肖特基二極管利用了肖特基，來(lái)對(duì)金屬或半導(dǎo)體接觸面上的反向電壓來(lái)進(jìn)行阻擋，從而讓電流進(jìn)行單向的傳導(dǎo)。與傳統(tǒng)的二極管不同，肖特基與PN結(jié)的結(jié)構(gòu)相比，存在很大的差異。快速恢復(fù)二極管，顧名思義是一種能夠快速恢復(fù)反向時(shí)間的半導(dǎo)體二極管，本文將從結(jié)構(gòu)、性能特點(diǎn)等方面，對(duì)肖特基二極管和快恢復(fù)二極管的區(qū)別進(jìn)行介紹。
肖特基二極管
它是具有肖特基特性的“金屬半導(dǎo)體結(jié)”的二極管。其正向起始電壓較低。其金屬層除鎢材料外，還可以采用金、鉬、鎳、鈦等材料。其半導(dǎo)體材料采用硅或砷化鎵。這種器件是由多數(shù)載流子導(dǎo)電的，所以，其反向飽和電流較以少數(shù)載流子導(dǎo)電的PN結(jié)大得多。由于肖特基二極管中少數(shù)載流子的存貯效應(yīng)甚微，所以其頻率響僅為RC 時(shí)間常數(shù)限制，因而，它是高頻和快速開(kāi)關(guān)的理想器件。其工作頻率可達(dá)100GHz。并且，MIS(金屬-絕緣體-半導(dǎo)體)肖特基二極管可以用來(lái)制作太陽(yáng)能電池或發(fā)光二極管。
結(jié)構(gòu)原理
綜上所述，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(dǎo)管整流管叫作肖特基整流管，近年來(lái)，采用硅平面工藝制造的鋁硅肖特基二極管也已問(wèn)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。
肖特基整流管僅用一種載流子(電子)輸送電荷，在勢(shì)壘外側(cè)無(wú)過(guò)剩少數(shù)載流子的積累，因此，不存在電荷儲(chǔ)存問(wèn)題(Qrr→0)，使開(kāi)關(guān)特性獲得時(shí)顯改善。其反向恢復(fù)時(shí)間已能縮短到10ns以內(nèi)。但它的反向耐壓值較低，一般不超過(guò)去時(shí)100V。因此適宜在低壓、大電流情況下工作。利用其低壓降這特點(diǎn)，能提高低壓、大電流整流(或續(xù)流)電路的效率。
快速恢復(fù)二極管
快恢復(fù)二極管是指反向恢復(fù)時(shí)間很短的二極管(5us以下)，工藝上多采用摻金措施，結(jié)構(gòu)上有采用PN結(jié)型結(jié)構(gòu)，有的采用改進(jìn)的PIN結(jié)構(gòu)。其正向壓降高于普通二極管(1-2V)，反向耐壓多在1200V以下。從性能上可分為快恢復(fù)和超快恢復(fù)兩個(gè)等級(jí)。前者反向恢復(fù)時(shí)間為數(shù)百納秒或更長(zhǎng)，后者則在100納秒以下。
肖特基二極管是以金屬和半導(dǎo)體接觸形成的勢(shì)壘為基礎(chǔ)的二極管，簡(jiǎn)稱肖特基二極管，具有正向壓降低(0.4—1.0V)、反向恢復(fù)時(shí)間很短(0-10納秒)，而且反向漏電流較大，耐壓低，一般低于150V，多用于低電壓場(chǎng)合。
肖特基二極管和快恢復(fù)二極管通常用于開(kāi)關(guān)電源。其區(qū)別是：前者的恢復(fù)時(shí)間比后者小一百倍左右，前者的反向恢復(fù)時(shí)間大約為幾納秒。前者的優(yōu)點(diǎn)還有低功耗、大電流、超高速。
快恢復(fù)二極管在制造工藝上采用摻金，單純的擴(kuò)散等工藝，可獲得較高的開(kāi)關(guān)速度，同時(shí)也能得到較高的耐壓。目前快恢復(fù)二極管主要應(yīng)用在逆變電源中做整流元件。
反向恢復(fù)時(shí)間
什么是反向恢復(fù)時(shí)間?當(dāng)外加二極管的電壓瞬間從正向轉(zhuǎn)到反向時(shí)，流經(jīng)器件的電流并不能相應(yīng)地瞬間從正向電流轉(zhuǎn)換為反向電流。此時(shí)，正向注入的少數(shù)載流子(空穴)被空間電荷區(qū)的強(qiáng)電場(chǎng)抽取，由于這些空穴的密度高于基區(qū)平衡空穴密度，因而在反向偏置瞬間，將產(chǎn)生一個(gè)遠(yuǎn)大于反向漏電流的反向電流，即反向恢復(fù)電流IRM。與此同時(shí)，符合過(guò)程的強(qiáng)化也在加速這些額外載流子密度的下降，直到基區(qū)中積累的額外載流子的完全消失，反向電流才下降并穩(wěn)定到反向漏電流。整個(gè)過(guò)程所經(jīng)歷的時(shí)間為反向恢復(fù)時(shí)間。
反向恢復(fù)時(shí)間trr的定義是：電流通過(guò)零點(diǎn)由正向轉(zhuǎn)換到規(guī)定低值的時(shí)間間隔。它是衡量高頻續(xù)流及整流器件性能的重要技術(shù)指標(biāo)。
快恢復(fù)、超快恢復(fù)二極管的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)
快恢復(fù)二極管的內(nèi)部結(jié)構(gòu)與普通二極管不同，它是在P 型、N 型硅材料中間增加了基區(qū)I，構(gòu)成P-I-N硅片。由于基區(qū)很薄，反向恢復(fù)電荷很小，不僅大大減小了trr值，還降低了瞬態(tài)正向壓降，使管子能承受很高的反向工作電壓。快恢復(fù)二極管的反向恢復(fù)時(shí)間一般為幾百納秒，正向壓降約為0.6V，正向電流是幾安培至幾千安培，反向峰值電壓可達(dá)幾百到幾千伏。超快恢復(fù)二極管的反向恢復(fù)電荷進(jìn)一步減小，使其trr可低至幾十納秒。
20A以下的快恢復(fù)及超快恢復(fù)二極管大多采用TO-220封裝形式。從內(nèi)部結(jié)構(gòu)看，可分成單管、對(duì)管(亦稱雙管)兩種。對(duì)管內(nèi)部包含兩只快恢復(fù)二極管，根據(jù)兩只二極管接法的不同，又有共陰對(duì)管、共陽(yáng)對(duì)管之分。幾十安的快恢復(fù)二極管一般采用TO-3P金屬殼封裝。更大容量(幾百安～幾千安)的管子則采用螺栓型或平板型封裝形式。
檢測(cè)方法
常規(guī)檢測(cè)方法
在業(yè)余條件下，利用萬(wàn)用表能檢測(cè)快恢復(fù)、超快恢復(fù)二極管的單向?qū)щ娦裕约皟?nèi)部有無(wú)開(kāi)路、短路故障，并能測(cè)出正向?qū)▔航怠Ｈ襞湟哉讱W表，還能測(cè)量反向擊穿電壓。
實(shí)例：測(cè)量一只超快恢復(fù)二極管，其主要參數(shù)為：trr=35ns、IF=5A、IFSM=50A、VRM=700V。將萬(wàn)用表?yè)苤罵×1檔，讀出正向電阻為6.4L，n=19.5L格。反向電阻則為無(wú)窮大。進(jìn)一步求得VF=0.03V/×19.5=0.585V。證明管子是好的。
注意事項(xiàng)：
有些單管，共三個(gè)引腳，中間的為空腳，一般在出廠時(shí)剪掉，但也有不剪的;
若對(duì)管中有一只管子損壞，則可作為單管使用;
測(cè)正向?qū)▔航禃r(shí)，必須使用R×1檔。若用R×1k檔，因測(cè)試電流太小，遠(yuǎn)低于管子的正常工作電流，故測(cè)出的VF 值將明顯偏低。在上面例子中，如果選擇R×1k檔測(cè)量，正向電阻就等于2.2k，此時(shí)n=9格。由此計(jì)算出的VF值僅0.27V，遠(yuǎn)低于正常值(0.6V);
快恢復(fù)二極管的恢復(fù)時(shí)間是200-500ns;
超快速二極管的恢復(fù)時(shí)間是30-100ns;
肖特基二極管的恢復(fù)時(shí)間是10ns 左右;
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