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肖特基二极管在直流电源中的应用知识

文章来源:稳压电源公司,时间:2017-09-13 09:30    点击量:

    直流电源用肖特基二极管是以其发明人肖特基博士(Schottky)命名的,是肖特基势垒二极管(Schottky Barrier Diode,缩写成SBD)的简称.

肖特基二极管在直流电源中的应用知识
    直流电源用肖特基二极管原理及结构和其他的二极管比起来,直流电源用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.

    直流稳压电源用肖特基二极管结构图典型的肖特基整流管的内部直流电源电路结构是以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.在基片下边形成N+阴极层,其作用是减小阴极的接触电阻.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(阳极金属接直流电源正极,N型基片接直流电源负极)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(Qrr→0),使开关特性获得时显改善.其反向恢复时间已能缩短到10ns以内.但它的反向耐压值较低,一般不超过去时100V.因此适宜在低压、大直流电源电流情况下工作.利用其低压降这特点,能提高低压、大直流电源电流整流(或续流)直流电源电路的效率.

    直流电源用肖特基二极管的封装直流电源用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直流电源用肖特基二极管通常作为高频大直流电源电流整流二极管、续流二极管或保护二极管使用.它有单管式和对管(双二极管)式两种封装形式.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.

    采用表面封装的直流电源用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.

    直流电源用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)由于SBD是一种多数载流子导电器件,不存在少数载流子寿命和反向恢复问题.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.

    直流电源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直流电源电流偏大,像使用硅及金属为材料的直流电源用肖特基二极管,其反向偏压额定耐压最高只到 50V,而反向漏直流电源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,随着工艺技术和直流电源用肖特基二极管技术的进步,其反向偏压的额定值也再提高.

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