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肖特基二極管補補課-有點懵。。。

大學模電里面沒有肖特基二極管的內容,然而在實際工作中,肖特基二極管甚至比普通二極管用得還要多。

與此同時,肖特基二極管和PN結二極管的工作原理是完全不同的。

這節就來簡單說一說我對肖特基二極管工作原理的理解。

 肖特基二極管的工作原理

肖特基二極管,本質上就是金屬和半導體材料接觸的時候,在界面半導體處的能帶彎曲,形成了肖特基勢壘。

這個定義比較官方,估計看一眼就忘記了。

那么如何通俗理解呢?

其實就是金屬和半導體接觸的時候,電子會從半導體跑到金屬里面去。半導體失去電子,就會帶正電,形成空間電荷區(不可移動的正離子構成),這個空間電荷區,會阻止半導體的電子繼續向金屬移動,也就是說形成了肖特基勢壘。

當在這個勢壘上面加上正向電壓(金屬電壓>半導體電壓),那么半導體和金屬之間的勢壘就降低了。如此一來呢,電子就會從半導體流向金屬,從而形成正向電流。

反之,當加上反向電壓,勢壘被加大,電流基本為0,也就是說反偏截止了。

這,就是肖特基二極管的工作原理。

估計會有疑問:擴散不是從濃度高向濃度低的方向擴散?怎么會是金屬失去電子呢?金屬的自由電子那么多,搞錯了?

錯當然是沒錯,這個時候是不能用擴散來解釋的。

那怎么解釋呢?

這么理解吧,一個金屬塊,里面有很多自由電子,我們稱它們“自由”,說的是它們在這個金屬塊里面可以自由的移動,只有加一點點電壓,電子就能在金屬塊內運動。

但是如果想讓它們脫離金屬,飛到真空中去,這個應該是挺難的吧。難歸難,就有一個參數衡量到底有多難,那就是功函數。

功函數也叫逸出功,就是把電子從固體內部弄到外部去,所需的最少的能量。

事實表明,這個能量,金屬要比半導體(半導體稱為電子親合能)要大。所以,電子更難脫離金屬,而半導體相對容易一點。

因此,金屬與半導體搞到一起的時候,是金屬得到電子。

估計又有人說:話都讓你說了,PN結用濃度差擴散理論。

現在肖特基結,你又搞出個逸出功,得出另外一個結論,你長得帥,說什么都對?

雖然我長得不帥,但事實就是如此。

P型半導體,N型半導體,里面其實絕大多數都是硅原子,只是摻雜了少許雜質,它們的主要特性沒有變化,就是硅晶體。

因此,可以看作是同一種材料

金屬和半導體,它們完全是兩種材料,得失電子就要考慮逸出功。

其實,P型半導體和N型半導體,我們也是可以考慮逸出功的。只不過它們可以看作是一種材料,逸出功是一樣的,也就是沒有影響,所以一般也就不提了,主要考慮擴散作用了。

問題又來了:你說金屬與半導體接觸會形成肖特基二極管,那我們實際用的PN結二極管,焊接的兩個管腳是金屬導體吧,而里面又是半導體。

所以肯定有金屬和半導體接觸吧,怎么沒聽說形成了肖特基二極管?

這里呢,需要說明一下,金屬與半導體相接觸,并不是一定會形成二極管。

在N型半導體摻雜很高的時候,形成的勢壘會非常的薄,這時的電子呢,可以通過隧道效應直接就穿過這個薄的勢壘了。

這時候,這個勢壘就相當于是一個低阻值的電阻了,沒有二極管的整流特性。這種接觸稱為歐姆接觸。

而摻雜低的時候,形成的勢壘相對較寬,電子就不能因為隧道效應越過勢壘區了,這時候會形成二極管,這種金屬-半導體接觸就叫肖特基接觸。

肖特基二極管為什么速度快

都知道肖特基二極管比普通的二極管的速度更快,那為什么呢?

通過我們前面的文章知道,普通二極管的速度慢,其原因就是因為有反向恢復時間,而反向恢復時間是因為少數載流子的存儲作用導致的。

不清楚的話,可以點下面的鏈接再看看。

鏈接:二極管結電容和反向恢復時間都是怎么來的?

而從肖特基二極管的工作原理可以看出,它只有一種載流子,那就是電子,也是多子。

所以就不存在反向恢復時間了,或者說反向恢復時間很短吧。

有點兒懵?

我在寫這個文章的時候,也是看了不少。其中百度百科讓我有點兒懵,我給大家貼出來看看。

貴金屬中只有極少量的自由電子???

逗我呢?難道是我錯了?

結尾:

本文說了下我個人對肖特基二極管原理的理解,希望對同學們有所幫助。

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  • ruohan 2023-04-18 07:46
    一直沒有理解,二極管的反向恢復電流為什么在高頻電源整流線路種會造成反偏時候的電壓尖峰,給其并RC吸收,效果都不好, 我一度理解為這個恢復電流在二極管的等效電阻上面產生的壓降,才會有尖峰產生。
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  • dy-fstcICj3 2023-04-12 11:41
    感謝分享
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