肖特基二極管，又稱熱載流子二極管或肖特基勢壘二極管（Schottky Barrier Diode，縮寫為SBD），是一種基于金屬-半導體結（M-S結）的特殊二極管。其名稱來源于其發明者肖特基博士（Schottky），因其獨特的結構和優越的性能在電子電路中得到了廣泛應用。以下是對肖特基二極管的定義、結構及其特點的詳細闡述。

一、肖特基二極管的定義

肖特基二極管是一種基于金屬與半導體接觸形成的整流器件。它利用金屬與N型半導體之間的肖特基勢壘來實現整流功能，具有低正向壓降、高速開關、低噪聲和低功耗等顯著優點。肖特基二極管常用于高效率電源、直流-直流電壓轉換器、RF電路設計等領域，是現代電子電路中不可或缺的重要元件。

二、肖特基二極管的結構

肖特基二極管的結構與普通PN結二極管存在顯著差異，其主要由金屬層、肖特基勢壘層、N型半導體層以及可能的其他功能層（如電場消除層、外延層等）構成。以下是肖特基二極管結構的詳細解析：

1. 金屬層 ：肖特基二極管的金屬層通常由貴金屬如金、鋁、銀或鉑等制成。這些金屬具有良好的導電性和穩定性，能夠與N型半導體形成良好的接觸界面。金屬層的厚度和材質對肖特基二極管的性能有重要影響，不同的金屬和厚度組合會導致不同的勢壘高度和整流特性。
2. 肖特基勢壘層 ：肖特基勢壘層是金屬與N型半導體接觸后形成的特殊區域。當金屬與N型半導體接觸時，由于兩者的功函數不同，會在接觸界面處形成電子勢壘。這個勢壘阻礙了電子從半導體向金屬的流動，同時也限制了反向電流的大小。肖特基勢壘的高度和形狀決定了二極管的整流特性和正向壓降。
3. N型半導體層 ：N型半導體層是肖特基二極管中的載流子（電子）傳輸層。它通常由摻有磷、砷等雜質的硅或其他半導體材料制成。N型半導體中的自由電子濃度較高，能夠在外加電場的作用下定向移動形成電流。N型半導體層的摻雜濃度和厚度對肖特基二極管的性能有重要影響。
4. 其他功能層 ：根據具體的應用需求，肖特基二極管還可能包含其他功能層，如電場消除層、外延層等。這些功能層能夠進一步優化肖特基二極管的性能，如提高反向擊穿電壓、降低漏電流等。

三、肖特基二極管的結構特點

肖特基二極管的結構特點主要體現在以下幾個方面：

1. 金屬-半導體接觸 ：肖特基二極管采用金屬與半導體直接接觸的方式形成整流結構，這種接觸方式使得二極管具有更低的正向壓降和更快的開關速度。
2. 肖特基勢壘 ：肖特基勢壘是肖特基二極管實現整流功能的關鍵。它阻礙了電子從半導體向金屬的流動，同時也限制了反向電流的大小。肖特基勢壘的高度和形狀可以通過調整金屬和半導體的材質、厚度以及接觸界面的處理方式來進行優化。
3. 低功耗 ：由于肖特基二極管的正向壓降較低，因此在工作時產生的功耗也相對較低。這使得肖特基二極管在高效率電源和節能設備中得到了廣泛應用。
4. 高速開關 ：肖特基二極管具有極短的反向恢復時間（幾納秒級），能夠實現高速開關功能。這一特點使得肖特基二極管在高頻電路和開關電源中具有重要的應用價值。
5. 低噪聲 ：肖特基二極管的窄耗盡區特性使得其結電容較小，從而避免了嗡嗡聲和其他電容噪聲的產生。這使得肖特基二極管在RF電路設計中具有獨特的優勢。

四、肖特基二極管的封裝形式

肖特基二極管分為有引線和表面安裝(貼片式)兩種封裝形式：

1、有引線式封裝

采用有引線式封裝的肖特基二極管通常作為高頻大電流整流二極管、續流二極管或保護二極管使用。它有單管式和對管(雙二極管)式兩種封裝形式(如圖2所示)。肖特基對管又有共陰(兩管的負極相連)、共陽(兩管的正極相連)和串聯(一只二極管的正極接另一只二極管的負極)三種管腳引出方式。

1、表面封裝

采用表面封裝的肖特基二極管有單管型、雙管型和三管型等多種封裝形式，有九種管腳引出方式。

五、肖特基二極管的應用領域

肖特基二極管因其獨特的結構和優越的性能在多個領域得到了廣泛應用：

1. 高效率電源 ：肖特基二極管因其低功耗和高速開關特性，在高效率電源設計中得到了廣泛應用。它能夠有效降低電源系統的能耗和溫升，提高系統的整體效率。
2. 直流-直流電壓轉換器 ：在直流-直流電壓轉換器中，肖特基二極管常被用作整流元件。其低正向壓降和高速開關特性使得轉換器能夠實現高效率的電壓轉換和快速響應。
3. RF電路設計 ：肖特基二極管的低噪聲和低電容特性使其在RF電路設計中具有獨特的優勢。它常被用作檢測器、采樣保持開關等關鍵元件，以實現高靈敏度和低噪聲的信號處理。
4. 保護電路 ：肖特基二極管還常被用于保護電路中，以防止電路因過壓、過流等異常情況而損壞。其快速的開關特性和較大的反向漏電流使得它能夠在異常情況下迅速切斷電路或提供反向電流路徑。

綜上所述，肖特基二極管是一種基于金屬-半導體結的特殊二極管，具有低正向壓降、高速開關、低噪聲和低功耗等顯著優點。其獨特的結構和優越的性能使得它在高效率電源、直流-直流電壓轉換器、RF電路設計以及保護電路等多個領域得到了廣泛應用。隨著電子技術的不斷發展，肖特基二極管的應用前景將更加廣闊。