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
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
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
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 |
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肖特基连接型 |
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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。