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区别肖特基二极管-快恢复二极管与超快恢复二极管

返回列表来源:壹芯微 发布日期 2019-09-21 浏览:-

肖特基二极管利用了肖特基,来对金属或半导体接触面上的反向电压来进行阻挡,从而让电流进行单向的传导。与传统的二极管不同,肖特基与PN结的结构相比,存在很大的差异。快速恢复二极管,顾名思义是一种能够快速恢复反向时间的半导体二极管,本文将从结构、性能特点等方面,对肖特基二极管和快恢复二极管的区别进行介绍。

肖特基二极管

它是具有肖特基特性的“金属半导体结”的二极管。其正向起始电压较低。其金属层除钨材料外,还可以采用金、钼、镍、钛等材料。其半导体材料采用硅或砷化镓。这种器件是由多数载流子导电的,所以,其反向饱和电流较以少数载流子导电的PN结大得多。由于肖特基二极管中少数载流子的存贮效应甚微,所以其频率响仅为RC 时间常数限制,因而,它是高频和快速开关的理想器件。其工作频率可达100GHz。并且,MIS(金属-绝缘体-半导体)肖特基二极管可以用来制作太阳能电池或发光二极管。

结构原理

综上所述,肖特基整流管的结构原理与PN结整流管有很大的区别,通常将PN结整流管称作结整流管,而把金属-半导管整流管叫作肖特基整流管,近年来,采用硅平面工艺制造的铝硅肖特基二极管也已问世,这不仅可节省贵金属,大幅度降低成本,还改善了参数的一致性。

肖特基整流管仅用一种载流子(电子)输送电荷,在势垒外侧无过剩少数载流子的积累,因此,不存在电荷储存问题(Qrr→0),使开关特性获得时显改善。其反向恢复时间已能缩短到10ns以内。但它的反向耐压值较低,一般不超过去时100V。因此适宜在低压、大电流情况下工作。利用其低压降这特点,能提高低压、大电流整流(或续流)电路的效率。

快速恢复二极管

快恢复二极管是指反向恢复时间很短的二极管(5us以下),工艺上多采用掺金措施,结构上有采用PN结型结构,有的采用改进的PIN结构。其正向压降高于普通二极管(1-2V),反向耐压多在1200V以下。从性能上可分为快恢复和超快恢复两个等级。前者反向恢复时间为数百纳秒或更长,后者则在100纳秒以下。

肖特基二极管是以金属和半导体接触形成的势垒为基础的二极管,简称肖特基二极管,具有正向压降低(0.4—1.0V)、反向恢复时间很短(0-10纳秒),而且反向漏电流较大,耐压低,一般低于150V,多用于低电压场合。

肖特基二极管和快恢复二极管通常用于开关电源。其区别是:前者的恢复时间比后者小一百倍左右,前者的反向恢复时间大约为几纳秒。前者的优点还有低功耗、大电流、超高速。

快恢复二极管在制造工艺上采用掺金,单纯的扩散等工艺,可获得较高的开关速度,同时也能得到较高的耐压。目前快恢复二极管主要应用在逆变电源中做整流元件。

反向恢复时间

什么是反向恢复时间?当外加二极管的电压瞬间从正向转到反向时,流经器件的电流并不能相应地瞬间从正向电流转换为反向电流。此时,正向注入的少数载流子(空穴)被空间电荷区的强电场抽取,由于这些空穴的密度高于基区平衡空穴密度,因而在反向偏置瞬间,将产生一个远大于反向漏电流的反向电流,即反向恢复电流IRM。与此同时,符合过程的强化也在加速这些额外载流子密度的下降,直到基区中积累的额外载流子的完全消失,反向电流才下降并稳定到反向漏电流。整个过程所经历的时间为反向恢复时间。

反向恢复时间trr的定义是:电流通过零点由正向转换到规定低值的时间间隔。它是衡量高频续流及整流器件性能的重要技术指标。

快恢复、超快恢复二极管的结构特点

快恢复二极管的内部结构与普通二极管不同,它是在P 型、N 型硅材料中间增加了基区I,构成P-I-N硅片。由于基区很薄,反向恢复电荷很小,不仅大大减小了trr值,还降低了瞬态正向压降,使管子能承受很高的反向工作电压。快恢复二极管的反向恢复时间一般为几百纳秒,正向压降约为0.6V,正向电流是几安培至几千安培,反向峰值电压可达几百到几千伏。超快恢复二极管的反向恢复电荷进一步减小,使其trr可低至几十纳秒。

20A以下的快恢复及超快恢复二极管大多采用TO-220封装形式。从内部结构看,可分成单管、对管(亦称双管)两种。对管内部包含两只快恢复二极管,根据两只二极管接法的不同,又有共阴对管、共阳对管之分。几十安的快恢复二极管一般采用TO-3P金属壳封装。更大容量(几百安~几千安)的管子则采用螺栓型或平板型封装形式。

检测方法

常规检测方法

在业余条件下,利用万用表能检测快恢复、超快恢复二极管的单向导电性,以及内部有无开路、短路故障,并能测出正向导通压降。若配以兆欧表,还能测量反向击穿电压。

实例:测量一只超快恢复二极管,其主要参数为:trr=35ns、IF=5A、IFSM=50A、VRM=700V。将万用表拨至R×1档,读出正向电阻为6.4L,n=19.5L格。反向电阻则为无穷大。进一步求得VF=0.03V/×19.5=0.585V。证明管子是好的。

注意事项:

有些单管,共三个引脚,中间的为空脚,一般在出厂时剪掉,但也有不剪的;

若对管中有一只管子损坏,则可作为单管使用;

测正向导通压降时,必须使用R×1档。若用R×1k档,因测试电流太小,远低于管子的正常工作电流,故测出的VF 值将明显偏低。在上面例子中,如果选择R×1k档测量,正向电阻就等于2.2k,此时n=9格。由此计算出的VF值仅0.27V,远低于正常值(0.6V);

快恢复二极管的恢复时间是200-500ns;

超快速二极管的恢复时间是30-100ns;

肖特基二极管的恢复时间是10ns 左右;

而且他们的正向导通电压也有所不同,肖特基

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