肖特基二极管的物理机制与核心特性
肖特基二极管的命名来源于德国物理学家西奥多·肖特基（Theodor Schottky），其工作原理基于金属与半导体之间的势垒形成。这一结构赋予了它独特的电学行为。
1. 工作原理：金属-半导体接触
当金属（如铝、铂）与n型或p型半导体（如硅）接触时，会因能级差异产生一个势垒，称为肖特基势垒。在外加正向电压时，电子可通过热激发越过势垒，形成电流；反向电压下，多数载流子被排斥，电流极小。
2. 关键电气参数分析
正向压降（Vf）：典型值0.2~0.4V，远低于普通二极管的0.6~0.7V，有利于节能。
反向漏电流（Ir）：相对较高，尤其在高温环境下需注意热稳定性。
反向恢复时间（trr）：接近零，是其在高频电路中不可替代的关键优势。
3. 在集成电路中的重要作用
在先进CMOS工艺中，肖特基二极管虽不常作为独立元件出现，但其原理被广泛应用于：
- ESD保护电路：利用其快速响应特性抑制静电放电。
- 钳位电路：在信号线中防止过压，保障芯片安全。
- 模拟/混合信号芯片中的检测单元：用于电压监测或温度传感。
此外，在功率IC中，采用肖特基二极管嵌入式结构（Schottky Diode Embedded in CMOS）已成为主流趋势，实现了高密度集成与高性能兼顾。
4. 技术挑战与发展前景
尽管肖特基二极管性能优越，但仍面临以下挑战：
- 高温下的反向漏电流增大
- 制造工艺对金属-半导体界面质量要求极高
- 长期可靠性受偏置应力影响
未来发展方向包括：开发新型材料（如碳化硅SiC、氮化镓GaN）的肖特基结构，以进一步提升耐压与耐温能力，满足新能源汽车、5G基站等高端领域需求。
