肖特基、快恢復二極管及TVS
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肖特基整流管的結(jié)構(gòu)原理與PN結(jié)整流管有很大的區(qū)別通常將PN結(jié)整流管稱作結(jié)整流管，而把金屬-半導管整流管叫作肖特基整流管，采用硅平面工藝制造的鋁硅肖特基二極管也已問世，這不僅可節(jié)省貴金屬，大幅度降低成本，還改善了參數(shù)的一致性。SBD具有開關頻率高和正向壓降低等優(yōu)點，但其反向擊穿電壓比較低，大多不高于60V，最高僅約100V，以致于限制了其應用范圍。像在開關電源(SMPS)和功率因數(shù)校正(PFC)電路中功率開關器件的續(xù)流二極管、變壓器次級用100V以上的高頻整流二極管、RCD緩沖器電路中用600V~1.2kV的高速二極管以及PFC升壓用600V二極管等，只有使用快速恢復外延二極管(FRED)和超快速恢復二極管(UFRD)。
UFRD的反向恢復時間Trr也在20ns以上，根本不能滿足像空間站等領域用1MHz~3MHz的SMPS需要。即使是硬開關為100kHz的SMPS，由于UFRD的導通損耗和開關損耗均較大，殼溫很高，需用較大的散熱器，從而使SMPS體積和重量增加，不符合小型化和輕薄化的發(fā)展趨勢。因此，發(fā)展100V以上的高壓SBD，一直是人們研究的課題和關注的熱點。近幾年，SBD已取得了突破性的進展，150V和 200V的高壓SBD已經(jīng)上市，使用新型材料制作的超過1kV的SBD也研制成功，從而為其應用注入了新的生機與活力。
肖特基二極體最大的缺點是其反向偏壓較低及 反向漏電流偏大，像使用硅及金屬為材料的肖特基二極體，其反向偏壓額定耐壓最高只到 50V，而反向漏電流值為正溫度特性，容易隨著溫度升高而急遽變大，實務設計上需注意其熱失控的隱憂。為了避免上述的問題，肖特基二極體實際使用時的反向偏壓都會比其額定值小很多。不過肖特基二極體的技術也已有了進步，其反向偏壓的額定值最大可以到200V。新型高壓SBD的結(jié)構(gòu)和材料與傳統(tǒng)SBD是有區(qū)別的。傳統(tǒng)SBD是通過金屬與半導體接觸而構(gòu)成。金屬材料可選用鋁、金、鉬、鎳和鈦等，半導體通常為硅(Si)或砷化鎵(GaAs)。由于電子比空穴遷移率大，為獲得良好的頻率特性，故選用N型半導體材料作為基片。
肖特基二極管分為有引線和表面安裝(貼片式)兩種封裝形式。 采用有引線式封裝的肖特基二極管通常作為高頻大電流整流二極管、續(xù)流二極管或保護二極管使用。它有單管式和對管(雙二極管)式兩種封裝形式。肖特基對管又有共陰(兩管的負極相連)、共陽(兩管的正極相連)和串聯(lián)(一只二極管的正極接另一只二極管的負極)三種管腳引出方式。電子從半導體向金屬擴散運動的結(jié)果，形成空間電荷區(qū)、自建電場和勢壘，并且耗盡層只在N型半導體一邊(勢壘區(qū)全部落在半導體一側(cè))。勢壘區(qū)中自建電場方向由N型區(qū)指向金屬，隨熱電子發(fā)射自建場增加，與擴散電流方向相反的漂移電流增大，最終達到動態(tài)平衡，在金屬與半導體之間形成一個接觸勢壘，這就是肖特基勢壘。
1)由于肖特基勢壘高度低于PN結(jié)勢壘高度，故其正向?qū)?/span>門限電壓和正向壓降都比PN結(jié)二極管低(約低0.2V)。2)由于SBD是一種多數(shù)載流子導電器件，不存在少數(shù)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，完全不同于PN結(jié)二極管的反向恢復時間。由于SBD的反向恢復電荷非常少，故開關速度非?？?，開關損耗也特別小，尤其適合于高頻應用。但是，由于SBD的反向勢壘較薄，并且在其表面極易發(fā)生擊穿，所以反向擊穿電壓比較低。由于SBD比PN結(jié)二極管更容易受熱擊穿，反向漏電流比PN結(jié)二極管大。
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