ASEMI肖特基二极管和超快恢复二极管在开关电源中的对比

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开关电源由高频磁芯、高频电容、高背压大功率晶体管、功率整流二极管和控制电路等主要元件组成。其中整流二极管是关键部件，由于其功耗最大，约占功耗的30%，因此要求整流二极管在高速度和大电流下具有正向压降小、开关时间短的特点。那么ASEMI肖特基二极管和超快恢复二极管在开关电源中的对比哪个比较好呢？

 

实际上，广泛使用的整流二极管主要有两种：一种是超快恢复二极管，另一种是肖特基势垒二极管（SBD）。一般来说，肖特基二极管的性能要优于超快恢复二极管。由于其低电压大电流、低功耗、高速开关等优良特性，在高频整流、开关电路和保护电路中用作整流和续流元件，可大大降低功耗，提高电路效率和使用频率，降低电路噪声。因此，在低压范围内，肖特基二极管取代了超快恢复二极管。然而，由于金属屏障，SBD 无法承受更高的电压。因此，在较大的电压范围内，超快恢复二极管任是必不可少的。

 

接下来，从反向恢复时间trr、反向电压和正向电压这三个方面对两者进行比较，如下所示。

 

1、反向恢复时间trr对比

 

PN结的正向特性或反向特性取决于结内势垒的高度，或者换句话说，取决于结内的载流子分布。因为一定的势垒高度对应一定的载流子分布。在正向偏压下，势垒高度很低，结内载流子很多，大大超过平衡值；反向偏压时，结内载流子少，低于平衡值，因此PN结正偏。当转向反向偏压时，一定有一个类似于电容放电的过程，称为反向恢复过程。经历这个过程所需的时间就是反向恢复时间trr。显然这与过剩少数族裔的寿命有关。超快恢复二极管的N区通常采用金掺杂，以减少少数载流子寿命并获得更短的反向恢复时间。

 

肖特基二极管SBD的正向电流主要是从半导体向金属注入“热”电子，少数空穴注入电流是可以忽略不计的部分。偏压反转后，注入金属中的电子原则上也会返回到半导体中，但这仍然需要电子保持足够的能量以超过势垒。在正向偏压下，在电子偏压作用下注入金属的电子的能量比金属的费米能级高一个势垒高度，这部分能量因碰撞而在很短的时间内消失在金属中。

 

因此，施加反向偏压后，这些热电子只能在这个数量级内返回到半导体，所以肖特基二极管中实际上并不存在PN结的少数载流子存储效应，主要决定了反向恢复时间由外部决定，它由电路决定，而不是由与传导机制相关的内在电子过程决定。因此，肖特基二极管的反向恢复时间比PN结的要短得多。 肖特基二极管具有类似于PN结的差分电容效应，对反向恢复时间有一定的影响。为了减小差分电容，要求肖特基二极管的有效面积尽可能的减小，相应外延层的掺杂浓度低。

 

2、反向电压对比

 

一般来说，金属-半导体触点通常用于形成肖特基势垒。然而，由于金属接触半导体时在接触界面处存在SiO2层，接触电阻和表面态密度显着增加，从而大大减少了器件性能。为了解决这个问题，一种新的工艺技术，金属硅化物-硅接触势垒工艺，被用来形成非常可靠和可重复的肖特基势垒。同时采用保护环结构等新工艺技术，极大地改善了肖特基二极管的反向特性，呈现出理想的伏安特性。然而，由于金属阻挡层，阻挡层相对较薄。因此，它不能承受更高的电压。超快恢复二极管具有衬底电阻率高、外延层厚、结扩散深等特点，耐压能力可达几千伏，这也是超快恢复二极管无法完全被替代的原因。

 

3、正向压降对比

 

肖特基二极管的特殊结构决定了其体电阻小，正向压降远低于超快恢复二极管，因此功耗低。在生产实践中，超快恢复二极管的VF和trr的提高存在矛盾。也就是说，当VF尽可能低时，它的trr必然上升。同样，如果 trr提高，VF也会上升。对功耗的降低是不利的，通常只能在两者之间做出折衷，这也是超快恢复二极管的一个缺点。肖特基二极管SBD，因为与金半边接触，决定了它的trr本身很小。在正常情况下，改善 VF不会使trr变得更糟。因此，肖特基势垒二极管有利于降低功耗。

 

作为整流二极管，肖特基二极管相对于PN结超快恢复二极管具有以下优点：

 

1、肖特基二极管是由金属与半导体接触形成的势垒制成的二极管。它不同于扩散的PN结二极管。其正向压降仅为PN结的一半，因此功耗可降低一半。

 

2、肖特基二极管采用了多数载流子器件，没有PN结二极管势垒少数载流子注入和存储的瞬态恢复特性，使得两者在相同应用条件下恢复特性明显。不同的是，恢复时间大约是1:50。由于SBD的恢复时间要短得多，它的开关速度是PN结二极管的两倍。二极管的恢复时间越短，其平均功率损耗就越小。

 

综上所述，在开关电源中，肖特基二极管比超快恢复二极管更理想，其功耗可以降低一半以上，进一步提高了电源的效率。因此，肖特基二极管对于开关电源来说是必不可少的。广泛应用于稳压器、整流器、逆变器、UPS等，也可用作快速钳位二极管。