《電子技術(shù)應(yīng)用》
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深度挖掘肖特基二極管應(yīng)用要點

2016-10-19
來源:ZLG致遠電子

  肖特基二極管廣泛應(yīng)用于開關(guān)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(nèi)部結(jié)構(gòu),、應(yīng)用范圍以及為什么肖特基廣泛應(yīng)用于高頻開關(guān)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,。

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  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(jié)構(gòu)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?nèi)荻O管,、光電二極管,、發(fā)光二極管、開關(guān)二極管,、快速恢復(fù)二極管等,;按照結(jié)類型又可分為半導(dǎo)體結(jié)型二極管和金屬半導(dǎo)體結(jié)型二極管,然而肖特基二極管就屬于金屬半導(dǎo)體結(jié)型二極管,。

  一,、肖特基二極管的內(nèi)部結(jié)構(gòu)

  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(dǎo)體接觸形成的勢壘層為基礎(chǔ)制成的二極管如圖 1所示,,其主要特點是正向?qū)▔航敌,。s0.45V),反向恢復(fù)時間短和開關(guān)損耗小,,是一種低功耗,、超高速半導(dǎo)體器件。肖特基二極管在結(jié)構(gòu)原理上與PN結(jié)二極管有很大區(qū)別,,它的內(nèi)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(gòu)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(nèi)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(nèi)阻變大,。

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  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(yīng)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(fù)時間在10~40ns。肖特基二極管應(yīng)用在高頻低壓電路中,,是比較理想的,。

  二、肖特基二極管應(yīng)用

  開關(guān)電源當中我們經(jīng)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(shù):

  1、導(dǎo)通壓降VF

  VF為二極管正向?qū)〞r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(jù)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(fù)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(fù)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(jié)的結(jié)電容存在,,當工作頻率超過某一值時,,它的單向?qū)щ娦詫⒆儾睢Pぬ鼗O管的fM值較高,,最大可達100GHz,。

  8.反向恢復(fù)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(fù)時間,。雖然它直接影響二極管的開關(guān)速度,但不一定說這個值小就好,。也即當二極管由導(dǎo)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(guān)管工作在高頻開關(guān)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(fù)損耗,。

  三,、肖特基與快恢復(fù)二極管對比

  快恢復(fù)二極管是反向恢復(fù)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(fù)和超快恢復(fù),,后者可以達到100ns以下,。

  肖特基二極管反向恢復(fù)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(fù)二極管區(qū)別:前者的恢復(fù)時間比后者小一百倍左右,,前者的反向恢復(fù)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(guān)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(fù)二極管。


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