什么是肖特基二极管?

电器工程 晶体管 二极管
2022-01-30 07:03:31

谁能告诉我什么是肖特基二极管?方案?象征?它在哪里使用?我的意思是在什么类型的电路中使用它?以及用于什么?

我在网上搜索过,但没有找到我要找的东西。

3个回答

普通半导体二极管是N和P半导体材料的结。事实证明,你可以用半导体结的一半来制作二极管。

肖特基二极管是一个结,一侧是 P 或 N 半导体,而另一侧是金属。结果仍然像二极管一样工作,但相对于电路设计有以下差异:

  1. 前向跌幅约为一半。这在大电流应用中非常有用,因为二极管会消耗更少的功率。它还有助于提高开关电源应用的效率。

  2. 反向泄漏明显更高,尤其是在高温下。这是您必须注意并相应设计的事情。看一下普通肖特基二极管的数据表,比如 1N5818。您可能会惊讶它会向后泄漏多少,尤其是在高温下。

  3. 反向恢复时间要快得多,对于大多数应用来说基本上是瞬时的。这对于以连续模式运行的开关电源非常有用。在这种情况下,当开关打开时,有正向电流通过二极管,反向偏置二极管。硅二极管在该应用中可能是一个问题,因为在最初的几个 10 秒或 100 秒 ns 中,开关基本上被二极管短路,即使它是反向偏置的,它仍然导通。这会导致开关和二极管效率低下并承受很大的压力。

  4. 肖特基二极管不像硅二极管那样具有高反向电压。超过约 100 V 时,它们很难找到或价格昂贵。

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这些类似于二极管,但只有金属和 N 掺杂材料,而不是 PN 结。

它们对于高速计算机电路、快速切换非常有用。常用于设计整流器

它们的另一个常见用途是用于电压钳位,因为它比普通二极管更陡峭。

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提示:在询问之前考虑开始搜索的一些地方

最常见的二极管类型(掺杂硅PN 结二极管)具有最小的电压降,以克服结势,即能量阱,用于载流子的传导。对于硅,这大约是 0.6-0.65 伏,并且取决于温度。

对于某些应用,约 0.65 伏的二极管压降是不可接受的。原因包括:

  • 二极管上浪费的功率是通过它的电流和该电流下的结电压的函数,即P = V x I因此,产生的热量与该电压成正比
  • 二极管开关速度的因素之一(不是唯一因素)是发生导通需要克服的电压势垒。因此,降低该电压将是加快二极管开关性能的一种方式。

所以从逻辑上讲,一个简单的答案应该是使用其他一些半导体而不是硅......这确实有一些限制:传统上,低电压应用的替代品是锗 pn 结二极管:它的结电位约为 0.15 伏,比上面的~0.65 伏特小得多。然而,锗二极管在很大程度上已不再使用,原因是它与硅二极管相比存在一些问题:例如高反向漏电流、低正向电流容量、低反向阻断电压和可怜的热稳定性。

肖特基二极管参数介于 Si 和 Ge 二极管之间,但其工作方式有很大不同:整流功能发生在掺杂半导体(几乎总是 n 型)和对半导体形成“肖特基势垒”的金属之间. 请注意,肖特基二极管中不存在互补掺杂剂类型(p <--> n 视情况而定)。

金属-半导体势垒情况下的能量阱电压取决于用于形成二极管的半导体和金属的组合,并且通常远低于 pn 结二极管的能量阱电压(电压的一半,如 Olin 在他的回答)。

另一大优势是肖特基势垒的反向恢复时间与相对缓慢的 pn 结二极管相比几乎是无限小的。这是高速开关/整流应用的秘密。

肖特基二极管的缺点是反向漏电流与所达到的势垒电压有关 - 并且随着结电位的降低而急剧上升。因此,虽然可能有非常低的结电势,但对于整流而言,太低的电压并不是一件好事。

现在,归结为问题:

  • 肖特基二极管用于需要低结电位的电路中,并且反向泄漏不是交易破坏者
  • 小信号高开关速度功率肖特基二极管在电子设计中都有其用途:即既适用于低二极管压降和快速恢复很重要的低电压应用,也适用于低二极管压降导致更少功率浪费的大电流应用。热。例如,我最喜欢的功率肖特基二极管Vishay 95sq015在 9 安培电流下的正向电压仅为 0.25 伏!
  • 肖特基二极管最近的一个关键应用是高温开关,其中碳化硅肖特基二极管(例如1N8032)提供非常高的反向阻断电压(典型值 > 600 V),无反向恢复电荷,额定工作温度高达 200 至 250 o C. 虽然这些二极管失去了低正向电压的优势,但由于零反向恢复带来的开关速度,加上在极高的温度下工作,使得这种肖特基二极管在此类应用中具有独特的价值。