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揭祕肖特基二極體鮮為人知的祕密特性

 

  我們所熟知的肖特基二極體被廣泛應用於各種電路中,但我們真正瞭解肖特基二極體的某些特性關係嗎?如肖特基二極體導通電壓和反向漏電流與導通電流、環境溫度存在什麼樣的關係等,今天就讓立深鑫帶領大家來扒扒很多資料手冊中很少提起的特性關係和正確合理的選型。

        

  1、正向導通壓降與導通電流的關係

  在肖特基二極體兩端加正向偏置電壓時,其內部電場區域變窄,可以有較大的正向擴散電流通過PN接面。只有當正向電壓達到某一數值(這一數值稱為“門檻電壓”,鍺管約為0.2V,矽管約為0.6V)以後,肖特基二極體才能真正導通。但肖特基二極體的導通壓降是恆定不變的嗎?它與正向擴散電流又存在什麼樣的關係?通過下圖1的測試電路在常溫下對型號為SM360A的肖特基二極體進行導通電流與導通壓降的關係測試,可得到如圖2所示的曲線關係:正向導通壓降與導通電流成正比,其浮動壓差為0.2V。從輕載導通電流到額定導通電流的壓差雖僅為0.2V,但對於功率肖特基二極體來說它不僅影響效率也影響肖特基二極體的溫升,所以在價格條件允許下,儘量選擇導通壓降小、額定工作電流較實際電流高一倍的肖特基二極體。

       

  2、正向導通壓降與環境的溫度的關係

  在我們開發產品的過程中,高低溫環境對電子元器件的影響才是產品穩定工作的最大障礙。環境溫度對絕大部分電子元器件的影響無疑是巨大的,肖特基二極體當然也不例外,在高低溫環境下通過對SM360A的實測資料表1與圖3的關係曲線可知道:肖特基二極體的導通壓降與環境溫度成反比。在環境溫度為-45℃時雖導通壓降最大,卻不影響肖特基二極體的穩定性,但在環境溫度為75℃時,外殼溫度卻已超過了資料手冊給出的125℃,則該肖特基二極體在75℃時就必須降額使用。這也是為什麼開關電源在某一個高溫點需要降額使用的因素之一。

       

  3、肖特基二極體漏電流與反向電壓的關係

  在肖特基二極體兩端加反向電壓時,其內部電場區域變寬,有較少的漂移電流通過PN接面,形成我們所說的漏電流。漏電流也是評估肖特基二極體效能的重要引數,肖特基二極體漏電流過大不僅使其自身溫升高,對於功率電路來說也會影響其效率,不同反向電壓下的漏電流是不同的,關係如圖4所示:反向電壓愈大,漏電流越大,在常溫下肖特基二極體的漏電流可忽略。

       

  4、肖特基二極體漏電流與環境溫度的關係

  其實對肖特基二極體漏電流影響最大的還是環境溫度,下圖5是在額定反壓下測試的關係曲線,從中可以看出:溫度越高,漏電流越大。在75℃後成直線上升,該點的漏電流是導致肖特基二極體外殼在額定電流下達到125℃的兩大因素之一,只有通過降額反向電壓和正向導通電流才能降低肖特基二極體的工作溫度。

       

  5、肖特基二極體反向恢復時間

  如圖6所示,肖特基二極體的反向恢復時間為電流通過零點由正向轉換成反向,再由反向轉換到規定低值的時間間隔,實際上是釋放肖特基二極體在正向導通期間向PN接面的擴散電容中儲存的電荷。反向恢復時間決定了肖特基二極體能在多高頻率的連續脈衝下做開關使用,如果反向脈衝的持續時間比反向恢復時間短,則肖特基二極體在正向、反向均可導通就起不到開關的作用。PN接面中儲存的電荷量與反向電壓共同決定了反向恢復時間,而在高頻脈衝下不但會使其損耗加重,也會引起較大的電磁干擾。所以知道肖特基二極體的反向恢復時間正確選擇肖特基二極體和合理設計電路是必要的,選擇肖特基二極體時應儘量選擇PN接面電容小、反向恢復時間短的,但大多數廠家都不提供該引數資料。