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肖特基二極管應用要點

發(fā)布時間：2023-07-11 00:00:00 瀏覽：954次

肖特基二極管廣泛應用于開關電源中，每一個從事電子行業(yè)的人都有聽過肖特基，但我們是否真正了解,肖特基內部結構、應用范圍以及為什么肖特基廣泛應用于高頻開關電源中？那么下面就讓我們一起走進肖特基的世界尋找我們想要的答案。

二極管有多種類型：按材料分為鍺二極管、硅二極管、砷化鎵二極管等；按管芯結構可分為面接觸二極管和點接觸二極管；按用途不同又可分為整流二極管、檢波二極管、穩(wěn)壓二極管、變容二極管、光電二極管、發(fā)光二極管、開關二極管、快速恢復二極管等；按照結類型又可分為半導體結型二極管和金屬半導體結型二極管，然而肖特基二極管就屬于金屬半導體結型二極管。

一、肖特基二極管的內部結構

肖特基（Schottky）二極管也稱肖特基勢壘二極管（簡稱SBD），是由金屬與半導體接觸形成的勢壘層為基礎制成的二極管如圖 1所示，其主要特點是正向導通壓降小（約0.45V），反向恢復時間短和開關損耗小，是一種低功耗、超高速半導體器件。肖特基二極管在結構原理上與PN結二極管有很大區(qū)別，它的內部是由陽極金屬（用鉬或鋁等材料制成的阻擋層）、二氧化硅（SiO2）電場消除材料、N-外延層（砷材料）、N型硅基片、N+陰極層及陰極金屬等構成，如圖1所示。在N型基片和陽極金屬之間形成肖特基勢壘。當在肖特基勢壘兩端加上正向偏壓（陽極金屬接電源正極，N型基片接電源負極）時，肖特基勢壘層變窄，其內阻變?。环粗?，若在肖特基勢壘兩端加上反向偏壓時，肖特基勢壘層則變寬，其內阻變大。

圖 1

肖特基二極管存在的問題是耐壓比較低，反向漏電流比較大。目前應用在功率變換電路中的肖特基二極管的大體水平是耐壓在150V以下，平均電流在100A以下，反向恢復時間在10～40ns。肖特基二極管應用在高頻低壓電路中，是比較理想的。

二、肖特基二極管應用

開關電源當中我們經常會用到肖特基二極管，但是由于不同廠商等原因性能上就相差很大，我們選擇肖特基時必須要考慮以下幾點參數：

1、導通壓降VF

VF為二極管正向導通時二極管兩端的壓降，當通過二極管的電流越大，VF越大；當二極管溫度越高時，VF越小。

2、反向飽和漏電流IR

IR指在二極管兩端加入反向電壓時，流過二極管的電流，肖特基二極管反向漏電流較大，選擇肖特基二極管是盡量選擇IR較小的二極管。

3、額定電流IF

指二極管長期運行時，根據允許溫升折算出來的平均電流值。

4. 最大浪涌電流IFSM

允許流過的過量的正向電流。它不是正常電流，而是瞬間電流，這個值相當大。

5．最大反向峰值電壓VRM

即使沒有反向電流，只要不斷地提高反向電壓，遲早會使二極管損壞。這種能加上的反向電壓，不是瞬時電壓，而是反復加上的正反向電壓。因給整流器加的是交流電壓，它的最大值是規(guī)定的重要因子。最大反向峰值電壓VRM指為避免擊穿所能加的最大反向電壓。目前肖特基最高的VRM值為150V。

6. 最大直流反向電壓VR

上述最大反向峰值電壓是反復加上的峰值電壓，VR是連續(xù)加直流電壓時的值。用于直流電路，最大直流反向電壓對于確定允許值和上限值是很重要的.

7．最高工作頻率fM

由于PN結的結電容存在，當工作頻率超過某一值時，它的單向導電性將變差。肖特基二極管的fM值較高，最大可達100GHz。

8．反向恢復時間Trr

當工作電壓從正向電壓變成反向電壓時，二極管工作的理想情況是電流能瞬時截止。實際上，一般要延遲一點點時間。決定電流截止延時的量，就是反向恢復時間。雖然它直接影響二極管的開關速度，但不一定說這個值小就好。也即當二極管由導通突然反向時，反向電流由很大衰減到接近IR時所需要的時間。大功率開關管工作在高頻開關狀態(tài)時，此項指標至為重要。

9. 最大耗散功率P

二極管中有電流流過，就會吸熱，而使自身溫度升高。在實際中外部散熱狀況對P也是影響很大。具體講就是加在二極管兩端的電壓乘以流過的電流加上反向恢復損耗。

三、肖特基與快恢復二極管對比

快恢復二極管是反向恢復時間很短的二極管（5us以下），其正向壓降高于普通二極管（0.8~2V）反向耐壓在1200V以下，在性能上可以分為快恢復和超快恢復，后者可以達到100ns以下。

肖特基二極管反向恢復時間在10ns以下，反向漏電流較大，耐壓低，一般低于150V多用于低壓場合。

肖特基二極管和快恢復二極管區(qū)別：前者的恢復時間比后者小一百倍左右，前者的反向恢復時間大約為幾納秒。前者的優(yōu)點還有低功耗，大電流，超高速；后者有較高的開關速度,同時也能得到較高的耐壓，反向漏電小，可用于電壓較高且頻率較高的場合。

另外肖特基二極管的ESD承受能力低于快恢復二極管。