在半导体器件的发展历程中，肖特基二极管占据着独特而重要的位置，且其与普通二极管存在诸多区别，这也让它在众多应用场景中展现出别样的优势。追溯到 20 世纪 40 年代，金属 - 半导体接触的单向导电性就已被人们发掘利用，最初通过将金属丝与氧化亚铜晶体接触制作成点接触型二极管用于检波。而后，随着薄膜淀积技术的兴起，面接触型的金属 - 半导体二极管 —— 肖特基势垒二极管应运而生，简称肖特基二极管。如今，功率肖特基势垒二极管多采用铬、铂、钨、铝等金属与 N 型低阻硅制成。其结构看似简洁，却蕴含着诸多精妙的物理原理。
一个典型的肖特基二极管结构中，阴极金属与重掺杂的 N + 层之间的接触是欧姆接触，这与阳极的金属 - 半导体整流接触截然不同。广义上的欧姆接触，要求接触电阻微小且不随外加电压改变阻值，呈线性特性。在肖特基二极管中，阴极采用高掺杂接触实现欧姆接触。在半导体表面与金属接触处，通过扩散或合金等手段掺入高浓度杂质，形成金属 - N+-N 或金属 - P+-P 结构。在这种结构下，以图中金属 - N+N 接触为例，电流主要为电子电流，空穴电流可忽略不计，且非平衡载流子注入现象也不明显。高掺杂接触处虽存在势垒，但当 N + 层杂质浓度足够高时，势垒宽度变薄，电子易发生隧道穿透，使得反向阻抗降低。因其工艺实现简便且效果良好，成为多数半导体器件欧姆接触的首选方法。
为了便于分析，常忽略 N + 层与金属的欧姆连接，将 N 和 N + 层视为一层，从而得到肖特基二极管的简化结构。其中 M 代表金属，与半导体接触形成明显区分，A 为阳极，K 为阴极，并与外围电路相连。在零偏置状态下，肖特基二极管存在特定的势垒情况。当在肖特基二极管两端施加偏置电压时，可近似认为所有电压都加在势垒接触两端，半导体中性区和欧姆接触的压降可忽略不计，这与 PN 结的偏置情况类似。当外加电压产生的电场与空间电荷区内自建电场方向相反时，空间电荷区变薄，势垒降低，此为正偏置。对于 N 型半导体的肖特基势垒接触，金属接正、半导体接负为正偏置；P 型半导体则相反。反偏置时，空间电荷区宽度和势垒高度随外加电压变化。由于电子迁移率在多数半导体中高于空穴迁移率，实际应用中多采用 N 型半导体与功函数较大的金属形成肖特基势垒接触。
随着偏置状态改变，电子在半导体一侧的势垒高度和宽度相应变化，而金属一侧的电子势垒高度始终不变。正偏压下，半导体一侧电子势垒降低，从半导体流向金属的电子数远超从金属流向半导体的电子数，形成从金属到半导体的正向净电流，且外加正电压越高，正向电流越大。反偏置时，半导体一侧电子势垒增高，从半导体流向金属的电子数大幅减少，金属流向半导体的电子流占优，形成反向电流。但因金属中电子越过势垒进入半导体难度大，反向电流很小。当反向电压高到可忽略从半导体流向金属的电子流时，反向电流趋于饱和。此时，半导体与金属处于非平衡状态，费米能级不统一，半导体空间电荷区外中性区的费米能级与金属费米能级之差等于外加电压产生的静电势能之差。
肖特基二极管具有类似 PN 结二极管的单向导电性，其伏安特性与 PN 结二极管形式相似。不过，肖特基二极管和 PN 结二极管在导电行为上存在明显差异。从载流子运动形式看，PN 结正向导通靠少子注入，少子积累限制了开关速度；而肖特基二极管电流由多子形成，不存在少子积累，开关速度不受影响，具有更好的高频特性。对于相同势垒高度，肖特基二极管饱和电流比 PN 结二极管大，正向导通电压更低，但因无少子积累和电导调制效应，正向通态特性不如 PN 结二极管硬。PN 结二极管反向漏电流受温度影响大，肖特基二极管反向漏电流受温度影响小，但空间电荷区窄，隧穿电流使反向电流特性偏软。对比伏安特性曲线，肖特基二极管正向特性不够硬，压降较低，反向漏电流较高，且采用硅材料时，不同金属搭配难以兼顾正向压降和反向漏电流。
肖特基二极管的反向恢复特性十分优越，又快又软，这得益于其没有少子积累。但由于电压等级较低，在大容量电力电子变换器中的应用受限。采用碳化硅等宽禁带半导体材料制作肖特基二极管可改善这一状况，相比硅快恢复二极管，碳化硅肖特基二极管开关速度更快，特性更软。
肖特基二极管凭借独特的结构和性能特点，在半导体器件领域有着不可替代的地位。尽管在某些方面存在局限，但随着材料和技术的不断发展，其应用前景依然广阔，有望在更多领域发挥重要作用，为电子技术的进步持续贡献力量。
.jpg)
