肖特基二極管

的SBD或200V的FRED。在輸出24V～48V的SMPS中，只有選用200V～400V的FRED。設計者迫切需要介于100V～200V之間的150VSBD和用于48V輸出SMPS用的200VSBD。近兩年來，美國IR公司和APT公司以及ST公司瞄準高壓SBD的巨大商機，先后開發出150V和200V的SBD。這種高壓SBD比原低壓SBD在結構上增加了PN結工藝，形成肖特基勢壘與PN結相結合的混合結構，如圖2所示。采用這種結構的SBD，擊穿電壓由PN結承受。通過調控N－區電阻率、外延層厚度和P+區的擴散深度，使反偏時的擊穿電壓突破了100V這個長期不可逾越的障礙，達到150V和200V。在正向偏置時，高壓SBD的PN結的導通門限電壓為0.6V，而肖特基勢壘的結電壓僅約0.3V，故正向電流幾乎全部由肖特基勢壘供給。

為解決SBD在高溫下易產生由金屬－半導體的整流接觸變為歐姆接觸而失去導電性這一肖特基勢壘的退化問題，APT公司通過退火處理，形成金屬－金屬硅化物－硅勢壘，從而提高了肖特基勢壘的高溫性能與可靠性。

肖特基二極管參數

ST公司研制的150VSBD，是專門為在輸出12V～24V的SMPS中替代200V的高頻整流FRED而設計的。像額定電流為2×8A的STPS16150CT型SBD，起始電壓比業界居先進水平的200V/2×8AFRED（如STRR162CT）低0.07V（典型值為0.47V），導通電阻RD（125℃）低6.5mΩ（典型值為40mΩ），導通損耗低0.18W（典型值為1.14W）。

APT公司推出的APT100S20B、APT100S20LCT和APT2×10IS20型200VSBD，正向平均電流IF（AV）=100A，正向壓降VF≤0.95V，雪崩能量EAS=100mJ。EAS的表達式為

EAS=VRRM×IAS×td

在式（1）中，200VSBD的VRRM=200V，IAS為雪崩電流，并且IAS≈IF=100A，EAS=100mJ。在IAS下不會燒毀的維持時間：td=EAS/（VRRM×IAS）=1000mJ/(200V×100A)=5μs。也就是說，SBD在出現雪崩之后IAS=100A時，可保證在5μs之內不會損壞器件。EAS是檢驗肖特基勢壘可靠性的重要參量200V/100A的SBD在48V輸出的通信SMPS中可替代等額定值的FRED，使整流部分的損耗降低10%～15%。由于SBD的超快軟恢復特性及其雪崩能量，提高了系統工作頻率和可靠性，EMI也得到顯著的改善。

業界人士認為，即使不采用新型半導體材料，通過工藝和設計創新，SBD的耐壓有望突破200V，但一般不會超過600V。

SiC高壓SBD

由于Si和GaAs的勢壘高度和臨界電場比寬帶半導體材料低，用其制作的SBD擊穿電壓較低，反向漏電流較大。碳化硅（SiC）材料的禁帶寬度大(2.2eV～3.2eV)，臨界擊穿電場高（2V/cm～4×106V/cm），飽合速度快（2×107cm/s），熱導率高為4.9W/（cm·K），抗化學腐蝕性強，硬度大，材料制備和制作工藝也比較成熟，是制作高耐壓、低正向壓降和高開關速度SBD的比較理想的新型材料。

1999年，美國Purdue大學在美國海軍資助的MURI項目中，研制成功4.9kV的SiC功率SBD，使SBD在耐壓方面取得了根本性的突破。 　SBD的正向壓降和反向漏電流直接影響SBD整流器的功率損耗，關系到系統效率。低正向壓降要求有低的肖特基勢壘高度，而較高的反向擊穿電壓要求有盡可能高的勢壘高度，這是相矛盾的。因此，對勢壘金屬必須折衷考慮，故對其選擇顯得十分重要。對N型SiC來說，Ni和Ti是比較理想的肖特基勢壘金屬。由于Ni/SiC的勢壘高度高于Ti/SiC，故前者有更低的反向漏電流，而后者的正向壓降較小。為了獲得正向壓降低和反向漏電流小的SiCSBD，采用Ni接觸與Ti接觸相結合、高/低勢

肖特基二極管

壘雙金屬溝槽（DMT）結構的SiCSBD設計方案是可行的。采用這種結構的SiCSBD，反向特性與Ni肖特基整流器相當，在300V的反向偏壓下的反向漏電流比平面型Ti肖特基整流器小75倍，而正向特性類似于NiSBD。采用帶保護環的6H－SiCSBD，擊穿電壓達550V。

據報道，C.M.Zetterling等人采用6H?SiC襯底外延10μm的N型層，再用離子注入形成一系列平行P+條，頂層勢壘金屬選用Ti，這種結構與圖2相類似的結勢壘肖特基（JunctionBarrierSchottky，縮寫為JBS）器件，正向特性與Ti肖特基勢壘相同，反向漏電流處于PN結和Ti肖特基勢壘之間，通態電阻密度為20mΩ·cm2，阻斷電壓達1.1kV，在200V反向偏壓下的漏電流密度為10μA/cm2。此外，R·Rayhunathon報道了關于P型4H?SiCSBD、6H?SiCSBD的研制成果。這種以Ti作為金屬勢壘的P型4H?SiCSBD和6H?SiCSBD，反向擊穿電壓分

肖特基二極管

別達600V和540V，在100V反向偏壓下的漏電流密度小于0.1μA/cm2（25℃）。

SiC是制作功率半導體器件比較理想的材料，2000年5月4日，美國CREE公司和日本關西電力公司聯合宣布研制成功12.3kV的SiC功率二極管，其正向壓降VF在100A/cm2電流密度下為4.9V。這充分顯示了SiC材料制作功率二極管的巨大威力。

在SBD方面，采用SiC材料和JBS結構的器件具有較大的發展潛力。在高壓功率二極管領域，SBD肯定會占有一席之地。 　肖特基二極管常見的型號： MBR300100CT

MBR400100CT

MBR500100CT

MBR600100CT

MBR30050CT

MBR40050CT

MBR50050CT

MBR60050CT