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什么是肖特基二极管?它与普通的Si二极管有哪些区别?

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01
什么是肖特基二极管?
肖特基二极管,也叫做热载流子二极管,简称SBDSchottky Barrier Diode)。它是利用金属和半导体构成的金属-半导体结(而不是PN结),形成的肖特基势垒。它的阴极是由N型半导体构成的,而阳极则是由金属构成的(例如金、银、铂)。
02
肖特基二极管的符号

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03
肖特基二极管的VI特性曲线

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04
肖特基二极管与普通硅二极管的区别?
①肖特基二极管正向导通压降更低。普通二极管的正向导通压降一般为0.6V~0.7V,而肖特基二极管的正向导通压降仅有0.2V~0.3V。更低的导通压降意味着更低的功率消耗,比如流过二极管的电流同样是10A,,那么普通二极管消耗的功率就是6W~7W,而肖特基二极管消耗的功率只有2W~3W。除此之外,更低的导通压降意味着负载两端可以获得更高的电压。

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②肖特基二极管反向恢复时间更短。肖特基二极管采用金属-半导体结,仅依赖多数载流子(电子)导电,电流由多数载流子漂移直接形成,没有少数载流子的存储,关断瞬间不需要等待载流子的复合或扫出,只需为极小的结电容放电,因此反向恢复时间可低至纳秒甚至皮秒级,远快于必须等待载流子复合的普通 PN 结二极管。

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③适用于高频场合。这一点是由肖特基二极管的反向恢复时间很短所决定的。

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如上图所示,是一个普通硅二极管在施加50Hz的正反向电压时,电流情况。可以看到在施加正向电压时,二极管导通,因此有电流流过二极管。当电压反向时,在电压反向的瞬间有一个2us的电流脉冲,然后电流才变为0。说明在电压反向的瞬间,二极管并没有立即反向截止,而是先有一个反向的电流脉冲,然后才截止。这个反向电流脉冲的时间就是二极管的反向恢复时间。
当加在二极管两端的电压变化速度很快时,比如电压变化的频率为250KHz,此时的反向电压时间刚好是2us,但通过下图我们看到,由于普通二极管的反向恢复时间是2us,因此当电压反向时,二极管并不能完成反向截止,而是反向导通状态,因为此时还有反向电流存在。这种情况下,二极管的单向导通性就不再成立了。因此普通的二极管不适合应用在高频场合。但肖特基二极管的反向恢复时间在ns级甚至ps级,因此可以应用在高频的场合。

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05
肖特基二极管的缺点
肖特基二极管虽然正向导通压降小、反向恢复时间短,但也有它自身的缺点。第一,肖特基二极管的反向漏电流大,且随着温度的升高反向漏电流会急剧增大。第二,肖特基二极管的反向耐压值低,一般不超过200V。第三,在高温下(一般超过85℃)肖特基二极管的反向漏电流会呈指数级增大。
06
肖特基二极管数据手册

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上图的肖特基二极管重复峰值反向电压仅为6V,平均正向整流电流为0.1A,最大正向脉冲电流为1A。正向压降在正向电流为1mA的情况下典型值是0.125V,在正向电流为7.5mA的情况下最大是0.2V。反向电压为3V时的反向漏电流最大是30uA

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通过上图我们可以看到,在相同的反向电压比如1V下,25℃下的反向漏电流大约是14uA75℃下的反向漏电流大约是280uA125℃下的反向漏电流大约是4.2mA。通过这里,我们可以直观的感受到肖特基二极管的反向漏电流随温度的恶劣变化。

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