场效应管

肖特基整流二极管 电路有很多二极管,你知道肖特基二极管作用吗?

小编 2024-10-06 场效应管 23 0

电路有很多二极管,你知道肖特基二极管作用吗?

肖特基二极管

肖特基二极管是以其发明人肖特基博士(Schottky)命名的,SBD是肖特基势垒二极管(SchottkyBarrierDiode,缩写成SBD)的简称。SBD不是利用P型半导体与N型半导体接触形成PN结原理制作的,而是利用金属与半导体接触形成的金属-半导体结原理制作的。因此,SBD也称为金属-半导体(接触)二极管或表面势垒二极管,它是一种热载流子二极管。

1.肖特基二极管的原理

肖特基二极管是贵金属(金、银、铝、铂等)A为正极,以N型半导体B为负极,利用二者接触面上形成的势垒具有整流特性而制成的金属-半导体器件。因为N型半导体中存在着大量的电子,贵金属中仅有极少量的自由电子,所以电子便从浓度高的B中向浓度低的A中扩散。显然,金属A中没有空穴,也就不存在空穴自A向B的扩散运动。随着电子不断从B扩散到A,B表面电子浓度逐渐降低,表面电中性被破坏,于是就形成势垒,其电场方向为B→A。但在该电场作用之下,A中的电子也会产生从A→B的漂移运动,从而消弱了由于扩散运动而形成的电场。当建立起一定宽度的空间电荷区后,电场引起的电子漂移运动和浓度不同引起的电子扩散运动达到相对的平衡,便形成了肖特基势垒。

典型的肖特基整流管的内部电路结构是以N型半导体为基片,在上面形成用砷作掺杂剂的N-外延层。阳极使用钼或铝等材料制成阻档层。用二氧化硅(SiO2)来消除边缘区域的电场,提高管子的耐压值。N型基片具有很小的通态电阻,其掺杂浓度较H-层要高100%倍。在基片下边形成N+阴极层,其作用是减小阴极的接触电阻。通过调整结构参数,N型基片和阳极金属之间便形成肖特基势垒,如图所示。当在肖特基势垒两端加上正向偏压(阳极金属接电源正极,N型基片接电源负极)时,肖特基势垒层变窄,其内阻变小;反之,若在肖特基势垒两端加上反向偏压时,肖特基势垒层则变宽,其内阻变大。

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,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。

2.肖特基二极管的优点:

SBD具有开关频率高和正向压降低等优点,但其反向击穿电压比较低,大多不高于60V,最高仅约100V,以致于限制了其应用范围。像在开关电源(SMPS)和功率因数校正(PFC)电路中功率开关器件的续流二极管、变压器次级用100V以上的高频整流二极管、RCD缓冲器电路中用600V~1.2kV的高速二极管以及PFC升压用600V二极管等,只有使用快速恢复外延二极管(FRED)和超快速恢复二极管(UFRD)。

UFRD的反向恢复时间Trr也在20ns以上,根本不能满足像空间站等领域用1MHz~3MHz的SMPS需要。即使是硬开关为100kHz的SMPS,由于UFRD的导通损耗和开关损耗均较大,壳温很高,需用较大的散热器,从而使SMPS体积和重量增加,不符合小型化和轻薄化的发展趋势。因此,发展100V以上的高压SBD,一直是人们研究的课题和关注的热点。近几年,SBD已取得了突破性的进展,150V和 200V的高压SBD已经上市,使用新型材料制作的超过1kV的SBD也研制成功,从而为其应用注入了新的生机与活力。

3.肖特基二极管的缺点:

肖特基二极管最大的缺点是其反向偏压较低及反向漏电流偏大,像使用硅及金属为材料的肖特基二极管,其反向偏压额定耐压最高只到50V,而反向漏电流值为正温度特性,容易随着温度升高而急速变大,实物设计上需注意其热失控的隐患。为了避免上述的问题,肖特基二极管实际使用时的反向偏压都会比其额定值小很多。不过肖特基二极管的技术也已有了进步,其反向偏压的额定值最大可以到200V。

4.肖特基二极管和普通二极管的区别:

肖特基二极管的最大特点是正向压降小,反向恢复时间短。肖特基二极管的开启电压低,电荷储存效应小,适于高频工作。同样的电流情况下,它的正向压降要比普通二极管小许多。还具有损耗小、噪声低、检波灵敏度高、稳定可靠等特点,在微波通信和雷达中用于混频、检波、调制、倍频以及超高速开关、低噪声放大等。

所以肖特基二极管与普通二极管最明显的区别有以下几点:

1、肖特基二极管正向导通压降比普通二极管低,所以低功耗。

2、肖特基二极管反向恢复时间比普通二极管短,所以工作频率更高。

3、肖特基二极管反向耐压比普通二极管低,一般低于200V。

4、肖特基二极管比普通的二极管通过的电流强。

5、肖特基二极管比普通二极管的结电容小。

6、肖特基二极管可以通过高频电流。

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肖特基二极管的升级之选,东科半导体推出VL系列同步整流芯片

前言

电子设备的迅速发展对电源管理和电源电子元件提出了更高的要求。特别是在反激电源和开关稳压电源(SSR)应用中,稳定的电源输出是至关重要的。而肖特基二极管在电源管理中发挥着至关重要的作用,其能够高效地整流交流电源并将其转化为直流电源。然而,传统的肖特基二极管由于其外置设计以及较高的正向电压降和温升,对于整个电源系统的效率产生了一定的负面影响。在高功率应用中,这些因素可能导致电源转换效率降低,从而增加了功耗和运行成本。

充电头网了解到东科推出了一款简单高效的同步整流芯片VL系列,里面一共有9款芯片,内部集成了多种功率NMOS管,可以大幅降低二极管导通损耗,从而提高整机效率。

东科半导体VL系列同步整流芯片

东科半导体VL系列同步整流芯片采用类似于TO252的贴片封装,仅AK两个功能引脚,分别对应肖特基二极管的两个功能引脚。东科半导体VL系列同步整流内置同步整流控制器,MOS驱动器,高压MOSFET,供电元件,仅需两个引脚即可实现同步整流功能。极简的外围和贴片封装特别适合高功率密度应用,如手机快速充电器,适配器,小体积电源等。

东科半导体VL系列同步整流芯片具有超低的正向电压降(VF值)和超低的温升,内部集成多功率MOS管,使其能够在连续导通模式(CCM)、断续导通模式(DCM)和准谐振模式(QR)下工作,从而满足各种不同应用场景的需求。

东科半导体VL系列同步整流芯片采用了自供电技术,无需外部电源,大大简化了电路设计,减少了外围元件的数量,缩减成本的同时让电路设计更加简单。同时,该芯片还具备智能检测系统,无需前端同步信号即可实现高效的同步整流。这一特性不仅提高了系统的可靠性,还有助于改善电磁兼容性。

东科半导体VL系列同步整流芯片还带有NMOS控制功能,当检测到源漏极导通电压大于开通电压时,则打开功率 MOS 管;当检测到流过功率MOS 管的电流逐渐减小到 0 时,即 VAK 端正向导通电压为零时,则关闭功率 MOS 管。同时具有自适应数字算法以及自适应漏感滤波算法,可避免次级谐振时误开通与漏感谐振时误关闭。

该系列同步整流芯片采用TO-252封装,可广泛应用于USB充电器、适配器、LED驱动等领域之中。

芯片内置储能电容和自供电线路,可以实现芯片和功率 MOS 管驱动需求,无需外接电源。当 K极电压高于 A 极时,通过自供电线路,给 Vcc 供电,Vcc 电压逐渐上升。在 Vcc 电压低于启动电压Vcc_on 时,内置功率 MOS 管关闭,当 Vcc 电压大于 Vcc_on 时,结束启动状态。当 Vcc 电压降低到复位电压 Vcc_off 以下时,芯片重新进入启动状态。

正向整流与反向整流应用线路图。

充电头网总结

东科半导体VL系列同步整流芯片引脚布局简洁,易于集成,可替代或升级市场上的肖特基整流二极管,可为反激PSR和SSR应用带来了一系列优势。该系列芯片具有极低的正向电压降(VF值)和温升,内置多功率MOS管,适用于CCM、DCM和QR多种工作模式,以满足各种应用需求。同时,它还内置储能电容和自供电线路,实现了自驱动需求,无需外接电源,从而提高了系统的稳定性。该系列芯片具备NMOS控制功能和智能检测系统,能够避免误操作,采用TO-252封装,适用于USB充电器、适配器、LED驱动等领域。

东科半导体推出了9款不同规格的VL系列同步整流芯片,每款芯片都具有不同的功率、漏压电压和内阻等。由于不同的应用场景和设备对功率级别和性能特征有着不同的要求,因此这一系列芯片的多样性能够充分满足各种应用需求。同时,工程师们也可以在不同的项目中选择适合的芯片,而无需从头开始设计和开发不同的整流电路,从而降低了设计时间和开发成本。

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