肖特基二極管與普通硅二極管（PN結(jié)二極管）最核心的結(jié)構(gòu)差異，就在于它沒有P+外延層（或P型半導(dǎo)體層），取而代之的是金屬-半導(dǎo)體結(jié)（肖特基結(jié)）。

圖表1 肖特基二極管的結(jié)構(gòu)差異

1.更低的正向壓降：

在普通PN結(jié)二極管中，電流導(dǎo)通需要克服P區(qū)和N區(qū)接觸形成的內(nèi)建電勢差（勢壘）。硅材料PN結(jié)的這個勢壘高度通常在0.7V左右，因此需要大約0.7V的電壓才能讓二極管開始顯著導(dǎo)通（開啟電壓）。

肖特基二極管是金屬（如鉬、鈦、鉑）與N型半導(dǎo)體直接接觸形成的金屬-半導(dǎo)體結(jié)。這個結(jié)形成的肖特基勢壘高度通常比PN結(jié)勢壘低得多（大約在0.15V-0.45V之間，取決于金屬材料和半導(dǎo)體摻雜濃度）。

圖表2 二極管的VI特性

2.更快的開關(guān)速度/無少數(shù)載流子存儲效應(yīng)：

在普通PN結(jié)二極管正向?qū)〞r，除了多數(shù)載流子（N區(qū)的電子進入P區(qū)，P區(qū)的空穴進入N區(qū)）導(dǎo)電外，還會向?qū)Ψ絽^(qū)域注入少數(shù)載流子（P區(qū)的電子，N區(qū)的空穴）。這些注入的少數(shù)載流子需要時間才能復(fù)合消失。肖特基二極管是多數(shù)載流子器件。在正向?qū)〞r，主要是N型半導(dǎo)體中的電子注入到金屬中形成電流（金屬中的空穴很難注入到半導(dǎo)體中）。沒有空穴注入到N型半導(dǎo)體中，也就沒有少數(shù)載流子（空穴）在N區(qū)存儲。

3.更低的結(jié)電容：

PN結(jié)二極管的結(jié)電容主要由耗盡層電容（勢壘電容）和擴散電容（由少數(shù)載流子存儲引起）組成。在正向偏置時，擴散電容通常占主導(dǎo)。

肖特基二極管由于沒有少數(shù)載流子存儲效應(yīng)（沒有擴散電容），其結(jié)電容主要是耗盡層電容。并且，金屬-半導(dǎo)體結(jié)的結(jié)構(gòu)特性通常使其耗盡層電容也比同等面積的PN結(jié)略低。

結(jié)論：

肖特基二極管少了P+層，采用金屬-半導(dǎo)體結(jié)，這直接造就了其低導(dǎo)通壓降、超快開關(guān)速度、低結(jié)電容這三大核心優(yōu)勢，使其在低壓、大電流、高頻領(lǐng)域成為首選。工程師在設(shè)計時必須根據(jù)具體的電壓、電流、頻率、溫度等條件權(quán)衡利弊，進行選型。

應(yīng)用場景

肖特基二極管的核心優(yōu)勢在于其低正向壓降和極快的開關(guān)速度。這兩個特性決定了它的主要應(yīng)用場景：

以下是肖特基二極管最常見的應(yīng)用方式：

1. 低壓大電流整流(特別是開關(guān)電源輸出端)：

圖表3 半波整流電路

場景：在開關(guān)電源（如電腦電源、手機充電器、DC-DC轉(zhuǎn)換器）的輸出級，需要將高頻交流電（通常來自變壓器次級或電感）整流成直流電。

作用：由于輸出電壓通常較低（如3.3V,5V,12V），即使普通硅整流二極管0.7V的壓降也會造成顯著的功率損耗（壓降x電流）和發(fā)熱。肖特基二極管的正向壓降通常只有0.15V-0.45V，在大電流輸出時能顯著提高效率，降低溫升，減小散熱器尺寸。

連接：通常用在變壓器次級繞組之后，串聯(lián)在輸出回路中（如全波整流橋中的兩個臂，或作為中心抽頭繞組的整流管）。

2.開關(guān)電源中的續(xù)流二極管：

場景：在Buck（降壓）、Boost（升壓）、Buck-Boost（升降壓）等DC-DC轉(zhuǎn)換器拓撲中，以及反激式開關(guān)電源中。

作用：當控制開關(guān)管（MOSFET）關(guān)斷時，電感中存儲的能量需要維持電流流動。肖特基二極管為這個電流提供了一條低損耗的續(xù)流通路，將電感能量釋放到負載或輸出電容。其快速的開關(guān)速度至關(guān)重要，能迅速導(dǎo)通以接管電流，并在開關(guān)管下次導(dǎo)通前快速關(guān)斷，防止反向電流沖擊開關(guān)管，提高轉(zhuǎn)換效率并減少開關(guān)噪聲。

連接：通常并聯(lián)在電感（或變壓器初級/次級）兩端，陰極接在開關(guān)管漏極/集電極（或變壓器同名端）與輸出正極的連接點上。

3.防止電源反接保護：

場景：在電池供電設(shè)備、電源輸入端口等，防止用戶誤將電源極性接反，導(dǎo)致電路板上的元器件損壞。

作用：利用二極管的單向?qū)щ娦浴．旊娫礃O性正確時（正極接二極管陽極，負極接陰極），二極管導(dǎo)通，為電路供電（會有約0.3V的壓降）。當電源極性接反時（正極接陰極，負極接陽極），二極管截止，阻止電流流入電路板，從而保護后端電路。

連接：串聯(lián)在電源輸入的正極路徑上（陽極接輸入電源正極，陰極接電路板電源正極入口）。需注意壓降帶來的功耗和電壓損失。

4.高頻應(yīng)用與檢波：

場景：射頻電路、高速數(shù)字電路中的信號箝位、小信號檢波（如AM收音機）、高速邏輯門中的輸入保護等。

作用：利用其極低的結(jié)電容（比普通PN結(jié)二極管小得多）和快速的開關(guān)特性，在高頻信號下性能更好，信號失真小。作為檢波器時，其低開啟電壓特性有助于提高對小信號的靈敏度。

連接：根據(jù)具體電路功能設(shè)計，如并聯(lián)在信號線與地之間進行箝位，或串聯(lián)在信號路徑中進行整流/檢波。

5.邏輯門中的輸入箝位：

場景：在TTL等邏輯電路中（雖然現(xiàn)代CMOS中較少見）。

作用：防止輸入電壓過低（低于地）或過高（超過電源電壓+Vcc）損壞內(nèi)部晶體管。利用肖特基二極管導(dǎo)通壓降低（約0.3V）的特性，能更快、更有效地將輸入電壓箝位在安全范圍內(nèi)（-0.3V到Vcc+0.3V）。

連接：通常集成在芯片內(nèi)部，一個二極管陽極接地、陰極接輸入引腳；另一個二極管陰極接Vcc、陽極接輸入引腳。

選型：選擇肖特基二極管時，必須仔細考慮：

最大正向平均整流電流：確保能承受電路中的最大工作電流。

最大反向峰值電壓：必須高于電路中可能出現(xiàn)的最大反向電壓，并留有余量。

工作溫度范圍：高溫性能是關(guān)鍵限制因素。

封裝與散熱：大電流應(yīng)用必須考慮散熱。

審核編輯 黃宇