1. 金属与半导体结的两种接触模式

金属与半导体结连结处会有两种接触模式

欧姆接触：

在金属与重掺杂的半导体连接处实现，特点是连接处 V-I 特性呈线性，最常见的例子半导体器件的管角引线。

肖特基接触：

出现在发生在特定的金属与轻掺杂的N型半导体之间。接触的地方的 V-I 特性呈类似PN结的特性。为了使费米能级对齐，电子会从费米能级（动能）较高的N区流金属制成的正极。N区离子不移动近而形成空间电荷区，内电场试图阻止中性区电子向正极的移动，形成肖特基势垒，利用这一特点形成的产品，就是我们今天要讨论的肖特基二极管。

2. 什么是肖特基二极管

肖特基二极管是由：金属（如铝、钼、镍等）+ N型半导体（硅或砷化镓…）形成的金属-半导体结Schottky Barrier。肖特基二极管的导通是依靠多数载流子（电子）越过势垒，没有少数载流子参与，其特点是：

1. 速度快，反向恢复性能优秀（没有少子载流子注入和储存，也就没有“要清空的电荷”。反向加压时电流几乎立刻停止，只存在极小的结电容放电电流）；
2. 正向压降较低（小电流器件常在 0.15V - 0.45V 之间）；
3. 反偏置漏电流相对PN结较大（漏电流是金属中的热激发电子向N区移动所产生少量的漏电流，其大小与金属的选择有关）；
4. 电容小，且随温度变化不大；
5. 对静电敏感。

3. 肖特基二极管的特性

我们以Vishay出品的一颗 100V 8A 的肖特基二极管SS8PH10为例，说明一下传统的200V一下肖特基二极管的特性。

从上面罗列的该产品的主要电参数，以及VF随温度变化的曲线，漏电流随温度变化曲线。我们可以发现肖特基二极管与普通二极管所不同的是：

1. 肖特基二极管的VF很低，在 8A 时只有 0.8V ，随着温度的升高，它的VF略有下降。
2. 肖特基二极管的漏电流在整个工作温度范围内变化比较大，在25℃的室温下漏电流不到一个微安，温度变化到125℃漏电流能变化到 300μA ，这都是工程师设计电路时要注意的地方！

4. 碳化硅肖特基二极管

传统肖特基二极管使用时最大的弱点就是它的耐压比较低，虽然有耐压 200V 及更高的产品，但是随温度升高，漏电流变得比较大，应用少。目前我们市场上已经很成熟的碳化硅制成的肖特基二极管，在这方面就很有优势。

SiC 作为半导体材料特性有很多优点：

• 允许最高结温高600c
• 同样的厚度比PN结耐压可以更高，在相同耐压前提下阻抗更低，效率更高
• 本征载流子密度小，承受高反向电压时漏电流小
• 具有相对高的ESD等级

碳化硅材料制作的肖特基二极管是现阶段最理想的高压二极管产品，我们以onsemi的一颗650V/8A 的SIC肖特基二极管FFSD0865B为例，说明一下高压SIC肖特基二极管的特性。

除了基本的性能外，SIC器件与传统器件的不同还体现在：

• 相同电路条件下，SIC器件的VF具有正温度特性；

• 漏电流随温度的变化相对缓和，并且总值比较低；

• SIC器件的ESD防护比普通器件高，高压器件本身比较结实。

5. 肖特基二极管对静电相对敏感

肖特基二极管本身对静电（ESD）是相对敏感的器件，原因是：整流特性来自金属与半导体接触时形成的Schottky Barrier；结区的厚度结区极薄；耗尽区窄，没有PN结中的耗尽层的缓冲或吸收；阳极金属层易烧蚀；所以承受ESD时（±2~8 k）结区易受损或击穿。

二极管受ESD损伤后，会导致器件表现出：

• 反向漏电流增大，最常见（从μA升至mA级）
• 反向击穿提前，例如原额定40 V，损坏后20 V即击穿
• 导通压降异常，正向压降变大或变小
• 完全短路，严重静电击穿导致金属层熔融

6. 使用注意事项

1. 设计中防止漏电流在高温下急剧上升发造成的热失效
2. 避免热失控（传统肖特基二极管正向VF随温度升高而降低，更易通过电流，温度更高，形成正循环）
3. 优选本身ESD等级高的器件，有ESD等级的器件：使用ESD保护器件例如双向TVS二极管。将一个电阻-电容串联网络并联在二极管两端，吸收高频的ESD能量并减缓电压的上升速率
4. 优化PCB布局设计： 缩短关键路径，尽可能缩短肖特基二极管及其相关回路的走线长度
5. 焊接温度要遵守Spec。
   1. 波峰焊，回流焊时：避免过快升温、冷却，否则会导致金属-半导体接触界面的热应力破坏；
   2. 手工焊时：过高的温度，过长的时间会损伤正极金属接触界面
6. 储存，生产及运输过程控制：整个生产流程中严格执行ESD防护规程。这是最重要的，也是容易被忽视的

肖特基二极管并不是传统意义上的 PN 结器件，而是由金属与 N 型半导体形成的肖特基势垒实现整流功能。正因为这种结构，它具备正向压降低、速度极快、几乎没有反向恢复电荷等显著优势，在高频、高效率电源中被广泛使用。你是否在电路设计中使用过肖特基二极管？它为你解决了哪些问题？欢迎在评论区分享你的经验！

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转载自CSDN-专业IT技术社区

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