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肖特基二极管知识1

时间:2019-08-06信息来源:深圳市韩景元电子有限公司

肖特基二极管原理及结构 和其他的二极管比起来,肖特基二极管有什么特别的呢? SBD不是利用P型半导体与N型半导体接触形成PN结原理制作的,而是利用金属与半导体接触形成的金属-半导体结原理制作的。因此,SBD也称为金属-半导体(接触)二极管或表面势垒二极管,它是一种热载流子二极管。 典型的肖特基整流管的内部电路结构是以N型半导体为基片,在上面形成用砷作掺杂剂的N-外延层。阳极使用钼或铝等材料制成阻档层。用二氧化硅(SiO2)来消除边缘区域的电场,提高管子的耐压值。N型基片具有很小的通态电阻,其掺杂浓度较H-层要高100%倍。在基片下面产生N+阴极层,其功效是减少阴极的接触电阻。通过调整结构参数,N型基片和阳极金属之间便形成肖特基势垒,如图所示。当在肖特基势垒两端加上正向偏压(阳极金属接电源正极,N型基片接电源负极)时,肖特基势垒层变窄,其内阻变小;反之,若在肖特基势垒两端加上反向偏压时,肖特基势垒层则变宽,其内阻变大。 肖特基整流管仅用一种载流子(电子)输送电荷,在势垒外侧无过剩少数载流子的积累,因此,不存在电荷储存问题(Qrr0),使开关特性获得时显改善。其反向恢复時间已能减少到12ns之内。但它的反方向击穿电压值较低,通常不超出去时150V。因此适宜在低压、大电流情况下工作。利用其低压降这特点,能提高低压、大电流整流(或续流)电路的效率。 肖特基二极管的封装 肖特基二极管分为有引线和表面安装(贴片式)两种封装形式。 采用有引线式封装的肖特基二极管通常作为高频大电流整流二极管、续流二极管或保护二极管使用。它有单管式和对管(双二级管)式二种封装类型。肖特基对管又有共阴(两管的负极相连)、共阳(两管的正极相连)和串联(一只二极管的正极接另一只二极管的负极)三种管脚引出方式。 采用表面封装的肖特基二极管有单管型、双管型和三管型等多种封装形式,有A~19种管脚引出方式。 肖特基二极管的优势 SBD的主要优点包括两个方面: 1.由于肖特基势垒高度低于PN结势垒高度,故其正向导通和正向压降都比PN结二极管低(约低0.2V)。2.因为SBD是这种大部分载流子导电性元器件,找不到极少数载流子使用寿命和反向恢复难题。SBD的反向恢复时间只是肖特基势垒电容的充、放电时间,完全不同于PN结二极管的反向恢复时间。由于SBD的反向恢复电荷非常少,故开关速度非常快,开关损耗也特别小,尤其适合于高频应用。 肖特基二极管的缺点 肖特基二极体最大的缺点是其反向偏压较低及反向漏电流偏大,像使用硅及金属为材料的肖特基二极管,其反向偏压额定耐压最高只到 50V,而反向漏电流值为正温度特性,容易随着温度升高而急遽变大,实务设计上需注意其热失控的隐忧。为了避免上述的问题,肖特基二极体实际使用时的反向偏压都会比其额定值小很多。当然,随着工艺技术和肖特基二极管技术的进步,其反向偏压的额定值也再提高。肖特基二极管的关键主要参数 肖特基二极管运用普遍,尤其电源变压器之中。在不同的应用中,需要考虑不同的因素,而且,不同的器件在性能上也有差别,因此,在选用肖特基二极管时,下面这些参数需要综合考虑。 1、导通压降VF VF为二极管正向导通时二极管两端的压降,当通过二极管的电流越大,VF越大;当二极管温度越高时,VF越小。 2、反向饱和漏电流IR IR指在二极管两端加入反向电压时,流过二极管的电流,肖特基二极管反向漏电流较大,选择肖特基二极管是尽量选择IR较小的二极管。 3、额定电流IF 指二极管长期运行时,根据允许温升折算出来的平均电流值。 4. 最大浪涌电流IFSM 允许流过的过量的正向电流。它不是正常电流,而是瞬间电流,这个值相当大。 5.最大反向峰值电压VRM 即使没有反向电流,只要不断地提高反向电压,迟早会使二极管损坏。这种能加上的反向电压,不是瞬时电压,而是反复加上的正反向电压。因给整流器加的是交流电压,它的最大值是规定的重要因子。最大反向峰值电压VRM指为避免击穿所能加的最大反向电压。目前肖特基最高的VRM值为150V 6. 最大直流反向电压VR 上述最大反向峰值电压是反复加上的峰值电压,VR是连续加直流电压时的值。用以直流电路,较大直流电反方向工作电压针对明确控制值和上限制值是很关键的. 7、最大输出功率fM 因为PN结的结电容存有,当输出功率超出某个值时,它的单边导电率将越差。肖特基二极管的fM值较高,最大可达100GHz 8.反向恢复时间Trr 当工作电压从正向电压变成反向电压时,二极管工作的理想情况是电流能瞬时截止。实际上,一般要延迟一点点时间。决定电流截止延时的量,就是反向恢复时间。虽然它直接影响二极管的开关速度,但不一定说这个值小就好。也即当二极管由导通突然反向时,反向电流由很大衰减到接近IR时所需要的时间。大功率开关管工作在高频开关状态时,此项指标至为重要。 9. 最大耗散功率二极管中有电流流过,就会吸热,而使自身温度升高。在实际中外部散热状况对P也是影响很大。实际讲就是说加进二级管两边的工作电压乘于

穿过的电流量再加反向恢复耗损。

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