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肖特基二极管和快康复二极管有什么区别详解

本站为您提供的肖特基二极管和快恢复二极管有什么区别详解,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。

  一、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不是运用P型半导体与N型半导体触摸构成PN结原理制作的,而是运用金属与半导体触摸构成的金属-半导体结原理制作的。因而,SBD也称为金属-半导体(触摸)二极管或外表势垒二极管,它是一种热载流子二极管。

  肖特基二极管和快康复二极管有什么差异详解

  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,运用二者触摸面上构成的势垒具有整流特性而制成的金属-半导体器材。因为N型半导体中存在着很多的电子,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中分散。显着,金属A中没有空穴,也就不存在空穴自A向B的分散运动。跟着电子不断从B分散到A,B外表电子浓度逐步下降,外表电中性被损坏,于是就构成势垒,其电场方向为B→A。但在该电场效果之下,A中的电子也会发生从A→B的漂移运动,然后消弱了因为分散运动而构成的电场。当建立起必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分散运动到达相对的平衡,便构成了肖特基势垒。

  肖特基二极管和快康复二极管有什么差异详解

  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,在上面构成用砷作掺杂剂的N-外延层。阳极运用钼或铝等资料制成阻档层。用二氧化硅(SiO2)来消除边际区域的电场,进步管子的耐压值。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。在基片下边构成N+阴极层,其效果是减小阴极的触摸电阻。通过调整结构参数,N型基片和阳极金属之间便构成肖特基势垒,如图所示。当在肖特基势垒两头加上正向偏压(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,若在肖特基势垒两头加上反向偏压时,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结整流管有很大的差异一般将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,选用硅平面工艺制作的铝硅肖特基二极管也已面世,这不只可节约贵金属,大幅度下降成本,还改善了参数的一致性。

  效果

  肖特基二极管肖特基(Schottky)二极管,又称肖特基势垒二极管(简称 SBD),它属一种低功耗、超高速半导体器材。最显着的特色为反向康复时刻极短(能够小到几纳秒),正导游通压降仅0.4V左右。其多用作高频、低压、大电流整流二极管、续流二极管、维护二极管,也有用在微波通讯等电路中作整流二极管、小信号检波二极管运用。在通讯电源、变频器等中比较常见。

  一个典型的运用,是在双极型晶体管 BJT 的开关电路里边,通过在 BJT 上衔接 Shockley 二极管来箝位,使得晶体管在导通状况时其实处于很挨近截止状况,然后进步晶体管的开关速度。这种办法是 74LS,74ALS,74AS 等典型数字 IC 的 TTL内部电路中运用的技能。

  肖特基(Schottky)二极管的最大特色是正向压降 VF 比较小。在相同电流的情况下,它的正向压降要小许多。别的它的康复时刻短。它也有一些缺陷:耐压比较低,漏电流稍大些。选用时要全面考虑。

  肖特基二极管和快康复二极管有什么差异详解

  运用

  SBD的结构及特色使其适合于在低压、大电流输出场合用作高频整流,在十分高的频率下(如X波段、C波段、S波段和Ku波段)用于检波和混频,在高速逻辑电路中用作箝位。在IC中也常运用SBD,像SBD?TTL集成电路早已成为TTL电路的干流,在高速计算机中被广泛选用。

  除了一般PN结二极管的特性参数之外,用于检波和混频的SBD电气参数还包括中频阻抗(指SBD施加额定本振功率时对指定中频所出现的阻抗,一般在200Ω~600Ω之间)、电压驻波比(一般≤2)和噪声系数等。

  二、快康复二极管

  快康复二极管(简称FRD)是一种具有开关特性好、反向康复时刻短特色的半导体二极管,首要运用于开关电源、PWM脉宽调制器、变频器等电子电路中,作为高频整流二极管、续流二极管或阻尼二极管运用。 快康复二极管的内部结构与一般PN结二极管不同,它归于PIN结型二极管,即在P型硅资料与N型硅资料中心增加了基区I,构成PIN硅片。因基区很薄,反向康复电荷很小,所以快康复二极管的反向康复时刻较短,正向压降较低,反向击穿电压(耐压值)较高。

  肖特基二极管和快康复二极管有什么差异详解

  结构特色

  快康复二极管的内部结构与一般二极管不同,它是在P型、N型硅资料中心增加了基区I,构成P-I-N硅片。因为基区很薄,反向康复电荷很小,不只大大减小了trr值,还下降了瞬态正向压降,使管子能接受很高的反向作业电压。快康复二极管的反向康复时刻一般为几百纳秒,正向压降约为0.6V,正向电流是几安培至几千安培,反向峰值电压可达几百到几千伏。超快康复二极管的反向康复电荷进一步减小,使其trr可低至几十纳秒。20A以下的快康复及超快康复二极管大多选用TO-220封装方式。

  从内部结构看,可分成单管、对管(亦称双管)两种。对管内部包括两只快康复二极管,依据两只二极管接法的不同,又有共阴对管、共阳对管之分。图2(a)是C20-04型快康复二极管(单管)的外形及内部结构。(b)图和(c)图分别是C92-02型(共阴对管)、MUR1680A型(共阳对管)超快康复二极管的外形与结构。它们均选用TO-220塑料封装,

  几十安的快康复二极管一般选用TO-3P金属壳封装。更大容量(几百安~几千安)的管子则选用螺栓型或平板型封装方式。

  肖特基二极管和快康复二极管有什么差异详解

  三、肖特基二极管和快康复二极管有什么差异

  肖特基二极管的基本原理是:在金属(例如铅)和半导体(N型硅片)的触摸面上,用已构成的肖特基来阻挠反向电压。肖特基与PN结的整流效果原理有根本性的差异。其耐压程度只要40V左右。其专长是:开关速度十分快:反向康复时刻特别地短。因而,能制作开关二极管和低压大电流整流二极管。

  肖特基二极管它是具有肖特基特性的“金属半导体结”的二极管。其正向开始电压较低。其金属层除钨资料外,还能够选用金、钼、镍、钛等资料。其半导体资料选用硅或砷化镓,多为型半导体。这种器材是由大都载流子导电的,所以,其反向饱和电流较以少量载流子导电的PN结大得多。因为肖特基二极管中少量载流子的存贮效应甚微,所以其频率响仅为RC时刻常数约束,因而,它是高频和快速开关的抱负器材。其作业频率可达100GHz。而且,MIS(金属-绝缘体-半导体)肖特基二极管能够用来制作太阳能电池或发光二极管。

  肖特基二极管运用金属与半导体触摸所构成的势垒对电流进行操控。它的首要特色是具有较低的正向压降(0.3V至0.6V);别的它是多子参加导电,这就比少子器材有更快的反应速度。肖特基二极管常用在门电路中作为三极管集电极的箝位二极管,以避免三极管因进入饱和状况而下降开关速度。

  肖特基势垒二极管反向康复时刻极短(能够小到几纳秒),正导游通压降仅0.4V左右,而整流电流却可到达几千安培。这些优秀特性是快康复二极管所无法比拟的。肖特基整流管的结构原理与PN结整流管有很大的差异,一般将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,近年来,选用硅平面工艺制作的铝硅肖特基二极管也已面世,这不只可节约贵金属,大幅度下降成本,还改善了参数的一致性,肖特基整流管仅用一种载流子(电子)运送电荷,在势垒外侧无过剩少量载流子的堆集,因而,不存在电荷贮存问题(Qrr→0),使开关特性获得时显改善。其反向康复时刻已能缩短到10ns以内。但它的反向耐压值较低,一般不超过去时100V。因而适宜在低压、大电流情况下作业。运用其低压降这特色,能进步低压、大电流整流(或续流)电路的功率 。

  肖特基二极管和快康复二极管有什么差异详解

  快康复二极管是指反向康复时刻很短的二极管(5us以下),工艺上多选用掺金办法,结构上有选用PN结型结构,有的选用改善的PIN结构。其正向压降高于一般二极管(1-2V),反向耐压多在1200V以下。

  从功能上可分为快康复和超快康复两个等级。前者反向康复时刻为数百纳秒或更长,后者则在100纳秒以下,快康复二极管在制作工艺上选用掺金,单纯的分散等工艺,可获得较高的开关速度,一起也能得到较高的耐压。现在快康复二极管首要运用在逆变电源中做整流元件。 快康复二极管具有开关特性好,反向康复时刻短、正向电流大、体积小、设备简洁等长处。 超快康复二极管SRD则是在快康复二极管基础上开展而成的,其反向康复时刻trr值已挨近于肖特基二极管的目标。它们可广泛用于开关电源、脉宽调制器(PWM)、不间断电源(UPS)、沟通电动机变频调速(VVVF)、高频加热等设备中,作高频、大电流的续流二极管或整流管,是极有开展前途的电力、电子半导体器材。

  反向康复时刻,什么是反向康复时刻?当外加二极管的电压瞬间从正向转到反向时,流经器材的电流并不能相应地瞬间从正向电流转换为反向电流。此刻,正向注入的少量载流子(空穴)被空间电荷区的强电场抽取,因为这些空穴的密度高于基区平衡空穴密度,因而在反向偏置瞬间将发生一个远大于反向漏电流的反向电流,即反向康复电流IRM.与此一起,契合进程的强化也在加快这些额定载流子密度的下降,直到基区中堆集的额定载流子的彻底消失,反向电流才下降并安稳到反向漏电流。整个进程所阅历的时刻为反向康复时刻。 反向康复时刻trr的界说是:电流通过零点由正向转换到规则低值的时刻距离。它是衡量高频续流及整流器材功能的重要技能目标。反向康复电流IF为正向电流,IRM为最大反向康复电流。 Irr为反向康复电流,一般规则Irr=0.1IRM。当t≤t0时,正向电流I=IF。当t》t0时,因为整流器材上的正向电压忽然变成反向电压,因而正向电流敏捷下降,在t=t1时刻,I=0。然后整流器材上流过反向电流IR,而且IR逐步增大;在t=t2时刻到达最大反向康复电流IRM值。尔后受正向电压的效果,反向电流逐步减小,并在t=t3时刻到达规则值Irr。从t2到t3的反向康复进程与电容器放电进程有相似之处。

  快康复、超快康复二极管的结构特色 快康复二极管的内部结构与一般二极管不同,它是在P型、N型硅资料中心增加了基区I,构成P-I-N硅片。因为基区很薄,反向康复电荷很小,不只大大减小了trr值,还下降了瞬态正向压降,使管子能接受很高的反向作业电压。快康复二极管的反向康复时刻一般为几百纳秒,正向压降约为0.6V,正向电流是几安培至几千安培,反向峰值电压可达几百到几千伏。超快康复二极管的反向康复电荷进一步减小,使其trr可低至几十纳秒。 20A以下的快康复及超快康复二极管大多选用TO-220封装方式。丈量反向康复时刻,由直流电流源供规则的IF,脉冲发生器通过隔直电容器C加脉冲信号,运用电子示波器观察到的trr值,便是从I=0的时刻到IR=Irr时刻所阅历的时刻。 设器材内部的反向恢电荷为Qrr,有关trr≈2Qrr/IRM可知,当IRM为必守时,反向康复电荷愈小,反向康复时刻就愈短。

  惯例检测办法 在业余条件下,运用万用表能检测快康复、超快康复二极管的单导游电性,以及内部有无开路、短路毛病,并能测出正导游通压降。若配以兆欧表,还能丈量反向击穿电压。实例:丈量一只超快康复二极管,其首要参数为:trr=35ns,IF=5A,IFSM=50A,VRM=700V。将万用表拨至R&TImes;1档,读出正向电阻为6.4?,n′=19.5格;反向电阻则为无穷大。 进一步求得VF=0.03V/格&TImes;19.5=0.585V。证明管子是好的。

  肖特基二极管和快康复二极管有什么差异详解

  注意事项:

  1)有些单管,共三个引脚,中心的为空脚,一般在出厂时剪掉,但也有不剪的。

  2)若对管中有一只管子损坏,则可作为单管运用。

  3)测正导游通压降时,有必要运用R&TImes;1档。若用R&TImes;1k档,因测验电流太小,远低于管子的正常作业电流,故测出的VF值将显着偏低。在上面比如中,假如挑选R×1k档丈量,正向电阻就等于2.2k?,此刻n′=9格。由此计算出的VF值仅0.27V,远低于正常值(0.6V)。快康复二极管的康复时刻是200-500ns超快速二极管的康复时刻是30-100。

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