肖特基二极管构造符号及特性说明

肖特基二极管是一种金属 - 半导体二极管，具有低正向压降和非常快的开关速度

肖特基二极管是另一种类型的半导体二极管但其优势在于它们的正向压降远低于传统硅pn结二极管的正向压降。

肖特基二极管具有许多有用的应用，包括整流，信号调理和开关通过TTL和CMOS逻辑门主要是由于它们的低功耗和快速的开关速度。 TTL肖特基逻辑门由出现在其逻辑门电路代码中某处的字母LS标识，例如， 74LS00。

PN结二极管通过将p型和n型半导体材料连接在一起形成，使其可用作整流器件，我们已经看到当正向偏置时耗尽区域大大减少，允许电流在正向流过它，当反向偏置时，耗尽区域阻塞电流增加。

动作使用外部电压偏置pn结以使其正向或反向偏置，分别减小或增加结势垒的电阻。因此，典型的pn结二极管的电压 - 电流关系（特性曲线）受结的电阻值的影响。请记住，pn结二极管是非线性器件，因此其直流电阻会随着偏置电压和通过它的电流而变化。

正向偏置时，通过结的导通直到外部偏置才开始电压达到“拐点电压”，此时电流迅速增加;对于硅二极管，正向导通所需的电压约为0.65至0.7伏，如图所示。

PN结二极管IV特性

对于实际的硅结二极管，这种拐点电压可以在0.6到0.9伏特之间，具体取决于它的掺杂方式在制造期间，以及该器件是小信号二极管还是更大的整流二极管。标准锗二极管的拐点电压低约0.3伏，因此更适合小信号应用。

但还有另一种类型的整流二极管具有小的拐点电压以及称为肖特基势垒二极管的快速开关速度，或者仅仅是“肖特基二极管”。肖特基二极管可用于许多与传统pn结二极管相同的应用，并具有许多不同的用途，特别是在数字逻辑，可再生能源和太阳能电池板应用中。

肖特基二极管

与由一片P型材料和一片N型材料形成的传统pn结二极管不同，肖特基二极管使用结合到N型半导体的金属电极构造。由于它们是在其结的一侧使用金属化合物并且在另一侧使用掺杂的硅构造的，因此肖特基二极管没有耗尽层并且被归类为单极器件，这与作为双极器件的典型pn结二极管不同。

用于肖特基二极管结构的最常见的接触金属是“硅化物”，它是一种高导电硅和金属化合物。该硅化物金属 - 硅接触具有相当低的欧姆电阻值，允许更多的电流流动，从而在导电时产生大约<ΔV| <0.4V 的正向电压降。不同的金属化合物会产生不同的正向压降，通常在0.3到0.5伏之间。

肖特基二极管构造和符号

上面显示了肖特基二极管的简化结构和符号，其中轻掺杂的n型硅半导体与金属电极连接以产生所谓的“金属 - 半导体结”。 ms结的宽度取决于所使用的金属和半导体材料的类型，但是当正向偏置时，电子从n型材料移动到金属电极，允许电流流动。因此，通过肖特基二极管的电流是多数载流子漂移的结果。

由于没有p型半导体材料，因此没有少数载流子（空穴），当反向偏置时，二极管导通非常与传统的pn结二极管一样，快速地改变阻断电流。因此，对于肖特基二极管，可以非常快速地响应偏置变化并演示整流二极管的特性。

如前所述，肖特基二极管导通并开始导通时的拐点电压电压水平低于其pn结等效电压，如下列IV特性所示。

肖特基二极管IV特性

正如我们所看到的，金属半导体肖特基二极管IV特性的一般形状与标准pn结二极管非常相似，除了拐角或拐点电压ms-junction二极管开始导通电压低得多，约为0.4伏。

由于这个较低的值，硅肖特基二极管的正向电流可能比典型的pn结的正向电流大很多倍。二极管，取决于所用的金属电极。请记住，欧姆定律告诉我们功率等于伏特乘以安培数（P = V * I），因此对于给定的二极管电流， I D 会产生较小的正向压降这种较低的功率损耗使得肖特基二极管成为低压和大电流应用的理想选择，例如正向电压的太阳能光伏电池板，这种低功率损耗使其成为低压和高电流应用的理想选择。

，（ V F ）在标准pn结二极管上下降会产生过热效应。但是，必须注意的是，肖特基二极管的反向漏电流（ I R ）通常远大于pn结二极管。

但请注意，如果IV特性曲线显示更线性的非整流特性，则它是欧姆接触。欧姆接触通常用于将半导体晶片和芯片与外部连接引脚或系统的电路连接。例如，将典型逻辑门的半导体晶圆连接到其塑料双列直插（DIL）封装的引脚。

同样由于肖特基二极管采用金属对半导体制造结，它往往比具有类似电压和电流规格的标准pn结硅二极管略贵。例如，1.0安培1N58xx肖特基系列与通用1N400x系列相比。

逻辑门中的肖特基二极管

肖特基二极管在数字电路中也有很多用途，并且被广泛使用在肖特基晶体管 - 晶体管逻辑（TTL）数字逻辑门和电路中，由于其更高的频率响应，更短的开关时间和更低的功耗。在需要高速开关的地方，基于肖特基的TTL是显而易见的选择。

不同版本的肖特基TTL都具有不同的速度和功耗。在其结构中使用肖特基二极管的三个主要TTL逻辑系列如下：

肖特基二极管钳位TTL（S系列） -Schottky “S”系列TTL（74SXX）是原始二极管 - 晶体管DTL和晶体管 - 晶体管74系列TTL逻辑门和电路的改进版本。肖特基二极管放置在开关晶体管的基极 - 集电极结点上，以防止它们饱和并产生传播延迟，从而实现更快的操作。

低功耗肖特基（LS系列） - 74LSXX系列TTL的晶体管开关速度，稳定性和功耗优于之前的74SXX系列。除了更高的开关速度外，低功耗肖特基TTL系列功耗更低，使74LSXX TTL系列成为许多应用的理想选择。

高级低功耗肖特基（ALS系列） - 用于制造二极管ms结的材料的进一步改进意味着与74ALSXX和74LS系列相比，74LSXX系列具有更短的传播延迟时间和更低的功耗。然而，作为一种新技术，内部设计比标准TTL更复杂，ALS系列稍贵一些。

肖特基钳位晶体管

所有以前的肖特基TTL栅极和电路都使用肖特基钳位晶体管来防止它们被硬驱动到饱和状态。

如图所示，肖特基钳位晶体管基本上是标准双极结型晶体管，其肖特基二极管并联连接在其基极 - 集电极结上。

当晶体管在其特性曲线的有源区正常导通时，基极 - 集电极结是反向偏置的，因此二极管反向偏置，允许晶体管作为普通的npn晶体管工作。然而，当晶体管开始饱和时，肖特基二极管变为正向偏置，并将集电极 - 基极结钳位至其0.4伏的拐点值，使晶体管不会出现硬饱和状态，因为任何过量的基极电流都会通过二极管分流。

防止逻辑电路开关晶体管饱和会大大降低传导延迟时间，使肖特基TTL电路成为触发器，振荡器和存储器芯片的理想选择。

肖特基二极管概述

我们在这里看到肖特基二极管也称为肖特基势垒二极管是一种固态半导体二极管，其中金属电极和n型半导体形成二极管ms-junction比传统的pn结二极管具有两大优势，更快的开关速度和更低的正向偏置电压。

金属对半导体或ms结的性能要低得多膝部电压通常为0.3至0.4伏特，而0.6至0的值。在标准硅基pn结二极管中看到9伏电压，用于相同的正向电流值。用于构造的金属和半导体材料的变化意味着碳化硅（SiC）肖特基二极管能够在正向压降低至0.2伏的情况下“导通”，肖特基二极管取代了许多用于较少使用的锗二极管需要低膝电压的应用。

肖特基二极管正在迅速成为低压，大电流应用中首选的整流器件，用于可再生能源和太阳能电池板应用。然而，与pn结等效相比，肖特基二极管的反向漏电流更大，反向击穿电压更低，约为50伏。

较低的导通电压，更快的开关时间和更低的功耗使得肖特基二极管在许多集成电路应用中非常有用，74LSXX TTL系列逻辑门是最常见的。

金属 - 半导体结也可以作为“欧姆接触”以及整流二极管工作将金属电极沉积在重掺杂（因而低电阻率）的半导体区域上。欧姆接触在两个方向上均等地传导电流，允许半导体晶片和电路连接到外部端子。