高压肖特基二极管的特点及工作原理-Ameya360电子元器件采购网

高压肖特基二极管的特点及工作原理

发布时间：2022-04-21 14:29

作者：Ameya360

来源：网络

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　　二极管，是我们耳闻已久的电子器件。根据标准不同，二极管可以分为稳压二极管、肖特基二极管、光电二极管、贴片二极管等等。高压肖特基二极管，制造中采用的主要工艺技术有：硅外延衬底、Ｐ＋环技术、势垒金属与硅的合金技术，器件采用双芯片、共阴极，塑料半包封结构。本文Ameya360电子元器件采购网将简述高压肖特基二极管的特点及工作原理。

高压肖特基二极管的特点及工作原理

　　高压肖特基二极管的工作原理

　　肖特基二极管是贵金属(金、银、铝、铂等)A为正极，以N型半导体B为负极，利用二者接触面上形成的势垒具有整流特性而制成的金属-半导体器件。因为N型半导体中存在着大量的电子，贵金属中仅有极少量的自由电子，所以电子便从浓度高的B中向浓度低的A中扩散。显然，金属A中没有空穴，也就不存在空穴自A向B的扩散运动。随着电子不断从B扩散到A，B表面电子浓度逐渐降低，表面电中性被破坏，于是就形成势垒，其电场方向为B→A。但在该电场作用之下，A中的电子也会产生从A→B的漂移运动，从而消弱了由于扩散运动而形成的电场。当建立起一定宽度的空间电荷区后，电场引起的电子漂移运动和浓度不同引起的电子扩散运动达到相对的平衡，便形成了肖特基势垒。

　　肖特基二极管典型的肖特基整流管的内部电路结构是以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(阳极金属接电源正极，N型基片接电源负极)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。

　　肖特基二极管的特点

　　优点

　　1）由于肖特基势垒高度低于PN结势垒高度，故其正向导通门限电压和正向压降都比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。但是，由于SBD的反向势垒较薄，并且在其表面极易发生击穿，所以反向击穿电压比较低。由于SBD比PN结二极管更容易受热击穿，反向漏电流比PN结二极管大。

　　3）SBD具有开关频率高和正向压降低等优点，但其反向击穿电压比较低，大多不高于60V，最高仅约100V，以致于限制了其应用范围。像在开关电源（SMPS）和功率因数校正（PFC）电路中功率开关器件的续流二极管、变压器次级用100V以上的高频整流二极管、RCD缓冲器电路中用600V～1.2kV的高速二极管以及PFC升压用600V二极管等，只有使用快速恢复外延二极管（FRED）和超快速恢复二极管（UFRD）。UFRD的反向恢复时间Trr也在20ns以上，根本不能满足像空间站等领域用1MHz～3MHz的SMPS需要。即使是硬开关为100kHz的SMPS，由于UFRD的导通损耗和开关损耗均较大，壳温很高，需用较大的散热器，从而使SMPS体积和重量增加，不符合小型化和轻薄化的发展趋势。因此，发展100V以上的高压SBD，一直是人们研究的课题和关注的热点。近几年，SBD已取得了突破性的进展，150V和 200V的高压SBD已经上市，使用新型材料制作的超过1kV的SBD也研制成功，从而为其应用注入了新的生机与活力。

　　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电流偏大，像使用硅及金属为材料的肖特基二极体，其反向偏压额定耐压最高只到 50V，而反向漏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。不过肖特基二极体的技术也已有了进步，其反向偏压的额定值最大可以到200V。

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行业新闻

二极管常见封装形式都有哪些？

　　二极管作为电子电路中的重要元件，广泛应用于整流、开关、稳压、信号调制等多个领域。除了内部结构和性能参数外，二极管的封装形式对于其实际应用也有着重要影响。封装不仅保护二极管内部的芯片免受机械和环境伤害，还影响散热性能、电气连接和安装方式。　　二极管封装的意义　　封装是指将二极管的硅片及其引线封装在保护材料中形成特定形状的外壳。合理的封装设计有助于：　　保护器件免受物理损伤和环境腐蚀;　　提供有效的散热途径，提升工作稳定性;　　方便电路板的安装和焊接;　　确保电气性能符合设计需求。　　因此，根据应用环境和电流电压要求，不同型号的二极管会采用不同的封装形式。　　常见的二极管封装形式　　1. DO-41 封装　　特点：轴向引线，玻璃管封装，外形类似小型玻璃管。　　应用：广泛应用于普通硅整流二极管和开关二极管。　　优点：体积小，便于手工焊接和自动化安装，散热性能较好。　　2. SOD-123、SOD-323 封装　　特点：贴片封装，表面贴装器件(SMD)的一种，体积非常小巧。　　应用：高速开关二极管、小信号二极管通常采用该类封装。　　优点：适合高密度电路板设计，减小整体尺寸和重量。　　3. SMA、SMB、SMC 封装　　特点：表贴封装，尺寸逐渐增大，适用于较大功率的二极管。　　应用：大电流肖特基二极管、整流二极管。　　优点：散热良好，承受较大电流，适合自动化生产。　　4. DO-201AD 封装　　特点：轴向引线，较厚的玻璃管封装，体积比DO-41大。　　应用：大电流整流器件，适用于功率较高的电路。　　优点：良好散热，适合电源整流器和电力电子装置。　　5. SOT-23 封装　　特点：小型三脚表贴封装，常用于三极管和双极性二极管。　　应用：小信号开关二极管、齐纳管。　　优点：体积极小，适合移动和微型电子设备。　　6. TO-220 封装　　特点：直立式插针和金属散热片，体积较大。　　应用：功率二极管、大功率稳压二极管。　　优点：优异的散热能力，适合高电流、大功率应用。　　7. SOD-54 封装　　特点：小型矩形封装，表面贴装。　　应用：快速恢复二极管和小功率整流二极管。　　优点：方便自动化和机器焊接。　　封装选择的影响因素　　功率和电流大小　　大功率和大电流二极管需要较好的散热措施，通常选用TO-220、DO-201等散热性能强的封装。　　安装方式　　手工焊接多用轴向引线封装，自动化贴片工艺偏向表面贴装封装(如SMD)。　　空间限制　　空间紧凑电路多使用体积小巧的贴片封装，如SOT-23、SOD-123。　　环境和机械要求　　严苛环境中，高强度封装更为可靠。　　总结来说，二极管的封装形式多种多样，各具特色。合理选择封装形式，不仅能够保证二极管的性能和寿命，还能提升整个电子设备的可靠性和工作效率。

2026-10-15 13:06 阅读量：333

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