쇼트키 다이오드(Schottky Barrier Diode)에 대해 알아봅시다.
일반적으로 다이오드는 P형 반도체와 N형 반도체를 접합하여 구성하게 되는데,
쇼트키 다이오드(쇼트키 배리어 다이오드 : Schottky Barrier Diode)는 N형 반도체와 금속을 접합하여,
금속 부분이 반도체와 같은 기능을 하도록 만들어진 다이오드랍니다.
쇼트키 다이오드 심벌
N형 반도체와 금속이 접합 되면 접합면에 위치한 N형 반도체의 전자는 금속으로 이동하게 되고,
N형 반도체 접합면에는 양이온 벽이 형성되어 전계가 발생된답니다.
이 전계는 전자가 금속으로 이동하는 것을 억제하게 되는 내부전위(전위장벽)를 형성되게 된답니다.
P-N 접합의 공핍영역은 양이온 층과 음 이온층으로 이루어지지만, N형 반도체와 금속 접합의 공핍영역은 N형 반도체에
형성되는 양이온 층만으로 이루어지게 된답니다.
이러한 이유는 금속에는 정공이 없기 때문에, 음 이온층이 형성되지 않는답니다.
따라서 전위장벽이 일반 P-N 접합 다이오드보다 낮아지게 된답니다.
쇼트기 다이오드 구조와 공핍영역
순방향과 역방향 전압을 인가했을 때, 각각의 동작특성은 다음과 같답니다.
금속에 (+), N형 반도체에 (-)의 순방향 전압을 인가하면, (-) 전압에 의해 N형 반도체의 양이온 영역이 감소하게 되고,
금속에는 정공이 없으므로, (+) 전압을 걸어줘도 금속은 아무런 영향을 주지 않는 답니다.
순방향 바이어스에 의한 양이온 영역 감소
금속에 (-), N형 반도체에 (+)의 역방향 전압을 인가하면, (+) 전압에 의해 N형 반도체의 양이온 영역만이 증가하게 된답니다.
역방향 바이어스에 의한 양이온 영역 증가
결국, 쇼트키 다이오드는 정공이 존재하지 않으므로, 생성된 전위장벽은 낮은 인가전압에서도 동작이 가능하게 되고,
접합부에 소수 캐리어 축적이 거의 없이 다수캐리어에 의해 전류가 흐르기 때문에 역회복시간(순방향으로 부터 역방향으로
전압이 변할 때 어느 정도 시간이 흘러 전류가 차단되는 현상)이 빠르게 이루어진답니다.
따라서, 쇼트키 다이오드는 일반적인 P-N 접합 다이오드에 비해, 순방향 전압(VF)특성이 낮으며, 스위칭 특성이 빠르다는
장점을 가지게 된답니다.
쇼트키 다이오드와 P-N 접합다이오드의 특성곡선 비교
하지만, 이러한 쇼트키 다이오드는 순방향으로 대전류가 흐르기 때문에 열이 발생하게 되고, 열에 의해 누설전류가
증가하게 되는데, 열평형 상태를 유지하지 못하게 되면 누설전류가 증가하여 파괴된답니다.