什么是肖特基二极管（SBD）

肖特基二极管的结构

不使用pn结，而是使用某种金属与n型半导体结作为二极管。这种结叫做肖特基结。
肖特基二极管的VF非常小，而且不使用空穴，因此非常高速，这一点可以说达到理想状态，但是因为反向电流IR大，所以不适合用作高耐压元件。

正向偏压

反向偏压

1.VF小　◎

与pn结二极管相比，VF非常小，因此正向损失小，效率高。

2.非常高速　◎

不将空穴作为载流子，因此无trr，开关高速。

3.反向电流大　△

反向电流IR大，因此反向损失比pn二极管大。
反向电流因势垒金属的种类而异，根据使用势垒金属的种类，可将SBD分成多种类型。

不同二极管种类的静态特性差异

  • 不同二极管种类的静态特性差异

SBD的最大特点是VF小。
但是IR大，因此不适合用作高耐压二极管。

SBD的各种类型

  • VF与IR的权衡

以前曾有很多重视低VF的产品，因此反向电流大，存在后述的热失控问题，所以SBD受到部分行业的排斥。
近来低IR型增加，在高温环境下也可放心使用。

SBD的正向损失

对二极管的正向通过电流IF，会产生电压降VF，造成功率损失。
如图所示，VF带有反向温度特性，温度越高则正向损失越小。VF相对温度基本呈线性减少。

  • SBD的正向特性示例

SBD的反向损失

对二极管的反向外加电压VR，会产生反向电流IR，造成功率损失。
如图所示，VF带有正向温度特性，温度越高则反向损失越大。IR相对温度呈指数函数式增加。
pn二极管因为IR非常小而不会有问题，但是SBD无法忽视IR，因此选用时需要注意。

  • SBD的反向特性示例

SBD的温度与损失的关系

正向损失随温度上升呈线性减少，而反向损失呈指数函数式增加

温度因回路动作条件而异，但到达一定温度后，损失会转为增加，因此为了避免发生热失控而需要散热设计。一旦进入热失控，那么温度就会不停上升，最终导致损坏或停止工作。

什么是热失控

  • 散热能力有富余，元件损失导致的发热得到充分散热
  • 散热能力极限与元件损失导致的发热到达平衡的状态
  • 元件损失导致的发热大于散热能力极限，散热不充分

防止热失控须知

  1. 热失控在SBD保证温度以下也会发生
  2. 即使发生热失控，SBD也不一定会坏
  3. 发生热失控的温度因动作条件而变化
  4. 发生热失控的温度还因散热条件而变化
  5. 越是低VF型SBD，IR越大，因此容易发生热失控

不同SBD类型容易发生热失控的程度

假设用于开关电源

低VF型

常温下损失小，但高温下
热失控的风险大

低IR型

常温下损失大，热失控的风险小

超低VF型在Tj=70℃左右下也可能发生热失控。而有的超低IR型在Tj=150℃下也不会发生热失控。

不同用途的使用区分

  • 防止反接或OR连接等通常不发生反向电压的用途
    ->超低VF型、低VF型
  • 开关电源等一直发生反向电压的用途
    ->标准型、低IR型
  • 预期用于车载等特殊高温环境下的用途
    ->超低IR型

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