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肖特基二極管你真的用對了嗎?—鉅興小科普
2019.10.08

提到低功耗、大電流、超高速半導體器件,很多工程師同學肯定能首先想到肖特基二極管(SBD)。但是你真的會用肖特基二極管嗎?和其他的二極管比起來,肖特基二極管又有什么特別之處呢?下面一起來劃重點吧。

肖特基二極管的關鍵參數

肖特基二極管廣泛應用于開關電源、變頻器、驅動器等電路中。在不同的應用中,需要考慮不同的因素,而且,不同的器件在性能上也有差別,因此,在選用肖特基二極管時,下面這些關鍵參數需要綜合考慮。

1、導通壓降VF

VF為二極管正向導通時二極管兩端的壓降,當通過二極管的電流越大,VF越大;當二極管溫度越高時,VF越小。

2、反向飽和漏電流IR

IR指在二極管兩端加入反向電壓時,流過二極管的電流,肖特基二極管反向漏電流較大,選擇肖特基二極管是盡量選擇IR較小的二極管。

3、額定電流IF

指二極管長期運行時,根據允許溫升折算出來的平均電流值。

4. 最大浪涌電流IFSM

允許流過的過量的正向電流。它不是正常電流,而是瞬間電流,這個值相當大。

5.最大反向峰值電壓VRM

即使沒有反向電流,只要不斷地提高反向電壓,遲早會使二極管損壞。這種能加上的反向電壓,不是瞬時電壓,而是反復加上的正反向電壓。因給整流器加的是交流電壓,它的最大值是規定的重要因子。最大反向峰值電壓VRM指為避免擊穿所能加的最大反向電壓。目前肖特基最高的VRM值為150V。

6. 最大直流反向電壓VR

上述最大反向峰值電壓是反復加上的峰值電壓,VR是連續加直流電壓時的值。用于直流電路,最大直流反向電壓對于確定允許值和上限值是很重要的.

7.最高工作頻率fM

由于PN結的結電容存在,當工作頻率超過某一值時,它的單向導電性將變差。肖特基二極管的fM值較高,最大可達100GHz。

8.反向恢復時間Trr

當工作電壓從正向電壓變成反向電壓時,二極管工作的理想情況是電流能瞬時截止。實際上,一般要延遲一點點時間。決定電流截止延時的量,就是反向恢復時間。雖然它直接影響二極管的開關速度,但不一定說這個值小就好。也即當二極管由導通突然反向時,反向電流由很大衰減到接近IR時所需要的時間。大功率開關管工作在高頻開關狀態時,此項指標至為重要。

9. 最大耗散功率P

二極管中有電流流過,就會吸熱,而使自身溫度升高。在實際中外部散熱狀況對P也是影響很大。具體講就是加在二極管兩端的電壓乘以流過的電流加上反向恢復損耗。

肖特基二極管工作參數

肖特基二極管的選型要點

要根據開關電源所要輸出的電壓VO、電流IO、散熱情況、負載情況、安裝要求、所要求的溫升等確定所要選用的肖特基二極管種類。

1.在一般的設計中,我們要留出一定的余量

比如,VR只用到其額定值的80%以下(特殊情況下可控制到50%以下),IF用到其額定值的40%以下。

在單端反激(FLY-BACK)開關電源中,假定一產品:輸入電壓VIMAX=350VDC,輸出電壓VO=5V,電流IO=1A。根據計算公式,要求整流二極管的反向電壓 VR、正向電流IF滿足下面的條件:

這樣,我們可以參考選用SR340或1N5822。若產品為風扇冷卻,則管子可以把余量留小一些。TO220、TO3P封裝的管子有全包封、半包封之分這要根據具體情況選用。半包封管子的散熱優于全包封的管子,但需注意其散熱器和中間管腳相通。負載若為容性負載,建議IF再留出20%的余量。

注意功率肖特基二極管的散熱和安裝形式,要搞清楚產品為自然冷卻還是風扇冷卻,管子要安裝在易通風散熱的地方,以提高產品的可靠性。TO-220、TO-3P型的管子與散熱器之間要加導熱硅脂,使管子與散熱器之間接觸良好。DO-41、DO-201AD封裝的管子可采取立式、臥式、架空等方式安裝,這要根據實際情況確定。

2.正確選擇肖特基二極管的RC補償網絡-RC緩沖器

由于高頻變壓器的漏電感和管子的結電容在截止時形成一個諧振電路,它可導致瞬時過壓振蕩。因此,有必要在電源輸出中設置RC緩沖器以保護管子的安全。另外,RC網絡還可減少輸出噪聲,減少管子的熱耗,提高產品的效率和可靠性。

緩沖器的選擇原則是,既使緩沖器有效,又能盡量減少損耗。下面是參考公式。

IR小的管子,熱耗小,所以同樣情況下,可選擇IR小的管子。

設計PCB時,要使管子及散熱器盡量遠離電解電容器等對熱敏感的器件。以增加產品的壽命。

焊接管子的焊盤要足夠大,焊接牢靠,避免由于熱應力造成脫焊。

肖特基二極管一旦選用后,要經模擬實驗,在產品輸入、輸出最壞的情況下測量其溫升及工作波形,確認各項指標不要超過其極限參數。

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