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肖特基二极管的应用以及原理

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肖特基二极管是一种半导体二极管,具有低正向压降和非常快的开关动作。“肖特基”一词来源于德国物理学家肖特基的名字,他首先描述了这种类型的二极管,肖特基二极管是通过形成金属-半导体结而不是标准二极管中的p-n结来构造的。这导致二极管具有较低的正向压降,与标准二极管相比,开关速度更快。肖特基二极管通常用于高频电路、电源和整流器应用中。它们还用作钳位二极管,以及在需要低正向压降的电路中用作保护二极管。
肖特基二极管应用
与其他二极管一样,肖特基二极管控制电路中电流的方向。这些器件就像电子世界中的单行道,只让电流从阳极流向阴极。然而,与标准二极管不同,肖特基二极管以其低正向电压和快速开关能力而著称。这使它们成为射频应用和任何具有低电压要求的电路的理想选择。肖特基二极管有多种用途,包括:
首先是电源整流。由于正向压降低,肖特基二极管可用于大功率应用。这些二极管会消耗更少的功率,并可能会减小散热器的尺寸,进而实现产品的小型化。
其次多个电源隔离供电。肖特基二极管还有助于在双电源设置中保持电源隔离,例如在一些应用中需要双电源供电,一般采用外部电源供电,当外部电源非预期断开后,此时需要板载电池供电,为了避免两个电源互相影响,此时就需要用肖特基二极管进行隔离,选肖特基二极管的原因就是电源供电电流一般较大,这样低正向压降可以降低二极管自身的功耗,从而减少散热,避免产品过热,其次是避免二极管自身压降导致的后端器件供电电压不足。
然后是太阳能电池。肖特基二极管具有较低的正向压降,有助于最大限度地提高太阳能电池的效率,它们还有助于保护电池免受反向充电。
最后就是嵌位。肖特基二极管也可以用作晶体管电路中的钳位保护器件,避免过压或欠压损坏被保护器件。
肖特基二极管的三种状态
典型的二极管通过p型和n型半导体以形成p-n结。在肖特基二极管中,金属取代了p型半导体。当金属与n型半导体结合时,会形成m-s结。该结称为肖特基势垒。肖特基势垒的行为会有所不同,具体取决于二极管是处于无偏置、正向偏置还是反向偏置状态。
无偏置状态
在无偏置状态下,自由电子将从n型半导体移动到金属以建立平衡。这种电子流动产生了负离子和正离子相结合的肖特基势垒。此时自由电子将需要更大的能量来克服这一势垒障碍。
正向偏置状态
将电源的正极连接到金属端,将电源的负极连接到n型半导体,从而产生正向偏置状态。在这种状态下,如果施加的电压大于0.2伏,电子可以穿过势垒区从n型区移动到到金属区。
反向偏置状态
将电池的负极连接到金属,将正极连接到n型半导体将产生反向偏置状态。这种连接扩大了肖特基势垒区并阻止了电流的流动。需要注意的是,如果反向偏置电压继续增加,这最终会击穿势垒。这样做会使电流反向流动并可能损坏器件。

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