SBD的主要優(yōu)點包括兩個方面:
1)由于肖特基勢壘高度低于PN結(jié)勢壘高度,故其正向?qū)ㄩT限電壓和正向壓降都比PN結(jié)二極管低(約低0.2V)。
2)由于SBD是一種多數(shù)載流子導(dǎo)電器件,不存在少數(shù)載流子壽命和反向恢復(fù)問題。SBD的反向恢復(fù)時間只是肖特基勢壘電容的充、放電時間,完全不同于PN結(jié)二極管的反向恢復(fù)時間。由于SBD的反向恢復(fù)電荷非常少,故開關(guān)速度非???,開關(guān)損耗也特別小,尤其適合于高頻應(yīng)用。
但是,由于SBD的反向勢壘較薄,并且在其表面極易發(fā)生擊穿,所以反向擊穿電壓比較低。由于SBD比PN結(jié)二極管更容易受熱擊穿,反向漏電流比PN結(jié)二極管大。
SBD具有開關(guān)頻率高和正向壓降低等優(yōu)點,但其反向擊穿電壓比較低,大多不60V,高僅約100V,以致于限制了其應(yīng)用范圍。像在開關(guān)電源(SMPS)和功率因數(shù)校正(PFC)電路中功率開關(guān)器件的續(xù)流二極管、變壓器次級用100V以上的高頻整流二極管、RCD緩沖器電路中用600V~1.2kV的高速二極管以及PFC升壓用600V二極管等,只有使用快速恢復(fù)外延二極管(FRED)和超快速恢復(fù)二極管(UFRD)。UFRD的反向恢復(fù)時間Trr也在20ns以上,根本不能滿足像空間站等領(lǐng)域用1MHz~3MHz的SMPS需要。即使是硬開關(guān)為100kHz的SMPS,由于UFRD的導(dǎo)通損耗和開關(guān)損耗均較大,殼溫很高,需用較大的散熱器,從而使SMPS體積和重量增加,不符合小型化和輕薄化的發(fā)展趨勢。因此,發(fā)展100V以上的高壓SBD,一直是人們研究的課題和關(guān)注的熱點。近幾年,SBD已取得了突破性的進展,150V和200V的高壓SBD已經(jīng)上市,使用新型材料制作的超過1kV的SBD也研制成功,從而為其應(yīng)用注入了新的生機與活力。
肖特基二極管是貴金屬(金、銀、鋁、鉑等)A為正極,以N型半導(dǎo)體B為負極,利用二者接觸面上形成的勢壘具有整流特性而制成的金屬-半導(dǎo)體器件。因為N型半導(dǎo)體中存在著大量的電子,貴金屬中僅有極少量的自由電子,所以電子便從濃度高的B中向濃度低的A中擴散。顯然,金屬A中沒有空穴,也就不存在空穴自A向B的擴散運動。隨著電子不斷從B擴散到A,B表面電子濃度逐漸降低,表面電中性被破壞,于是就形成勢壘,其電場方向為B→A。但在該電場作用之下,A中的電子也會產(chǎn)生從A→B的漂移運動,從而消弱了由于擴散運動而形成的電場。當(dāng)建立起一定寬度的空間電荷區(qū)后,電場引起的電子漂移運動和濃度不同引起的電子擴散運動達到相對的平衡,便形成了肖特基勢壘。
對于點接觸型肖特基二極管,它在微波通信電路方面具有重要地位。此外,鋁硅肖特基二極管在高頻電路中扮演著檢波和鑒頻的角色,取代了傳統(tǒng)的檢波二極管。需要注意的是,肖特基二極管的反向耐壓相對較低,不適用于高反壓電路。
肖特基二極管的優(yōu)點:器件本身具有很高的開關(guān)頻率,而且它的反向擊穿電壓比較的低。同時因為技術(shù)的不斷改進,對新型材料的使用,使得肖特基二極管本身充滿了生機以及很強的競爭力。
肖特基二極管 的耐壓能常較低,但是它的恢復(fù)速度快,可以用在高頻場合,故開關(guān)電源采用此種二極管作為整流輸出用,盡管如此,開關(guān)電源上的整流管溫度還是很高的。
面結(jié)合型管采用平面工藝性能穩(wěn)定,一致性好,不易損壞。圖中給出一種面結(jié)合型二極管的結(jié)構(gòu)圖和等效電路。從中可以看出各部分的結(jié)構(gòu)尺寸量級。通常這種管芯要進行封裝才能方便地使用。肖特基勢壘二極管的典型封裝結(jié)構(gòu)可采用“炮彈”式、微帶式、SOT貼片式等。
肖特基二極體大的缺點是其反向偏壓較低及反向漏電流偏大,像使用硅及金屬為材料的肖特基二極管,其反向偏壓額定耐壓高只到 50V,而反向漏電流值為正溫度特性,容易隨著溫度升高而急遽變大,實務(wù)設(shè)計上需注意其熱失控的隱憂。為了避免上述的問題,肖特基二極體實際使用時的反向偏壓都會比其額定值小很多。當(dāng)然,隨著工藝技術(shù)和肖特基二極管技術(shù)的進步,其反向偏壓的額定值也再提高。
對于低壓大電流的高頻整流,肖特基二極管是佳的選擇(這時由于其反向耐壓較低),常用的是作為±5V、±12V、±15V的整流輸出管。(如計算機電源的+5V輸出大多采用SR3040,+12V輸出采用SR1660)再加上肖特基二極管的正向壓降VF與結(jié)溫TJ呈現(xiàn)負溫度系數(shù),所以用其制造的開關(guān)電源,溫升低,噪聲小,可靠性高。
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