IRKT142/08
电子从半导体向金属扩散运动的结果，形成空间电荷区、自建电场和势垒，并且耗尽层只在N型半导体一边(势垒区全部落在半导体一侧)。势垒区中自建电场方向由N型区指向金属，随热电子发射自建场增加，与扩散电流方向相反的漂移电流增大，最终达到动态平衡，在金属与半导体之间形成一个接触势垒，这就是肖特基势垒。在外加电压为零时，电子的扩散电流与反向的漂移电流相等，达到动态平衡。在加正向偏压(即金属加正电压，半导体加负电压)时，自建场削弱，半导体一侧势垒降低，于是形成从金属到半导体的正向电流。当加反向偏压时，自建场增强，势垒高度增加，形成由半导体到金属的较小反向电流。因此，SBD与PN结二极管一样，是一种具有单向导电性的非线性器件。
由于Si和GaAs的势垒高度和临界电场比宽带半导体材料低，用其制作的SBD击穿电压较低，反向漏电流较大。碳化硅(SiC)材料的禁带宽度大(2.2eV~3.2eV)，临界击穿电场高(2V/cm~4×106V/cm)，饱合速度快(2×107cm/s)，热导率高为4.9W/(cm·K)，抗化学腐蚀性强，硬度大，材料制备和制作工艺也比较成熟，是制作高耐压、低正向压降和高开关速度SBD的比较理想的新型材料。1999年，美国Purdue大学在美国海军资助的MURI项目中，研制成功4.9kV的SiC功率SBD，使SBD在耐压方面取得了根本性的突破。 SBD的正向压降和反向漏电流直接影响SBD整流器的功率损耗，关系到系统效率。低正向压降要求有低的肖特基势垒高度，而较高的反向击穿电压要求有尽可能高的势垒高度，这是相矛盾的。
对势垒金属必须折衷考虑，故对其选择显得十分重要。对N型SiC来说，Ni和Ti是比较理想的肖特基势垒金属。由于Ni/SiC的势垒高度高于Ti/SiC，故前者有更低的反向漏电流，而后者的正向压降较小。为了获得正向压降低和反向漏电流小的SiCSBD，采用Ni接触与Ti接触相结合、高/低势 垒双金属沟槽(DMT)结构的SiCSBD设计方案是可行的。采用这种结构的SiCSBD，反向特性与Ni肖特基整流器相当，在300V的反向偏压下的反向漏电流比平面型Ti肖特基整流器小75倍，而正向特性类似于NiSBD。采用带保护环的6H-SiCSBD，击穿电压达550V。
SiC是制作功率半导体器件比较理想的材料，2000年5月4日，美国CREE公司和日本关西电力公司联合宣布研制成功12.3kV的SiC功率二极管，其正向压降VF在100A/cm2电流密度下为4.9V。这充分显示了SiC材料制作功率二极管的巨大威力。在SBD方面，采用SiC材料和JBS结构的器件具有较大的发展潜力。在高压功率二极管领域，SBD肯定会占有一席之地。肖特基(Schottky)二极管的最大特点是正向压降 VF 比较小。在同样电流的情况下，它的正向压降要小许多。另外它的恢复时间短。它也有一些缺点:耐压比较低，漏电流稍大些。选用时要全面考虑。
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