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                  百科

                  肖特基二極管
                  來源:深圳市賽億科技開發有限公司作者:日期:2017-12-16 14:48:35點擊:2252次
                  肖特基二(Schottky)極管是以其發明人肖特基博士(Schottky)命名的,SBD是肖特基勢壘二極管(SchottkyBarrierDiode,縮寫成SBD)的簡稱。SBD不是利用P型半導體與N型半導體接觸形成PN結原理制作的,而是利用金屬與半導體接觸形成的金屬-半導體結原理制作的。
                   
                  中文名 外文名 發明人 簡稱
                  肖特基二極管 SchottkyBarrierDiode 肖特基博士 SBD
                   
                  目錄
                   
                  1、肖特基二極管的作用
                  2、肖特基二極管的結構
                  3、肖特基二極管的原理
                  4、穩壓二極管與肖特基二極管的區別
                  5、肖特基二極管的檢測
                  6、肖特基二極管的主要特點
                  7、肖特基二極管應用
                  8、肖特基二極管的選用
                  9、肖特基二極管優點
                  10、肖特基二極管缺點
                   
                   
                  肖特基二極管的作用:
                  肖特基(Schottky)二極管,又稱肖特基勢壘二極管,是以金屬和半導體接觸形成的勢壘為基礎的二極管,簡稱肖特基二極管。與普通二極管(多指用PN結形成的硅二極管)相比最顯著的特點為反向恢復時間極短(可以小到幾納秒),正向導通壓降更低,僅0.4V左右。它也有一些缺點:耐壓比較低,漏電流較大。其多用作高頻、低壓、大電流整流二極管(比如開關電源次極整流二極管),續流二極管、保護二極管,也有用在微波通信等電路中作整流二極管、小信號檢波二極管使用。在通信電源、變頻器等中比較常見。而普通二極管只能用在低頻整流場合,耐壓可以做得更高。
                   
                   
                  肖特基二極管的結構:
                  肖特基二極體是利用金屬-半導體接面作為肖特基勢壘,以產生整流的效果,和一般二極管中由半導體-半導體接面產生的P-N接面不同。肖特基勢壘的特性使得肖特基二極體的導通電壓降較低,而且可以提高切換的速度。
                  肖特基二極管在結構原理上與PN結二極管有很大區別,它的內部是由陽極金屬(用鉬或鋁等材料制成的阻擋層)、二氧化硅(SiO2)電場消除材料、N-外延層(砷材料)、N型硅基片、N+陰極層及陰極金屬等構成。在N型基片和陽極金屬之間形成肖特基勢壘。當在肖特基勢壘兩端加上正向偏壓(陽極金屬接電源正極,N型基片接電源負極)時,肖特基勢壘層變窄,其內阻變小;反之,若在肖特基勢壘兩端加上反向偏壓時,肖特基勢壘層則變寬,其內阻變大。
                   
                  肖特基二極管分為有引線和表面安裝(貼片式)兩種封裝形式。采用有引線式封裝的肖特基二極管通常作為高頻大電流整流二極管、續流二極管或保護二極管使用。它有單管式和對管(雙二極管)式兩種封裝形式。
                   
                  肖特基對管又有共陰(兩管的負極相連)、共陽(兩管的正極相連)和串聯(一只二極管的正極接另一只二極管的負極)三種管腳引出方式。采用表面封裝的肖特基二極管有單管型、雙管型和三管型等多種封裝形式。
                   
                  肖特基二極管的原理:
                  在金屬(例如鉛)和半導體(N型硅片)的接觸面上,用已形成的肖特基來阻擋反向電壓。肖特基與PN結的整流作用原理有根本性的差異。其耐壓程度只有40V左右。其特長是:開關速度非常快:反向恢復時間特別地短。因此,能制作開關二極和低壓大電流整流二極管。肖特基二極管(Schottky Barrier Diode)是具有肖特基特性的“金屬半導體結”的二極管。其正向起始電壓較低。其金屬層除鎢材料外,還可以采用金、鉬、鎳、鈦等材料。其半導體材料采用硅或砷化鎵,多為型半導體。這種器件是由多數載流子導電的,所以,其反向飽和電流較以少數載流子導電的PN結大得多。由于肖特基二極管中少數載流子的存貯效應甚微,所以其頻率響僅為RC時間常數限制,因而,它是高頻和快速開關的理想器件。其工作頻率可達100GHz。并且,MIS(金屬-絕緣體-半導體)肖特基二極管可以用來制作太陽能電池或發光二極管。
                  肖特基二極管利用金屬與半導體接觸所形成的勢壘對電流進行控制。它的主要特點是具有較低的正向壓降(0.3V至0.6V);另外它是多子參與導電,這就比少子器件有更快的反應速度。肖特基二極管常用在門電路中作為三極管集電極的箝位二極管,以防止三極管因進入飽和狀態而降低開關速度。
                   
                  穩壓二極管與肖特基二極管的區別:
                   
                  肖特基二極管正向導通電壓很低,只有0.4v,反向在擊穿電壓之前不會導通,起到快速反應開關的作用。
                  穩壓二極管正向導通電壓跟普通二級管一樣約為0.7v,反向狀態下在臨界電壓之前截止,在達到臨界電壓的條件下會處于導通的狀態,電壓也不再升高,所以用在重要元器件上,起到穩壓作用。
                   
                  肖特基二極管的檢測:
                   
                  5.1.性能比較:
                  肖特基二極管現超快恢復二極管、快恢復二極管、硅高頻整流二極管、硅高速開關二極管的性能比較。可見,硅高速開關二極管的trr雖極低,但平均整流電流很小,不能作大電流整流用。
                  5.2.檢測方法:
                  檢測內容包括:a.識別電極;b.檢查管子的單向導電性;c.測正向導壓降VF;d.測量反向擊穿電壓VBR。
                  被測管為B82-004型肖特基管,共有三個管腳,將管腳按照正面(字面朝向人)從左至右順序編上序號①、②、③。選擇500型萬用表的R×1檔進行測量,全部數據整理如下:
                  第一,根據①—②、③—④間均可測出正向電阻,判定被測管為共陰對管,①、③腳為兩個陽極,②腳為公共陰極。
                  第二,因①—②、③—②之間的正向電阻只幾歐姆,而反向電阻為無窮大,故具有單向導電性。
                  第三,內部兩只肖特基二極管的正向導通壓降分別為0.315V、0.33V,均低于手冊中給定的最大允許值VFM(0.55V)。
                   
                  肖特基二極管的主要特點:
                   
                  6.1.設計特點
                  該管在設計中采用了勢壘高度фB較低的金屬,并盡量減小理想因子П值。因為φB決定了伏安特性曲線的上升閾值,而П值決定了電流隨電壓上升的快慢。適當調整工藝,使之形成富硅硅化物的肖特基的勢壘接觸,以達到正向電壓閾值低、曲線起始上升快的目標。
                  6.2.結構特點
                  該管設計和采用的零部件及組裝均符合GB7581《半導體分立器件外形尺寸》的標準要求,為減小封裝串聯電阻,降低正向壓降,盡量加大了引線與芯片的接觸面積。采用了寬“S”形彎曲觸須壓力接觸的鍍金上引線,增強了抗浪涌電流的沖擊能力。用美軍標準規定的DO-7玻殼封裝,軸向引線,殼體透明,具有體積小、重量輕、可靠性高的特點。
                  6.3..工藝與設備特點
                  形成富硅硅化物勢壘接觸的工藝技術是影響該管電參數性能及可靠性的關鍵所在。通過大量的優化實驗,對濺射和退火等關鍵工藝的參數和條件進行了優化,選出了最佳的工藝方案,以達到最佳勢壘金屬厚度和形成最佳表面,使管芯獲得最好的電參數性能及較高的成品率。
                  封裝前對芯片進行100%的鏡檢,剔除有缺陷的芯片,采用從美國進口的BTU鏈式燒結爐和LORLIN計算機測試系統與其他符合美軍標DO-7的封裝生產線,使用低溫燒結,高純氮保護和不銹鋼夾具等,保證了環境的潔凈度和工藝的穩定性,大大提高了產品的封裝成品率。
                  6.4..管理特點
                  該產品的設計制造按ISO9002標準和“七專”產品管理辦法進行生
                  產技術質量管理。
                   
                  肖特基二極管應用:
                  7.1.由于該二極管的正向壓降低、功耗小、反向恢復快、轉換效率高,可應用于通信設備、遙測系統及各種控制機器中作調制、解調、限制、邏輯、整流等部分;
                  7.2. 其大電流特性好、響應快,可廣泛在開關、整流線路中直接替代2AK、2AP系列鍺二極管;C. 由于該型二極管承受反向脈沖能量沖擊及高溫特性好,該管可應用在外界環境變化較大的場合中。
                   
                  肖特基二極管的選用:
                   
                  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。
                  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。見圖1
                  圖1 單端反激開關電源
                  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:
                  VR≥2VI×NS/NP
                  IF≥2IO/(1-θMAX),其中:NS/NP 變壓器次、初級匝比θMAX 最大占空比
                  假設,NS/NP=1/20,θMAX=0.35,則VR≥2×350/20=35(V),IF≥2×1/(1-0.35)=3(A)
                  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。
                   
                  肖特基二極管優點:
                   
                  9.1.正向壓降低,約只有一般硅二極管的一半。在下向導通時由于正向電壓低消耗的二極管上的功耗也小。
                  9.2.反向恢復時間小,比超快速恢復管還要小得多。在高頻電路中除了正向導通功耗外還有較大的功耗就是開關功耗,反向恢復時間越小開關功耗也就越小。
                   
                  肖特基二極管缺點:
                   
                  肖特基二極體最大的缺點是其反向偏壓較低及反向漏電流偏大,像使用硅及金屬為材料的肖特基二極體,其反向偏壓額定耐壓最高只到 50V,而反向漏電流值為正溫度特性,容易隨著溫度升高而急遽變大,實務設計上需注意其熱失控的隱憂。為了避免上述的問題,肖特基二極體實際使用時的反向偏壓都會比其額定值小很多。不過目前肖特基二極體的技術也已有了進步,其反向偏壓的額定值最大可以到200V.
                  常見的肖特基二極管有MBR20200、MBR2045、MBR1045、MBR20100、MBR10100等等。肖特基(Schottky)二極管的最大特點是正向壓降 VF 比較小。在同樣電流的情況下,它的正向壓降要小許多。另外它的恢復時間短。它也有一些缺點:耐壓比較低,漏電流稍大些。選用時要全面考慮。
                   
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