什么是二极管

什么是二极管

在硅中形成pn结和设置电极,这就是二极管。使用pn结的二极管,叫做普通整流二极管。改善普通整流二极管的开关特性后叫做快恢复二极管(FRD),它不同于普通整流二极管。
在二极管中使用金属层来代替p型半导体,叫做肖特基势垒二极管(SBD)。

正向偏压

  • 正向偏压

朝A→K的方向(正向)外加电压,则电流通过。
此时A-K间产生正向电压VF。VF导致产生功率损失,因此VF以小为好。

反向偏压

  • 反向偏压

朝K→A的方向(反向)外加电压,则电流不通过。
但是,实际会通过极小的反向电流IR。IR导致产生功率损失,因此IR以小为好。

平面型和台面型

二极管的芯片结构

实际做出来的芯片p层薄,n层厚。

n-层:
杂质浓度低,因此在外加反向电压时,耗尽层容易扩散。
根据这里的浓度和厚度,产生必要的耐压。
n+层:
杂质浓度高,电流容易通过。
为了确保晶圆强度,需要有一定的厚度。

外加反向电压时

  • 外加反向电压时

芯片的端面露出,因此电流容易沿端面在p→n+之间通过,导致耐压下降,实际的芯片设置保护膜以确保耐压。划片后在侧面贴保护膜是不现实的,因此需要设法在划片前贴保护膜。

为了在芯片切割(划片)前贴保护膜,有两种结构。

平面型

平面型无需开槽,但芯片会变大,且扩散工艺复杂。

台面型

台面型需要有开槽工序,但芯片小,且扩散工艺简单。

二极管的基本特性

二极管的静态特性

通过正向电流IF时产生的电压降,叫做正向电压VF,以小为好。
另外,在外加反向电压VR时,会有极小的电流通过,叫做反向电流IR,它也是以小为好。

二极管的动态特性(开关特性)

如下图所示,如果从电流通过二极管的状态突然变为反向偏压的状态,那么会瞬间通过很大的反向电流。该电流叫做恢复电流,恢复电流通过的时间,叫做反向恢复时间trr。

恢复电流会导致干扰和功率损失,因此trr以小为好。

二极管的分类

pn结型
  • 普通整流二极管
  • 快恢复二极管(FRD)
肖特基连接型
  • 肖特基势垒二极管(SBD)

最早的二极管都是pn结二极管。
但是,pn结二极管有一些缺点,为了弥补缺点而产生了快恢复二极管(FRD)和肖特基势垒二极管(SBD),但是最早的pn结二极管没有特别的名称,所以叫做普通整流二极管。

以硅为材料

在开关电源回路中的使用区分

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