深度挖掘肖特基二極管應(yīng)用要點(diǎn)

　　肖特基二極管廣泛應(yīng)用于開關(guān)電源中，每一個(gè)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(jìn)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(jié)構(gòu)可分為面接觸二極管和點(diǎn)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(shì)壘二極管(簡(jiǎn)稱SBD)，是由金屬與半導(dǎo)體接觸形成的勢(shì)壘層為基礎(chǔ)制成的二極管如圖 1所示，其主要特點(diǎn)是正向?qū)▔航敌?約0.45V)，反向恢復(fù)時(shí)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(yáng)極金屬(用鉬或鋁等材料制成的阻擋層)、二氧化硅(SiO2)電場(chǎng)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(yáng)極金屬之間形成肖特基勢(shì)壘。當(dāng)在肖特基勢(shì)壘兩端加上正向偏壓(陽(yáng)極金屬接電源正極，N型基片接電源負(fù)極)時(shí)，肖特基勢(shì)壘層變窄，其內(nèi)阻變小;反之，若在肖特基勢(shì)壘兩端加上反向偏壓時(shí)，肖特基勢(shì)壘層則變寬，其內(nèi)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(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(shí)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(dāng)中我們經(jīng)常會(huì)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(shí)必須要考慮以下幾點(diǎn)參數(shù)：

　　1、導(dǎo)通壓降VF

　　VF為二極管正向?qū)〞r(shí)二極管兩端的壓降，當(dāng)通過二極管的電流越大，VF越大;當(dāng)二極管溫度越高時(shí)，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(shí)，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(zhǎng)期運(yùn)行時(shí)，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(gè)值相當(dāng)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(huì)使二極管損壞。這種能加上的反向電壓，不是瞬時(shí)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(shí)的值。用于直流電路，最大直流反向電壓對(duì)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(dāng)工作頻率超過某一值時(shí)，它的單向?qū)щ娦詫⒆儾?。肖特基二極管的fM值較高，最大可達(dá)100GHz。

　　8.反向恢復(fù)時(shí)間Trr

　　當(dāng)工作電壓從正向電壓變成反向電壓時(shí)，二極管工作的理想情況是電流能瞬時(shí)截止。實(shí)際上，一般要延遲一點(diǎn)點(diǎn)時(shí)間。決定電流截止延時(shí)的量，就是反向恢復(fù)時(shí)間。雖然它直接影響二極管的開關(guān)速度，但不一定說這個(gè)值小就好。也即當(dāng)二極管由導(dǎo)通突然反向時(shí)，反向電流由很大衰減到接近IR時(shí)所需要的時(shí)間。大功率開關(guān)管工作在高頻開關(guān)狀態(tài)時(shí)，此項(xiàng)指標(biāo)至為重要。

　　9. 最大耗散功率P

　　二極管中有電流流過，就會(huì)吸熱，而使自身溫度升高。在實(shí)際中外部散熱狀況對(duì)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(duì)比

　　快恢復(fù)二極管是反向恢復(fù)時(shí)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(dá)到100ns以下。

　　肖特基二極管反向恢復(fù)時(shí)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(chǎng)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(shí)間比后者小一百倍左右，前者的反向恢復(fù)時(shí)間大約為幾納秒。前者的優(yōu)點(diǎn)還有低功耗，大電流，超高速;后者有較高的開關(guān)速度,同時(shí)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(chǎng)合。

　　另外肖特基二極管的ESD承受能力低于快恢復(fù)二極管。