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詳解肖特基、快恢復(fù)和超快恢復(fù)二極管的區(qū)別

發(fā)布時間:2019-03-04 責(zé)任編輯:lina

【導(dǎo)讀】在高頻、大電流整流以及續(xù)流電路中,大量使用了快恢復(fù)二極管(FBR)、超快恢復(fù)二極管(SRD)和肖特基二極管(SBD)。
 
在高頻、大電流整流以及續(xù)流電路中,大量使用了快恢復(fù)二極管(FBR)、超快恢復(fù)二極管(SRD)和肖特基二極管(SBD)。
 
肖特基二極管利用了肖特基,來對金屬或半導(dǎo)體接觸面上的反向電壓來進(jìn)行阻擋,從而讓電流進(jìn)行單向的傳導(dǎo)。與傳統(tǒng)的二極管不同,肖特基與PN結(jié)的結(jié)構(gòu)相比,存在很大的差異??焖倩謴?fù)二極管,顧名思義是一種能夠快速恢復(fù)反向時間的半導(dǎo)體二極管,本文主要從結(jié)構(gòu)特點、性能參數(shù)方面來進(jìn)行分析對比。
 
詳解肖特基、快恢復(fù)和超快恢復(fù)二極管的區(qū)別
 
簡介
 
肖特基二極管是以金屬和半導(dǎo)體接觸形成的勢壘為基礎(chǔ)的二極管,簡稱肖特基二極管(Schottky Barrier Diode),具有正向壓降低(0.4--0.5V)、反向恢復(fù)時間很短(10-40納秒),而且反向漏電流較大,耐壓低,一般低于150V,多用于低電壓場合。
 
快恢復(fù)二極管是指反向恢復(fù)時間很短的二極管(5us以下),工藝上多采用摻金措施,結(jié)構(gòu)上有采用PN結(jié)型結(jié)構(gòu),有的采用改進(jìn)的PIN結(jié)構(gòu)。其正向壓降高于普通二極管(1-2V),反向耐壓多在1200V以下。從性能上可分為快恢復(fù)和超快恢復(fù)兩個等級。前者反向恢復(fù)時間為數(shù)百納秒或更長,后者則在100納秒以下。
 
超快恢復(fù)二極管(簡稱fred)是一種具有開關(guān)特性好、反向恢復(fù)時間超短的半導(dǎo)體二極管,常用來給高頻逆變裝置的開關(guān)器件作續(xù)流、吸收、箝位、隔離、輸出和輸入整流器,使開關(guān)器件的功能得到充分發(fā)揮。超快恢復(fù)二極管是用電設(shè)備高頻化(20khz以上)和高頻設(shè)備固態(tài)化發(fā)展不可或缺的重要器件。
 
詳解肖特基、快恢復(fù)和超快恢復(fù)二極管的區(qū)別
 
快恢復(fù)、超快恢復(fù)二極管的結(jié)構(gòu)特點
 
快恢復(fù)二極管的內(nèi)部結(jié)構(gòu)與普通二極管不同,它是在P 型、N 型硅材料中間增加了基區(qū)I,構(gòu)成P-I-N硅片。由于基區(qū)很薄,反向恢復(fù)電荷很小,不僅大大減小了trr值,還降低了瞬態(tài)正向壓降,使管子能承受很高的反向工作電壓??旎謴?fù)二極管的反向恢復(fù)時間一般為幾百納秒,正向壓降約為0.6V,正向電流是幾安培至幾千安培,反向峰值電壓可達(dá)幾百到幾千伏。超快恢復(fù)二極管的反向恢復(fù)電荷進(jìn)一步減小,使其trr可低至幾十納秒。
 
20A以下的快恢復(fù)及超快恢復(fù)二極管大多采用TO-220封裝形式。從內(nèi)部結(jié)構(gòu)看,可分成單管、對管(亦稱雙管)兩種。對管內(nèi)部包含兩只快恢復(fù)二極管,根據(jù)兩只二極管接法的不同,又有共陰對管、共陽對管之分。幾十安的快恢復(fù)二極管一般采用TO-3P金屬殼封裝。更大容量(幾百安~幾千安)的管子則采用螺栓型或平板型封裝形式。
 
性能、參數(shù)比較
 
下表列出了肖特基二極管和超快恢復(fù)二極管、快速恢復(fù)二極管、硅高頻整流二極管、硅高速開關(guān)二極管的性能比較。由表可見,硅高速開關(guān)二極管的trr雖極低,但平均整流電流很小,不能作大電流整流用。
 
詳解肖特基、快恢復(fù)和超快恢復(fù)二極管的區(qū)別
 
反向恢復(fù)時間
 
什么是反向恢復(fù)時間?當(dāng)外加二極管的電壓瞬間從正向轉(zhuǎn)到反向時,流經(jīng)器件的電流并不能相應(yīng)地瞬間從正向電流轉(zhuǎn)換為反向電流。此時,正向注入的少數(shù)載流子(空穴)被空間電荷區(qū)的強電場抽取,由于這些空穴的密度高于基區(qū)平衡空穴密度,因而在反向偏置瞬間,將產(chǎn)生一個遠(yuǎn)大于反向漏電流的反向電流,即反向恢復(fù)電流IRM。與此同時,符合過程的強化也在加速這些額外載流子密度的下降,直到基區(qū)中積累的額外載流子的完全消失,反向電流才下降并穩(wěn)定到反向漏電流。整個過程所經(jīng)歷的時間為反向恢復(fù)時間。
 
反向恢復(fù)時間trr的定義是:電流通過零點由正向轉(zhuǎn)換到規(guī)定低值的時間間隔。它是衡量高頻續(xù)流及整流器件性能的重要技術(shù)指標(biāo)。
 
 
區(qū)分肖特基二極管與快恢復(fù)二極管
1、結(jié)構(gòu)原理不同,肖特基二極管是貴重金屬和n型半導(dǎo)體結(jié)合成,快恢復(fù)二極管是普通pn結(jié)加了個薄基區(qū)。
 
2、快恢復(fù)二極管是指反向恢復(fù)時間很短的二極管(5us以下),工藝上多采用摻金措施,結(jié)構(gòu)上有采用PN結(jié)型結(jié)構(gòu),有的采用改進(jìn)的PIN結(jié)構(gòu)。其正向壓降高于普通二極管(1-2V),反向耐壓多在1200V以下。從性能上可分為快恢復(fù)和超快恢復(fù)兩個等級。前者反向恢復(fù)時間為數(shù)百納秒或更長,后者則在100納秒以下。 肖特基二極管是以金屬和半導(dǎo)體接觸形成的勢壘為基礎(chǔ)的二極管,稱肖特基二極管(Schottky Barrier Diode),具有正向壓降低(0.4--0.5V)、反向恢復(fù)時間很短(10-40納秒),而且反向漏電流較大,耐壓低,一般低于150V,多用于低電壓場合。
 
3、肖特基二極管反向擊穿電壓大多不高于60V,最高僅約100V,限制其使用,快恢復(fù)二極管反向峰值可以到幾百到幾千伏,因此像在開關(guān)電源變壓器次級用100V以上的高頻整流二極管等只有使用快速恢復(fù)(UFRD)。
 
4、肖特基正向?qū)▔航祪H0.4V左,快回復(fù)二級館0.6伏, 總的來說,由于肖特基二極管中少數(shù)載流子的存貯效應(yīng)甚微,所以其頻率響僅為RC時間常數(shù)限制,因而,它是高頻和快速開關(guān)的理想器件。其工作頻率可達(dá)100GHz。并且,MIS(金屬-絕緣體-半導(dǎo)體)肖特基二極管可以用來制作太陽能電池或發(fā)光二極管??旎謴?fù)二極管:有0.8-1.1V的正向?qū)▔航担?5-85nS的反向恢復(fù)時間,在導(dǎo)通和截止之間迅速轉(zhuǎn)換,提高了器件的使用頻率并改善了波形??旎謴?fù)二極管在制造工藝上采用摻金,單純的擴散等工藝,可獲得較高的開關(guān)速度,同時也能得到較高的耐壓。目前快恢復(fù)二極管主要應(yīng)用在逆變電源中做整流元件。
 
詳解肖特基、快恢復(fù)和超快恢復(fù)二極管的區(qū)別
 
 
 
 
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