肖特基二极管(Schottky Barrier Diode,简称SBD)的内部结构相对复杂,但主要由以下几个关键部分组成:
一、基本构成元素
肖特基二极管的整体结构由金属和N型半导体组成,具体包括以下部分:
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阳极:
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阳极金属:通常由金、银、铝、钼等贵金属或其合金制成,作为阻挡层。
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二氧化硅(SiO2)电场消除材料:用于消除边缘区域的电场,提高二极管的反向耐压值。
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阴极:
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N-外延层:由低掺杂的N型半导体材料(如砷化镓、硅等)构成,作为肖特基势垒形成的主要区域。
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N型硅基片:提供稳定的半导体基底,支撑整个结构。
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N+阴极层:高掺杂的N型半导体层,用于减小阴极接触电阻。
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阴极金属:与N+阴极层相连,提供与外部电路的连接点。
二、肖特基势垒的形成
在N型基片和阳极金属之间,由于金属和半导体之间的功函数差异,会形成肖特基势垒。这个势垒是肖特基二极管具有整流特性的关键所在。当外加电压作用于肖特基二极管时,势垒的宽度和高度会发生变化,从而影响二极管的导电性能。
三、工作原理
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正向偏置:当阳极接电源正极,N型基片接电源负极时,肖特基势垒层变窄,其内阻变小,允许电流从阳极流向阴极,形成正向电流。
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反向偏置:当阳极接电源负极,N型基片接电源正极时,肖特基势垒层变宽,其内阻变大,阻止电流从阴极流向阳极,但会有少量的漏电流存在。
四、封装形式
肖特基二极管主要有两种封装形式:
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有引线封装:通过引线与外部电路相连,适用于需要较大安装空间的场合。
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表面安装(贴片式):体积小、重量轻、安装方便,适用于高密度集成的电子设备中。
综上所述,肖特基二极管的内部结构通过精心设计的金属和半导体层组合,形成了具有整流特性的肖特基势垒。这种结构使得肖特基二极管在高频、低压、大电流的应用场合中具有独特的优势。