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通过金属-半导体结的电流是通过给N-漂移区施加负偏置电压形成的。对于N型半导体来说，通过界面的电流主要由多数载流子——电子形成。对于高迁移率半导体，如硅、砷化镓和碳化硅，用热发射理论描述通过肖特基势垒界面的电流：
式中， A 为有效Richardson常数； T 为绝对温度； k 为玻尔兹曼常数； V 为外加电压。N型硅、砷化镓和4H碳化硅的Richardson常数分别为110A/（cm 2 ·K 2 ），140A/（cm 2 ·K 2 ）和146A/（cm 2 ·K 2 ）。无论金属接触所施加的电压是正偏还是反偏，该表达式都是有效的。基于来自于金属和半导体的电流的叠加性，零偏时相互抵消。
当施加正偏电压时[式（2.4）中的 V ]，方括号中的第一项占主导，因此正向电流密度可由式（2.5）计算。
式中， V FS 为肖特基接触的正向压降。对于功率肖特基二极管，为了承担反向阻断电压，肖特基接触的下方为轻掺杂的漂移区，如图2.1所示。漂移区的电阻性压降（ V R ）使压降增加，使其超过 V FS 。对于通过热电子发射进行的电流输运，由于少数载流子注入可以忽略，所以漂移区没有电导调制效应。由于漂移区厚度小（一般为50μm），因此在器件制造过程中，漂移区生长在作为支撑的重掺杂N + 衬底上。在分析时，需要把衬底电阻（ R SUB ）考虑进来，因为它与漂移区的电阻大小相当，尤其是碳化硅器件。除此之外，阴极的欧姆接触电阻（ R CONT ）也可能对通态压降产生较大的影响。
包括电阻性压降的功率肖特基二极管通态压降可表示为
式中， J F 为正向（通态）电流密度； J S 为饱和电流密度； R S,SP 为总串联比电阻（单位面积的电阻、电压与电流密度的比值），表达式中的饱和电流密度为
总串联比电阻为
对于硅器件，饱和电流强烈依赖于肖特基势垒高度和温度，如图2.2所示。图中势垒高度的选取在典型金属与硅接触的势垒高度范围。饱和电流密度随温度增加而增加，随势垒高度增加而减小。这不仅影响到通态压降，也极大影响着反向漏电流，这个问题将在下节讨论。4H-SiC器件的相应曲线如图2.3所示。该图所选的肖特基势垒高度范围更大，因为这是宽禁带半导体的典型值。
图2.2 硅肖特基势垒整流器饱和电流密度
图2.3 4H-SiC肖特基二极管的饱和电流
对于理想漂移区（假设1：一侧为高掺杂，另一侧为均匀低掺杂的单边突变结；假设2：平行平面结），电场分布为三角形电场，如图2.1所示。在均匀掺杂的漂移区内，电场分布的斜率取决于掺杂浓度。漂移区可以承担的最大电压取决于半导体材料达到临界击穿时的最大电场强度（ E m ）。临界击穿的电场强度和掺杂浓度决定最大耗尽层宽度（ W D ）。
理想漂移区的比通态电阻（每单位面积的电阻）由式（2.9）给出：
由于该电阻最初被认为是硅器件可以达到的最低值，所以它一直被称为漂移区的理想比电阻。击穿条件下漂移区的宽度由式（2.10）给出：
BV是所能达到的击穿电压。获得该击穿电压所需的漂移区掺杂浓度由式（2.11）给出：
联立上式，可得理想漂移区的比通态电阻：
对相同的击穿电压来说，4H-SiC漂移区的比通态电阻大约为硅器件的1/2000，它们的大小可表示为
与
除此之外，还应考虑较厚、重掺杂的N + 衬底的电阻，因为在某些情况下，该电阻与漂移区电阻相当。N + 衬底的比电阻等于电阻率和厚度的乘积。对于硅来说，可用的N + 衬底的电阻率为1mΩ·cm。如果衬底的厚度是200μm，N + 衬底的比电阻是2×10 -5 Ω·cm 2 。对于碳化硅来说，可用的N + 衬底的电阻率要大很多。对于电阻率为0.02Ω·cm和200μm厚的典型衬底，其比电阻为4×10 -4 Ω·cm 2 。通过增加接触的掺杂浓度和用低势垒高度的欧姆接触金属，可使N + 衬底的欧姆接触比电阻减少至1×10 -6 Ω·cm 2 以下。
不同击穿电压硅肖特基二极管计算所得的正向导通特性如图2.4所示。图中所选取的肖特基势垒高度是0.7eV，这是实际功率器件所用的典型值。从图中可以看出，击穿电压为50V的器件，在100A/cm 2 通态额定电流密度下，漂移区串联电阻对通态压降没有什么负面影响。但是，当击穿电压超过100V时该电阻变得非常明显，这将硅肖特基二极管的应用限制在工作低于100V的系统中，如开关电源电路。
图2.4 硅肖特基二极管正向导通特性
碳化硅整流器漂移区电阻的显著减小使其击穿电压更大，能够应用到典型的中等功率和大功率电力电子系统中，如应用于电机控制中。高压4H-SiC肖特基二极管的正向特性如图2.5所示（肖特基势垒高度为1.1eV）。计算所采用的N + 衬底电阻是4×10 -4 Ω·cm 2 。从图中可以看出，击穿电压不超过3000V时，漂移区电阻不能明显增加通态压降。从这些结果可以得出结论，碳化硅肖特基二极管是使用绝缘栅双极型晶体管（IGBT）的中等功率和大功率电子系统的极佳匹配二极管。在电机控制应用方面，快速开关和无反向恢复电流降低了功耗，提高了效率。
图2.5 4H-SiC肖特基二极管的正向特性
肖特基势垒高度的选取对通态压降的影响很大。对于一般的肖特基二极管来说，通态压降与肖特基势垒高度成正比例关系。因此，为了降低通态压降，应选用低肖特基势垒高度。对于低压硅器件来说，肖特基二极管的正向压降随温度的增加而减小，因为肖特基接触的压降随温度增加而减小。对于高压4H-SiC整流器，通态压降随温度增加而增加，因为漂移区电阻压降随温度增加而增加。任何功率肖特基二极管的设计都要求通过选择肖特基势垒高度使通态压降最小，同时又能避免在阻断模式下产生额外的漏电流。肖特基二极管的反向阻断特性将在下节讨论。