其額定耐受電壓只有50V，而反向漏電流具有正溫度特性，隨著溫度的升高往往會迅速增大。因此，在實際設計中應注意熱失控的隱患。為了避免上述問題，實際使用中肖特基二極管的反向偏置電壓遠小于其額定值。當然，隨著工藝技術和肖特基二極管技術的進步，其反向偏置電壓的額定值也在提高。

　　肖特基二極管的重要參數

　　肖特基二極管應用廣泛，尤其是在開關電源中。在不同的應用中，需要考慮不同的因素，不同的器件有不同的性能。因此，在選擇肖特基二極管時，需要綜合考慮以下參數。

　　1.開啟電壓降VF

　　VF是二極管正向導通時二極管兩端的壓降，流過二極管的電流越大，VF越大；當二極管溫度較高時，VF較小。

　　2.反向飽和漏電流IR

　　IR指的是當二極管兩端施加反向電壓時，流經二極管的電流。肖特基二極管反向漏電流較大，應盡量選擇IR較小的二極管。

　　3.額定電流IF

　　指二極管長時間運行時，按允許溫升換算的平均電流值。

　　4.浪涌電流IFSM

　　允許流動的過量正向電流。不是正常電流，是瞬時電流，相當大。

　　5.反向峰值電壓VRM

　　即使沒有反向電流，只要反向電壓不斷升高，二極管遲早會損壞?？梢约拥姆聪螂妷翰皇撬矔r電壓，而是重復的正負電壓。因為交流電壓施加于整流器，所以其值是一個重要因素。反向峰值電壓VRM指的是可以施加以避免擊穿的反向電壓。目前肖特基的VRM值為150V V。

　　6.DC反向電壓VR

　　反向峰值電壓是重復施加的峰值電壓，VR是連續施加DC電壓時的值。對于DC電路，DC反向電壓對確定允許值和上限值非常重要。

　　7.工作頻率fM

　　由于PN結的結電容，當工作頻率超過一定值時，其單向導通性會變差。肖特基二極管的fM值很高，可以達到100GHz。

　　8.反向恢復時間Trr

　　當工作電壓由直流電壓變為反向電壓時，二極管工作的理想情況是能瞬間切斷電流。其實一般需要一點時間。決定電流切斷延遲的量是反向恢復時間。雖然直接影響二極管的開關速度，但不一定代表這個值小。也就是說，當二極管突然從導通狀態反向時，反向電流從大IR衰減到近IR。當大功率開關管工作在高頻開關狀態時，這個指標非常重要。

　　9.耗散功率p

　　當電流流過二極管時，它會吸收熱量并提高其溫度。實際上，外部散熱對p也有很大影響，具體來說，二極管兩端的電壓乘以流過的電流和反向恢復損耗。

　　肖特基二極管在開關電源中的應用

　　開關電源由高頻變壓器、高頻電容、高背壓大功率晶體管、功率整流二極管、控制IC等主要元件組成。次級整流二極管作為耗能元件，損耗高(約占功耗的30%)，發熱量大。它的選擇對于電源的整體效率和可靠性是一個非常關鍵的因素，這就要求整流二極管在高速大電流工作條件下，應具有正向壓降VF小、反向漏電流IR小、恢復時間Trr短的特性。

　　肖特基二極管是低壓大電流高頻整流的最佳選擇(此時由于其反向耐壓低)，常用作5V、12V、15V的整流輸出管。(比如電腦電源的+5V輸出多采用SR3040，+12V輸出采用SR1660)。此外，肖特基二極管的正向壓降VF和結溫TJ呈現負溫度系數，因此用其制成的開關電源具有高效率、低溫升、低噪聲和高可靠性。

　　以下是具體應用中應該注意的問題:1。肖特基二極管的選擇應根據開關電源的電壓VO、電流IO、散熱、負載、安裝要求和要求的溫升來確定。

　　一般的設計，要留一定的余量。比如VR只使用其額定值的80%以下(特殊情況下可以控制在50%以下)，IF使用其額定值的40%以下。

　　在單端反激式開關電源中，假設一個乘積:輸入電壓VIMAX=350VDC，輸出電壓VO=5V，電流IO=1A。如圖所示。

　　根據計算公式，整流二極管的反向電壓VR和正向電流IF需要滿足以下條件:

　　VR≥2VI×NS/NP

　　IF≥2IO/(最大1θ)

　　其中包括:

　　NS/NP是變壓器的次級和初級匝數比。

　　θMAX為占空比。

　　假設NS/NP=1/20，θMAX=0.35。

　　則VR≥2×350/20=35(V)

　　IF≥2×1/(1-0.35)=3(A)

　　這樣我們可以參考SR340或者1N5822。如果產品是風扇冷卻的，管道可以保持較小的余量。TO220和TO3P封裝的管子可以是全封裝的，也可以是半封裝的，要根據具體情況來選擇。

　　半封裝管的散熱比全封裝管好，但要注意它的散熱器是和中間引腳連接的。

　　如果負載是容性的，建議再留出20%的余量。

　　注意功率肖特基二極管的散熱和安裝形式，明確產品是自然冷卻還是風扇冷卻，將燈管安裝在容易通風散熱的地方，提高產品的可靠性。應在TO-220和TO-3P管道和散熱器之間添加導熱硅脂，以確保管道和散熱器之間的良好接觸。DO-41和DO-201AD包裝管可垂直安裝、水平安裝和架空安裝，根據實際情況確定。

　　2.肖特基二極管RC補償網絡的正確選擇——RC緩沖器由于高頻變壓器的漏電感與管的結電容在關斷時形成諧振電路，可導致瞬時過電壓振蕩。因此，需要在電源輸出中設置RC緩沖器，以保護管道的安全。此外，RC網絡還可以降低輸出噪聲，減少管道的熱量消耗，提高產品的效率和可靠性。如上圖所示。

　　緩沖器的選擇原則是使緩沖器有效，損失最小。以下是參考公式。

　　R=√(Li/Cj)/n

　　式中:Li為變壓器漏電感(μH)

　　CJ是電子管的結電容(PF)。

　　n是原邊和副邊的匝數比(NP/NS)

　　電容c可以從0.01到0.1μF任意取值，具體數值已經通過實驗確定。

　　對于VO=5V，r = 5.1ω，可以選擇0.5w和c = 0.01μ f。

　　盡量選擇IR小的肖特基二極管。

　　IR小的燈管熱耗低，同樣情況下，應選擇IR小的燈管。

　　PCB設計時，燈管和散熱器應盡可能遠離電解電容等熱敏器件。從而延長產品的使用壽命。

　　焊管的焊墊要足夠大，焊接要牢固，以免熱應力脫焊。

　　肖特基二極管一旦選定，就要在產品輸入輸出不良的情況下，通過模擬實驗測量其溫升和工作波形，確保各項指標不超過其極限參數。