二极管有若干种不同的形状和特点,从微小型玻璃封装齐纳二极管到大型整流二极管PUK模块。肖特基二极管在这一范围中处于中间位置。那么肖特基有什么特别之处呢?
一般来说,二极管可具备许多常见的参数,因此,作为参考,我们可以将肖特基二极管与“标准”二极管进行比较,也就是极其常见的硅P-N结整流二极管;如1N400x。
肖特基二极管因其独特的结构而得名。正是这种结构赋予了它独特的特能。
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结构
肖特基二极管的结构与硅P-N结二极管有所不同。肖特基二极管使用的是键合到N型掺杂材料中的单层薄金属,而不是双层掺杂半导体材料。这种金属与N型半导体层叠的组合也称为M-S结(金属-半导体结),而这两种材料的会聚则称为肖特基势垒,二者皆以华特‧H‧肖特基(WalterH. Schottky)的名字来命名。这种金属可以是贵金属中的任何一种(如铂、钨、金等),具体取决于厂商的绝密配方。
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特性
肖特基势垒具有一些独特的特性,使该二极管成为某些应用的理想之选。与P-N结相比,M-S结产生的电子耗尽区更窄。这使得肖特基二极管具有以下优点:
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低正向电压
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正向偏压时,肖特基二极管只需0.3-0.4 伏即可开始导通,而P-N结则需要0.6-0.7伏。这在必须节能的应用中非常有益,如电池驱动和太阳能电池应用。
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借助低正向电压的优势,肖特基二极管可以有效地保护敏感器件不受过电压的影响。
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高速开关
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低噪声
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性能优势
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与类似规格的P-N结二极管相比,肖特基二极管在高功率应用中的功耗更低且散热效率更高。
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漏电流
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并非每个二极管都是完美无缺的,在反向偏压时,二极管可能会出现漏电流的情况。与P-N结二极管相比,肖特基二极管的耗尽区较窄,因此容易产生高漏电流。
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反向电压较低
- 由于耗尽区较窄,与P-N结二极管相比,肖特基二极管无法承受高反向电压;肖特基二极管的电压范围在50V以内,而P-N结的电压范围通常从500V至上千伏不等。
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应用
肖特基势垒的独特特性使其可广泛应用于大量电气和电子电路。举几个最为典型的例子:
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电压箝位——由于肖特基二极管的正向电压较低,因此常被用于保护器件免受过电压或反向电压的影响,只需将电压箝位到简单的电压轨中即可,有时称为轨至轨控制电路。
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高效阻塞二极管——同样由于正向电压较低,肖特基二极管还可用于光伏系统,有助于防止在产生的电量低于电池电压时通过太阳能电池放电。当太阳能电池全量生产时,肖特基二极管在电池充电过程中的开销很低。
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开关模式电源——得益于其效率高且恢复时间短,肖特基二极管常用于高效率电源和直流-直流电压转换器电路内。
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电池供电器件——如果低电压开销和高效率是关键考量因素,那么肖特基二极管就是不二之选。在电池供电的器件中,电压开销非常高,因此当需要阻塞二极管时,即可借助肖特基的低正向电压特点。有时候,肖特基二极管也不太用于电池供电的器件中:当它主要处于反向偏压状态时。因为与传统的P-N结二极管相比,肖特基二极管的漏电流会导致电池更快耗尽。
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