肖特基二極管由金屬到N結(jié)構(gòu)成，而不是由PN半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)成。肖特基二極管也稱為熱載流子二極管，其特點(diǎn)是開(kāi)關(guān)時(shí)間快(反向恢復(fù)時(shí)間短)、正向壓降低(金屬硅結(jié)通常為0.25V至0.4V)和低結(jié)電容。
7.1肖特基二極管技術(shù)與結(jié)構(gòu)
肖特基二極管的基本結(jié)構(gòu)和技術(shù)可能看起來(lái)非常簡(jiǎn)單明了。雖然早期的肖特基二極管非常簡(jiǎn)單，但已經(jīng)開(kāi)發(fā)出基本技術(shù)，使小信號(hào)和功率整流二極管能夠使用針對(duì)每種應(yīng)用優(yōu)化的技術(shù)。如今，許多二極管都包含保護(hù)環(huán)和其他改進(jìn)要素，這些要素在很大程度上提高了各個(gè)領(lǐng)域的性能。
7.1.1基本肖特基二極管結(jié)構(gòu)
肖特基二極管的基礎(chǔ)是金屬半導(dǎo)體界面，可以通過(guò)多種方式創(chuàng)建。最簡(jiǎn)單的是點(diǎn)接觸二極管，其中金屬線壓在干凈的 N 型半導(dǎo)體表面上。這種制造方法今天仍然偶爾使用，因?yàn)樗阋耍皇翘貏e可靠和可重復(fù)。事實(shí)上，所形成的二極管可以是肖特基勢(shì)壘二極管，也可以是標(biāo)準(zhǔn)的 PN 結(jié)，這取決于導(dǎo)線和半導(dǎo)體接觸的方式以及最終形成過(guò)程的方式。
圖：點(diǎn)接觸肖特基二極管
早期的?Cat's Whisker 無(wú)線探測(cè)器是用這種方式制造的，雖然使用的是天然礦物晶體，但使用這些探測(cè)器發(fā)現(xiàn)，必須仔細(xì)定位導(dǎo)線以獲得最佳效果，一段時(shí)間后性能會(huì)下降，并且會(huì)出現(xiàn)新的需要晶須的位置。
不用說(shuō)，這些早期的技術(shù)如今并沒(méi)有被廣泛使用。其他更先進(jìn)和更可靠的肖特基二極管技術(shù)和結(jié)構(gòu)用于當(dāng)前制造。
7.1.2真空沉積肖特基二極管結(jié)構(gòu)
基本的肖特基二極管制造已經(jīng)取代了早期的點(diǎn)接觸二極管，一種流行的技術(shù)是在半導(dǎo)體表面真空沉積金屬。這種肖特基二極管技術(shù)比早期技術(shù)所能獲得的結(jié)果要好得多。
圖：沉積金屬肖特基二極管結(jié)構(gòu)
這種肖特基二極管結(jié)構(gòu)非常基本，比實(shí)際實(shí)用更圖解。然而，它確實(shí)展示了肖特基二極管的基本金屬半導(dǎo)體技術(shù)，這是其運(yùn)行的關(guān)鍵。
7.1.3帶保護(hù)環(huán)的肖特基二極管結(jié)構(gòu)
簡(jiǎn)單沉積金屬二極管技術(shù)的問(wèn)題之一是在金屬化區(qū)域的邊緣周圍會(huì)出現(xiàn)擊穿效應(yīng)。這是由存在于板邊緣周圍的高電場(chǎng)引起的。還注意到泄漏效應(yīng)。
為了克服這些問(wèn)題，使用擴(kuò)散工藝制造的 P+ 半導(dǎo)體保護(hù)環(huán)與邊緣周圍的氧化物層一起使用。在某些情況下，可以使用金屬硅化物代替金屬。
這種形式的肖特基二極管結(jié)構(gòu)中的保護(hù)環(huán)，在瞬態(tài)事件期間的大量反向電流損壞肖特基結(jié)之前，驅(qū)動(dòng)該區(qū)域進(jìn)入雪崩擊穿而工作。
圖：帶保護(hù)環(huán)的肖特基二極管技術(shù)
這種形式的肖特基二極管技術(shù)特別適用于電壓可能很高且擊穿問(wèn)題更大的整流二極管。它甚至可以用于一些射頻肖特基二極管。
7.1.4肖特基二極管制造過(guò)程
肖特基二極制造過(guò)程中有許多有趣的地方。制造過(guò)程中最關(guān)鍵的要素是確保金屬與半導(dǎo)體表面緊密接觸的清潔表面，這是通過(guò)化學(xué)方法實(shí)現(xiàn)的。金屬通常通過(guò)使用蒸發(fā)或?yàn)R射技術(shù)在真空中沉積。然而，在某些情況下，化學(xué)沉積獲得了一些青睞，并且已經(jīng)使用了實(shí)際電鍍，盡管它通常無(wú)法控制到所需的程度。
當(dāng)使用硅化物代替純金屬觸點(diǎn)時(shí)，這通常是通過(guò)沉積金屬然后熱處理得到硅化物來(lái)實(shí)現(xiàn)的。該工藝的優(yōu)點(diǎn)是反應(yīng)使用表面硅，實(shí)際在結(jié)表面下方傳播，硅不會(huì)暴露于任何污染物。整個(gè)肖特基結(jié)構(gòu)的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是它可以使用相對(duì)低溫的技術(shù)制造，并且通常不需要雜質(zhì)擴(kuò)散所需的高溫步驟。
肖特基二極管以多種形式用于許多不同的應(yīng)用。顯然，用于信號(hào)應(yīng)用的那些封裝要小得多，如今通常采用 SMT 封裝。那些用于電源應(yīng)用的器件采用更大的封裝，通常可以用螺栓固定在散熱器上。
隨著對(duì)這種二極管的需求不斷增長(zhǎng)，肖特基二極管技術(shù)取得了顯著進(jìn)步。有趣的是，肖特基二極管技術(shù)能夠以其他二極管無(wú)法做到的方式同時(shí)滿足極低電流和高電流應(yīng)用的需求。
審核編輯：湯梓紅