• 肖特基二極管和PN結二極管的工作原理

    2021-05-12

    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。

    2.jpg

    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。

    4.jpg

    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。

    5.jpg

    而金屬和半導體,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。

    6.jpg

    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。

    7.jpg

    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。

    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。


    在線客服
  • 丰满老女人a片_亚洲av无码专区种子下载_男人j进女人下面好紧动态图_永久免费a片在线观看全网站