PN- vs. Schottky-Diode: die wichtigsten Unterschiede
Eine PN-Diode richtet über den Übergang zwischen p- und n-Halbleiter gleich, eine Schottky-Diode über den Übergang zwischen Metall und Halbleiter. Beim PN-Übergang werden in Durchlassrichtung Minoritätsladungsträger injiziert und gespeichert, sodass beim Umschalten in Sperrrichtung ein Rückwärtserholstrom fließt. Die Schottky-Diode arbeitet nur mit Majoritätsladungsträgern und hat daher praktisch keine Sperrverzögerung; bei Silizium liegt auch ihre Flussspannung mit etwa 0,2 bis 0,4 V unter den etwa 0,6 bis 0,7 V des PN-Übergangs. Dafür ist ihr Sperrleckstrom groß, und mit Silizium lassen sich hohe Sperrspannungen nur schwer erreichen.
| Merkmal | PN-Diode | Schottky-Diode |
|---|---|---|
| Aufbau | Übergang zwischen p- und n-Halbleiter | Übergang zwischen Metall und Halbleiter (meist n-Typ) (Schottky-Kontakt) |
| Stromtragende Ladungsträger | Injizierte Minoritätsladungsträger. Elektronen und Löcher sind beide beteiligt | Nur Majoritätsladungsträger. Der Strom fließt durch thermionische Emission über die Barriere |
| Flussspannung (Silizium, Richtwert) | Etwa 0,6 bis 0,7 V | Etwa 0,2 bis 0,4 V. Abhängig von Metallart und Sperrspannung |
| Sperrverzögerung | Vorhanden. Ein Rückstrom fließt, bis die gespeicherten Minoritätsladungsträger verschwunden sind. Bei Standard-Gleichrichterdioden im µs-Bereich, bei Fast-Recovery-Typen etwa einige zehn ns | Praktisch keine. Es fließt nur der Lade- und Entladestrom der Sperrschichtkapazität |
| Sperrleckstrom | Klein | Groß. Je niedriger die Barriere, desto größer |
| Sperrspannung (Silizium, Richtwert) | Auch hohe Sperrspannungen sind leicht realisierbar. Bis in den Bereich von einigen kV | Bis etwa 200 V. Bei SiC sind auch Typen der 600- bis 1700-V-Klasse im Einsatz |
| Spannungsabfall bei hohem Strom (Hochvolttypen) | Durch Leitfähigkeitsmodulation sinkt der Widerstand der niedrig dotierten Schicht, der Spannungsabfall bleibt gering | Keine Leitfähigkeitsmodulation, der Widerstand der Driftschicht wirkt voll |
| Temperaturverhalten | Die Flussspannung sinkt um etwa −2 mV/°C. Der Leckstrom steigt mit der Temperatur | Der Leckstrom steigt mit der Temperatur steil an, Vorsicht vor thermischem Durchgehen. Die Flussspannung sinkt mit der Temperatur |
| Typische Anwendungen | Netzgleichrichtung, Hochspannungsgleichrichtung, allgemeine Schutz- und Signalschaltungen | Niederspannungs-Hochstrom-Gleichrichtung in Schaltnetzteilen, Freilaufdioden, Verpolschutz, HF-Demodulation |
Die Zahlenwerte sind typische Größenordnungen und variieren je nach Prozessgeneration und Produkt.