快回复二极管(FRD)与肖特基二极管(SBD)：特性对比与性能评估

发布时间：2017-12-14

来源：芯苑

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我们都了解肖特基二极管（SBD）的特性是快速的，因为它的PN结只有一边是硅(Si)，另一边是金属，所以它处于单边耗尽区，从而具备快速响应的特点。近来汽车电子领域十分热门，IGBT被广泛讨论，而与之相关的“伴侣”芯片是FRD（快恢复二极管），旨在提高IGBT的恢复时间(Trr)。那么FRD与SBD相比，它们的快速特性有何差异？如何进行选择？

首先，让我们谈谈SBD。前面的文章中可能已经提到过，SBD是由金属与半导体接触形成的。由于金属和半导体之间的功函数差引起的天然势垒，即肖特基势垒。当然，随着半导体一侧的掺杂浓度增加，禁带宽度会变窄，载流子逐渐通过隧穿现象，因此常见的接触都需要使用N+或P+型材料，以形成欧姆接触。要制造出优秀的肖特基二极管，工艺和设计都要求非常高。不要以为能够制造出良好的CMOS器件就一定能制造出优秀的SBD。如果SBD界面特性不佳，会产生一种称为钉扎效应的现象，额外增加一个势垒。设计上需要增加守卫环结构，以防止边缘电场拥挤引起势垒降低导致击穿等问题。

与普通硅PN结二极管相比，SBD的特点在于其只有一个单边的空间电荷区域，因此在电场作用下，载流子互相复合所需时间比普通硅PN结二极管要快得多。此外，由于这种二极管只有一个单边的空间电荷区域， PN结电容也变小了，因此SBD通常适用于高频应用。

另外，普通硅PN结二极管的正向导通电压为0.6~0.7V，而由于金属和半导体功函数相对PN结较低，SBD的导通电压也较低，约为0.2-0.4V。这有什么用呢？它可以用来检测微弱的电压变化，这就是RF-detector（射频探测器）的工作原理。

当然，如果将SBD应用于高频快速领域，还有其他应用。除了刚才提到的RF-detector，这是一个电路级别的应用，我无法详细解释外，大致上类似于惠斯通电桥的结构，只是将四个电阻替换为SBD。更多的信息可以自行在百度搜索。

再回到SBD作为二极管的基本应用：钳位（clamp）和整流（rectifier）。钳位实质上是一个开关，当电压高于某个阈值时，它就会打开以保护内部电路，因此需要具备快速响应的特性。第二个应用是整流，在功率整流器中常使用。由于SBD具有较低的导通电压，因此功耗相对较低。

关键词：罗姆二极管

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