肖特基二极管是低导通电压应用的最佳选择吗？
根据热离子发射模型，纯肖特基势垒存在一个正向压降、并随着势垒高度的减小而减小，而反向恢复电流则随着势垒高度的减少呈指数上升，因此，势垒的高度需要优化，从而减少在特定场合中正向和反向功率耗散之和。
但是，从使用肖特基二极管的角度看，人们很少去寻找正向和反向功率耗散的最小值，而是通常只在乎正向导通压降的最小值，却很少关心反向恢复电流值。我们必须知道在选择最佳器件过程中肖特基二极管是如何应用的。
低压场合
在低压大功率场合。选用的肖特基二极管通常耐压低于25V，其正向导通损耗在整个功率损耗中仍占绝大部分。最常用的场合是在开关电源中，我们知道减少4mV的正向压降可以减少大约1%的导通损耗。因此。在这种场合下。器件通常具有低的势垒高度(低于0.74V)和高掺杂浓度、薄的外延漂移层。这就导致器件具有低导通压降，高但可以接受的反向恢复电流。
中大功率场合
另一方面。在大功率场合，使用高压肖特基二极管(VRRM从45伏到150伏)，其反向功率损耗和正向导通损耗差不多，甚至还要高。不过，大多数使用者通常不考虑低反向恢复电流，而是一味地追求低的正向压降。
具有理想动态性能的二极管
除了正向和反向功率损耗、还有第三个量但很难去量化，然而实验表明它对正向压降是有影响的。
假设这个量是由实际肖特基二极管的动态性能和开关损耗引起的。由于它发生的时间很短，只有几个纳秒，因此只能通过比较昂贵的测量设备进行测试，而且它们之间相关的微小差异也不明显。
就动态性能而言，肖特基二极管可以看作是理想二极管并联一个结电容，考虑到它的开关特性，理想二极管可以看成是一个纯多数载流子元件(n区域只有电子)，当电流过零，二极管从正向导通状态转换到反向阻断状态时，理想二极管可以完全忽略先前的导通状态和一旦电流过零时引起的反向阻断电压。
快恢复PN结型二极管
同理想二极管相比。PN结二极管和其他少数载流子器件一祥，当电流过零后仍然会“记住”先前的导通状态。这是因为注入少数载流子(N区的空穴)将会随着少数载流子的寿命t呈指数衰减或者由反向恢复电流抽走。PN二极管在电流过零后又恢复了其反向阻断能力，当把寿命抑制物质(金或铂)扩散到N区或者将二极管芯片暴露在辐射环境下时、少数载流子寿命会减小。
实际肖特基二极管
实际肖特基二极管也会通过它的势垒注入少数载流子。尽管它的数量很少。这种现象被称为外延层调节。这种注入会随着势垒高度、电压、正向电流密度、结温的增加而增加。
由于上述提到的测量技术上的困难，我们对实际肖特基二极管的关断特性进行了仿真。图1中，给出了一种耐压为100V，有源区域为0.323cm2肖特基二极管的电压和电流时间曲线。预置的工作条件为正向电流50A，300A/μs换向，反向偏置电压为25V，结温为25℃。这里我们列举了三种不同的材料。它们的势垒高度分别为0.74，0.8和0.86eV，关断能量分别为0.86，1.0和2.3μW。仿真模型清楚地说明、导通状态结束后、N型掺杂外延层中剩余的少数载流子决定了LC电路微分方程一般解的初始条件，其中LC电路是由关断感应线圈，结电容和25V的强制恢复电压偏置组成。由于实际肖特基二极管在换向后阻断恢复电压具有一个延迟性，而且会随着势垒高度的增加而增加，因此谐振电路就会产生一个反向恢复电流(大于换向关断的斜率乘以LC的均方根)，还会产生一个额外的恢复电压(大于两倍的驱动恢复电压)，一个硬启动和过高的dv/dt(大于驱动恢复电压除以LC的均方根)。当势垒高度增加时，动态参数的超调和关断损耗会更加明显。
但是这个理论对于耐压为80V的实际肖特基二极管而言并不适用。我们考虑到实际的正向压降实际势垒电压和外延漂移层电压之和。当管子耐压增加时，后者的作用流不可忽视了。
另一方面，由于势垒高度和耐压的增加，外延层调制增加会降低外延漂移层的阻抗和正向压降。这个降低比实际势垒电压的增加还要显著，如图2所示。我们以室温下100V，232A/cm2的管子为例；(1)正向压降最低为0.78V，势垒高度最高(0.86eV)，它的动态特性最差；(2)正向压降高(0.8V)，势垒高度低(0.74eV)的管子具有最好的动态性能。因此具有最低正向压降的80V实际肖特基二极管并不是速度最快的。
对于一个电路设计而言，不考虑理想二极管并联一个结电容带来的动态性能和对应开关损耗的问题比单纯大的恢复电流更加不利。实际上，势垒高度为0.74eV的二极管、其反向恢复电流大约是势垒高度为0.86eV的25倍。超过额定值以后，呈指数上升的反向恢复电流将变得不能接受。但是这也与不同的应用场合有关。
我们的目的是提供固定的势垒电压(在0.66eV和0.86eV之间)的元器件，来满足特定的应用场合和顾客的需要。
上一篇：基于肖特基二极管的大功率微波整流电路设计
下一篇：碳化硅肖特基二极管SIC-SBD技术发展