肖特基二极管技术与结构

肖特基二极管由金属到N结构成，而不是由PN半导体结构成。肖特基二极管也称为热载流子二极管，其特点是开关时间快(反向恢复时间短)、正向压降低(金属硅结通常为0.25V至0.4V)和低结电容。

7.1肖特基二极管技术与结构

肖特基二极管的基本结构和技术可能看起来非常简单明了。虽然早期的肖特基二极管非常简单，但已经开发出基本技术，使小信号和功率整流二极管能够使用针对每种应用优化的技术。如今，许多二极管都包含保护环和其他改进要素，这些要素在很大程度上提高了各个领域的性能。

7.1.1基本肖特基二极管结构

肖特基二极管的基础是金属半导体界面，可以通过多种方式创建。最简单的是点接触二极管，其中金属线压在干净的 N 型半导体表面上。这种制造方法今天仍然偶尔使用，因为它便宜，但不是特别可靠和可重复。事实上，所形成的二极管可以是肖特基势垒二极管，也可以是标准的 PN 结，这取决于导线和半导体接触的方式以及最终形成过程的方式。

图：点接触肖特基二极管

早期的?Cat's Whisker 无线探测器是用这种方式制造的，虽然使用的是天然矿物晶体，但使用这些探测器发现，必须仔细定位导线以获得最佳效果，一段时间后性能会下降，并且会出现新的需要晶须的位置。

不用说，这些早期的技术如今并没有被广泛使用。其他更先进和更可靠的肖特基二极管技术和结构用于当前制造。

7.1.2真空沉积肖特基二极管结构

基本的肖特基二极管制造已经取代了早期的点接触二极管，一种流行的技术是在半导体表面真空沉积金属。这种肖特基二极管技术比早期技术所能获得的结果要好得多。

图：沉积金属肖特基二极管结构

这种肖特基二极管结构非常基本，比实际实用更图解。然而，它确实展示了肖特基二极管的基本金属半导体技术，这是其运行的关键。

7.1.3带保护环的肖特基二极管结构

简单沉积金属二极管技术的问题之一是在金属化区域的边缘周围会出现击穿效应。这是由存在于板边缘周围的高电场引起的。还注意到泄漏效应。

为了克服这些问题，使用扩散工艺制造的 P+ 半导体保护环与边缘周围的氧化物层一起使用。在某些情况下，可以使用金属硅化物代替金属。

这种形式的肖特基二极管结构中的保护环，在瞬态事件期间的大量反向电流损坏肖特基结之前，驱动该区域进入雪崩击穿而工作。

图：带保护环的肖特基二极管技术

这种形式的肖特基二极管技术特别适用于电压可能很高且击穿问题更大的整流二极管。它甚至可以用于一些射频肖特基二极管。

7.1.4肖特基二极管制造过程

肖特基二极制造过程中有许多有趣的地方。制造过程中最关键的要素是确保金属与半导体表面紧密接触的清洁表面，这是通过化学方法实现的。金属通常通过使用蒸发或溅射技术在真空中沉积。然而，在某些情况下，化学沉积获得了一些青睐，并且已经使用了实际电镀，尽管它通常无法控制到所需的程度。

当使用硅化物代替纯金属触点时，这通常是通过沉积金属然后热处理得到硅化物来实现的。该工艺的优点是反应使用表面硅，实际在结表面下方传播，硅不会暴露于任何污染物。整个肖特基结构的另一个优点是它可以使用相对低温的技术制造，并且通常不需要杂质扩散所需的高温步骤。

肖特基二极管以多种形式用于许多不同的应用。显然，用于信号应用的那些封装要小得多，如今通常采用 SMT 封装。那些用于电源应用的器件采用更大的封装，通常可以用螺栓固定在散热器上。

随着对这种二极管的需求不断增长，肖特基二极管技术取得了显着进步。有趣的是，肖特基二极管技术能够以其他二极管无法做到的方式同时满足极低电流和高电流应用的需求。

审核编辑：汤梓红