金屬與 N 型 4H-SiC 半導體體內含有大量的導電載流子。金屬與 4H-SiC 半導體材料的接觸僅有原子大小的數(shù)量級間距時，4H-SiC 半導體的費米能級大于金屬的費米能級。此時 N 型 4H-SiC 半導體內部的電子濃度大于金屬內部的電子濃度，兩者接觸后，導電載流子會從 N 型 4H-SiC 半導體遷移到金屬內部，從而使 4H-SiC 帶正電荷，而金屬帶負電荷。電子從 4H-SiC 向金屬遷移，在金屬與 4H-SiC 半導體的界面處形成空間電荷區(qū)和自建電場，并且耗盡區(qū)只落在 N 型 4H-SiC 半導體一側，在此范圍內的電阻較大，一般稱作“阻擋層”。自建電場方向由 N 型 4H-SiC 內部指向金屬，因為熱電子發(fā)射引起的自建場增大，導致載流子的擴散運動與反向的漂移運動達到一個靜態(tài)平衡，在金屬與4H-SiC 交界面處形成一個表面勢壘，稱作肖特基勢壘。4H-SiC 肖特基二極管就是依據(jù)這種原理制成的。

金屬與半導體接觸時，載流子流經(jīng)肖特基勢壘形成的電流主要有四種輸運途徑。這四種輸運方式為：

1、N 型 4H-SiC 半導體導帶中的載流子電子越過勢壘頂部熱發(fā)射到金屬；

2、N 型 4H-SiC 半導體導帶中的載流子電子以量子力學隧穿效應進入金屬；

3、空間電荷區(qū)中空穴和電子的復合；

4、4H-SiC 半導體與金屬由于空穴注入效應導致的的中性區(qū)復合。

產(chǎn)生二次擊穿的原因主要是半導體材料的晶格缺陷和管內結面不均勻等引起的。二次擊穿的產(chǎn)生過程是：半導體結面上一些薄弱點電流密度的增加，導致這些薄弱點上的溫度增加引起這些薄弱點上的電流密度越來越大，溫度也越來越高，如此惡性循環(huán)引起過熱點半導體材料的晶體熔化。此時在兩電極之間形成較低阻的電流通道，電流密度驟增，導致肖特基二極管還未達到擊穿電壓值就已經(jīng)損壞。因此二次擊穿是不可逆的，是破壞性的。流經(jīng)二極管的平均電流并未達到二次擊穿的擊穿電壓值，但是功率二極管還是會產(chǎn)生二次擊穿。

碳化硅作為一種寬禁帶半導體材料，比傳統(tǒng)的硅基器件具有更的性能。碳化硅的寬禁帶(3.26eV)、高臨界場(3×106V/cm)和高導熱系數(shù)(49W/mK)使功率半導體器件效率更高，運行速度更快，能夠有效降低產(chǎn)品成本、體積及重量。

碳化硅肖特基二極管可廣泛應用于開關電源、功率因素校正（PFC）電路、不間斷電源（UPS）、光伏逆變器等中高功率領域，可顯著的減少電路的損耗，提高電路的工作頻率。在PFC電路中用碳化硅SBD取代原來的硅FRD，可使電路工作在300kHz以上，效率基本保持不變，而相比下使用硅FRD的電路在100kHz以上的效率急劇下降。隨著工作頻率的提高，電感等無源原件的體積相應下降，整個電路板的體積下降30%以上。

肖特基二極管是用于功率整流器應用的佳半導體器件，因為這些器件具有高電流密度和低正向電壓降，與普通PN結器件的特性不同。這些優(yōu)點有助于降低熱量水平，減少設計中包含的散熱器，并提高電子系統(tǒng)的整體效率。