如何區分肖特基、快恢復和超快恢復二極體
2021-01-07 電子發燒友發表於 2018-04-20 11:47:34
在高頻、大電流整流以及續流電路中，大量使用了快恢復二極體（FBR）、超快恢復二極體（SRD）和肖特基二極體（SBD）。
肖特基二極體利用了肖特基，來對金屬或半導體接觸面上的反向電壓來進行阻擋，從而讓電流進行單向的傳導。與傳統的二極體不同，肖特基與PN結的結構相比，存在很大的差異。快速恢復二極體，顧名思義是一種能夠快速恢復反向時間的半導體二極體，本文主要從結構特點、性能參數方面來進行分析對比。
肖特基二極體是以金屬和半導體接觸形成的勢壘為基礎的二極體，簡稱肖特基二極體（Schottky Barrier Diode），具有正向壓降低（0.4--0.5V）、反向恢復時間很短（10-40納秒），而且反向漏電流較大，耐壓低，一般低於150V，多用於低電壓場合。
快恢復二極體是指反向恢復時間很短的二極體（5us以下），工藝上多採用摻金措施，結構上有採用PN結型結構，有的採用改進的PIN結構。其正向壓降高於普通二極體（1-2V），反向耐壓多在1200V以下。從性能上可分為快恢復和超快恢復兩個等級。前者反向恢復時間為數百納秒或更長，後者則在100納秒以下。
超快恢復二極體（簡稱fred）是一種具有開關特性好、反向恢復時間超短的半導體二極體，常用來給高頻逆變裝置的開關器件作續流、吸收、箝位、隔離、輸出和輸入整流器，使開關器件的功能得到充分發揮。超快恢復二極體是用電設備高頻化（20khz以上）和高頻設備固態化發展不可或缺的重要器件。
快恢復二極體的內部結構與普通二極體不同，它是在P 型、N 型矽材料中間增加了基區I，構成P-I-N矽片。由於基區很薄，反向恢復電荷很小，不僅大大減小了trr值，還降低了瞬態正向壓降，使管子能承受很高的反向工作電壓。快恢復二極體的反向恢復時間一般為幾百納秒，正向壓降約為0.6V，正向電流是幾安培至幾千安培，反向峰值電壓可達幾百到幾千伏。超快恢復二極體的反向恢復電荷進一步減小，使其trr可低至幾十納秒。
20A以下的快恢復及超快恢復二極體大多採用TO-220封裝形式。從內部結構看，可分成單管、對管（亦稱雙管）兩種。對管內部包含兩隻快恢復二極體，根據兩隻二極體接法的不同，又有共陰對管、共陽對管之分。幾十安的快恢復二極體一般採用TO-3P金屬殼封裝。更大容量（幾百安～幾千安）的管子則採用螺栓型或平板型封裝形式。
性能、參數比較下表列出了肖特基二極體和超快恢復二極體、快速恢復二極體、矽高頻整流二極體、矽高速開關二極體的性能比較。由表可見，矽高速開關二極體的trr雖極低，但平均整流電流很小，不能作大電流整流用。
什麼是反向恢復時間？當外加二極體的電壓瞬間從正向轉到反向時，流經器件的電流並不能相應地瞬間從正向電流轉換為反向電流。此時，正向注入的少數載流子（空穴）被空間電荷區的強電場抽取，由於這些空穴的密度高於基區平衡空穴密度，因而在反向偏置瞬間，將產生一個遠大於反向漏電流的反向電流，即反向恢復電流IRM。與此同時，符合過程的強化也在加速這些額外載流子密度的下降，直到基區中積累的額外載流子的完全消失，反向電流才下降並穩定到反向漏電流。整個過程所經歷的時間為反向恢復時間。
反向恢復時間trr的定義是：電流通過零點由正向轉換到規定低值的時間間隔。它是衡量高頻續流及整流器件性能的重要技術指標。
區分肖特基二極體與快恢復二極體1、結構原理不同，肖特基二極體是貴重金屬和n型半導體結合成，快恢復二極體是普通pn結加了個薄基區。
2、快恢復二極體是指反向恢復時間很短的二極體（5us以下），工藝上多採用摻金措施，結構上有採用PN結型結構，有的採用改進的PIN結構。其正向壓降高於普通二極體（1-2V），反向耐壓多在1200V以下。從性能上可分為快恢復和超快恢復兩個等級。前者反向恢復時間為數百納秒或更長，後者則在100納秒以下。 肖特基二極體是以金屬和半導體接觸形成的勢壘為基礎的二極體，稱肖特基二極體（Schottky Barrier Diode），具有正向壓降低（0.4--0.5V）、反向恢復時間很短（10-40納秒），而且反向漏電流較大，耐壓低，一般低於150V，多用於低電壓場合。
3、肖特基二極體反向擊穿電壓大多不高於60V，最高僅約100V，限制其使用，快恢復二極體反向峰值可以到幾百到幾千伏，因此像在開關電源變壓器次級用100V以上的高頻整流二極體等只有使用快速恢復（UFRD）。
4、肖特基正嚮導通壓降僅0.4V左，快回復二級館0.6伏， 總的來說，由於肖特基二極體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。並且，MIS（金屬－絕緣體－半導體）肖特基二極體可以用來製作太陽能電池或發光二極體。快恢復二極體：有0.8-1.1V的正嚮導通壓降，35-85nS的反向恢復時間，在導通和截止之間迅速轉換，提高了器件的使用頻率並改善了波形。快恢復二極體在製造工藝上採用摻金，單純的擴散等工藝，可獲得較高的開關速度，同時也能得到較高的耐壓。目前快恢復二極體主要應用在逆變電源中做整流元件。
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