SBD肖特基二極管-開關(guān)電源的關(guān)鍵元件知識介紹

肖特基勢壘二極管簡稱肖特基二極管或肖特基管。英文全稱（Schottky Barrier Diode，簡寫SBD），屬于大電流、低功耗、低壓、超高速半導(dǎo)體功率器件。它的正向?qū)▔航祪H為0.4V左右，反向恢復(fù)時間極短，可小至幾納秒；其整流電流可高達(dá)幾百至幾千安培。這些優(yōu)良性能是快恢復(fù)及超快恢復(fù)二極管所不具備的。

肖特基二極管的工作原理

肖特基二極管是用鉬、金、銀等貴金屬為陽極，用N型半導(dǎo)體材料為陰極，利用二者接觸面上形成的勢壘具有整流特性，從而制成的一種金屬/半導(dǎo)體器件。

肖特基二極管屬于五層器件，中間層以N型半導(dǎo)體為基片，上面用砷作摻雜劑的N-外延層，最上面用金屬材料鉬構(gòu)成的陽極。

N型基片具備很小的導(dǎo)通電阻，在基片下面依次是N+陰極層、金屬陰極。

如下圖所示：典型的肖特基二極管的內(nèi)部結(jié)構(gòu)

典型的肖特基二極管的內(nèi)部結(jié)構(gòu)

近年，采用硅平面工藝制造的鋁硅肖特基二極管，不僅改善了器件參數(shù)的一致性、還能節(jié)省貴金屬，減少環(huán)境污染。

通過調(diào)整結(jié)構(gòu)和參數(shù)，能在基片與陽極金屬之間形成合適的肖特基墊壘。

當(dāng)加上正偏壓E時，勢壘寬度W0變窄；加負(fù)偏壓-E時，勢壘寬度W0變寬，如下圖所示：

外加偏壓時勢壘寬度的變化情況

肖特基二極管僅僅只用一種載流子(電子)輸送電荷，然而在勢壘的外側(cè)無過剩的少數(shù)載流子積累，所以它不存在電荷儲存效應(yīng)，這個特性使得開關(guān)特性得到明顯改善，反向恢復(fù)時間能縮短到10ns以內(nèi)。但是存在一個缺陷，反向耐壓較低，一般不超過100V，使得它僅適宜在低電壓、大電流下工作。它的低正向壓降特性，能提高大電流整流(或續(xù)流)電路的效率。

肖特基二極管的典型伏安特性如下圖所示：

肖特基二極管的典型伏安特性

如圖所示，正向?qū)妷航橛阪N管與硅管之間，但它的構(gòu)造原理與PN結(jié)二極管有本質(zhì)區(qū)別。

下表列出了， 肖特基二極管、超快恢復(fù)二極管、快恢復(fù)二極管、高頻硅整流管的性能比較：

通過測量二極管正向壓降，能容易區(qū)分是肖特基二極管還是超快恢復(fù)二極管。

通常利用數(shù)字萬用表的二極管檔測量二極管的UF值，當(dāng)UF≈0.3V時是肖特基二極管，UF≈0.55～0.6V時是超快恢復(fù)二極管。測量值偏小的原因，是因為二極管檔的測試電流較小(一般為1mA)。

肖特基二極管的選取原則

開關(guān)電源的輸出整流管適宜采用肖特基二極管，因為它的低壓降大電流特性，有利于提高電源效率。

肖特基二極管的反向峰值電壓，應(yīng)選取大于等于最大反向峰值電壓的2倍。

最大反向峰值電壓=輸出電壓+（次級匝數(shù)/初級匝數(shù)*直流輸入電壓最大值）

肖特基二極管的平均整流電流，應(yīng)選取大于等于最大連續(xù)輸出電流的3倍。

舉個例子：

某開關(guān)電源的輸出電壓Uo=12V，最大連續(xù)輸出電流Iom=5A，最大輸出功率Pom=60W。

已知：高頻變壓器，初級匝數(shù)Np=54匝，次級匝數(shù)Ns=5匝，直流輸入電壓最大值UImax=375V(對應(yīng)的交流輸入最大電壓為265V)。

可算出，最大反向峰值電壓=12+（5/54*375）=46.7V

得出：

肖特基二極管的反向峰值電壓=2*46.7=93.4V

肖特基二極管的平均整流電流=3*5=15A

結(jié)論：

選擇壹芯微生產(chǎn)的MBR20100型肖特基二極管可以滿足要求，它的反向峰值電壓=100V，平均整流電流=20A，反向恢復(fù)時間10ns。

【需要特別指出】

肖特基二極管的最高反向工作電壓一般不超過100V，只適合作低壓、大電流整流用。當(dāng)Uo≥30V時，須用耐壓100V以上的超快恢復(fù)二極管來代替肖特基二極管，不過電源效率會略有下降。

肖特基二極管的常用型號與參數(shù)

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