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如何区分肖特基、快恢复和超快恢复二极管

发布时间:2020-11-11

【导读】在高频、大电流整流以及续流电路中,大量使用了快恢复二极管(FBR)、超快恢复二极管(SRD)和肖特基二极管(SBD)。

在高频、大电流整流以及续流电路中,大量使用了快恢复二极管(FBR)、超快恢复二极管(SRD)和肖特基二极管(SBD)。
 
肖特基二极管利用了肖特基,来对金属或半导体接触面上的反向电压来进行阻挡,从而让电流进行单向的传导。与传统的二极管不同,肖特基与PN结的结构相比,存在很大的差异。快速恢复二极管,顾名思义是一种能够快速恢复反向时间的半导体二极管,本文主要从结构特点、性能参数方面来进行分析对比。
 
如何区分肖特基、快恢复和超快恢复二极管
 
简介
肖特基二极管是以金属和半导体接触形成的势垒为基础的二极管,简称肖特基二极管(Schottky Barrier Diode),具有正向压降低(0.4--0.5V)、反向恢复时间很短(10-40纳秒),而且反向漏电流较大,耐压低,一般低于150V,多用于低电压场合。
 
快恢复二极管是指反向恢复时间很短的二极管(5us以下),工艺上多采用掺金措施,结构上有采用PN结型结构,有的采用改进的PIN结构。其正向压降高于普通二极管(1-2V),反向耐压多在1200V以下。从性能上可分为快恢复和超快恢复两个等级。前者反向恢复时间为数百纳秒或更长,后者则在100纳秒以下。
 
超快恢复二极管(简称fred)是一种具有开关特性好、反向恢复时间超短的半导体二极管,常用来给高频逆变装置的开关器件作续流、吸收、箝位、隔离、输出和输入整流器,使开关器件的功能得到充分发挥。超快恢复二极管是用电设备高频化(20khz以上)和高频设备固态化发展不可或缺的重要器件。
 
如何区分肖特基、快恢复和超快恢复二极管
 
快恢复、超快恢复二极管的结构特点
快恢复二极管的内部结构与普通二极管不同,它是在P 型、N 型硅材料中间增加了基区I,构成P-I-N硅片。由于基区很薄,反向恢复电荷很小,不仅大大减小了trr值,还降低了瞬态正向压降,使管子能承受很高的反向工作电压。快恢复二极管的反向恢复时间一般为几百纳秒,正向压降约为0.6V,正向电流是几安培至几千安培,反向峰值电压可达几百到几千伏。超快恢复二极管的反向恢复电荷进一步减小,使其trr可低至几十纳秒。
 
20A以下的快恢复及超快恢复二极管大多采用TO-220封装形式。从内部结构看,可分成单管、对管(亦称双管)两种。对管内部包含两只快恢复二极管,根据两只二极管接法的不同,又有共阴对管、共阳对管之分。几十安的快恢复二极管一般采用TO-3P金属壳封装。更大容量(几百安~几千安)的管子则采用螺栓型或平板型封装形式。
 
性能、参数比较
下表列出了肖特基二极管和超快恢复二极管、快速恢复二极管、硅高频整流二极管、硅高速开关二极管的性能比较。由表可见,硅高速开关二极管的trr虽极低,但平均整流电流很小,不能作大电流整流用。
 
如何区分肖特基、快恢复和超快恢复二极管
 
反向恢复时间
什么是反向恢复时间?当外加二极管的电压瞬间从正向转到反向时,流经器件的电流并不能相应地瞬间从正向电流转换为反向电流。此时,正向注入的少数载流子(空穴)被空间电荷区的强电场抽取,由于这些空穴的密度高于基区平衡空穴密度,因而在反向偏置瞬间,将产生一个远大于反向漏电流的反向电流,即反向恢复电流IRM。与此同时,符合过程的强化也在加速这些额外载流子密度的下降,直到基区中积累的额外载流子的完全消失,反向电流才下降并稳定到反向漏电流。整个过程所经历的时间为反向恢复时间。
 
反向恢复时间trr的定义是:电流通过零点由正向转换到规定低值的时间间隔。它是衡量高频续流及整流器件性能的重要技术指标。
 
区分肖特基二极管与快恢复二极管
1、结构原理不同,肖特基二极管是贵重金属和n型半导体结合成,快恢复二极管是普通pn结加了个薄基区。
 
2、快恢复二极管是指反向恢复时间很短的二极管(5us以下),工艺上多采用掺金措施,结构上有采用PN结型结构,有的采用改进的PIN结构。其正向压降高于普通二极管(1-2V),反向耐压多在1200V以下。从性能上可分为快恢复和超快恢复两个等级。前者反向恢复时间为数百纳秒或更长,后者则在100纳秒以下。 肖特基二极管是以金属和半导体接触形成的势垒为基础的二极管,称肖特基二极管(Schottky Barrier Diode),具有正向压降低(0.4--0.5V)、反向恢复时间很短(10-40纳秒),而且反向漏电流较大,耐压低,一般低于150V,多用于低电压场合。
 
3、肖特基二极管反向击穿电压大多不高于60V,最高仅约100V,限制其使用,快恢复二极管反向峰值可以到几百到几千伏,因此像在开关电源变压器次级用100V以上的高频整流二极管等只有使用快速恢复(UFRD)。
 
4、肖特基正向导通压降仅0.4V左,快回复二级馆0.6伏, 总的来说,由于肖特基二极管中少数载流子的存贮效应甚微,所以其频率响仅为RC时间常数限制,因而,它是高频和快速开关的理想器件。其工作频率可达100GHz。并且,MIS(金属-绝缘体-半导体)肖特基二极管可以用来制作太阳能电池或发光二极管。快恢复二极管:有0.8-1.1V的正向导通压降,35-85nS的反向恢复时间,在导通和截止之间迅速转换,提高了器件的使用频率并改善了波形。快恢复二极管在制造工艺上采用掺金,单纯的扩散等工艺,可获得较高的开关速度,同时也能得到较高的耐压。目前快恢复二极管主要应用在逆变电源中做整流元件。
 
如何区分肖特基、快恢复和超快恢复二极管
 
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