肖特基二极管(SBD) 的简介：

　　肖特基势垒二极管(肖特基二极管)，其名称是为了纪念德国物理学家华特·萧特基(Walter H. Schottky)。肖特基二极管是一种导通电压降较低、允许高速切换的二极管，是利用肖特基势垒特性而产生的电子元件，SBD是肖特基势垒二极管(Schottky Barrier Diode,缩写成SBD)的简称。

　　肖特基二极体的导通电压非常低。一般的二极管在电流流过时，会产生约 0.7-1.7 伏特的电压降，不过肖特基二极体的电压降只有 0.15-0.45 伏特，因此可以提升系统的效率。

　　
肖特基二极管(SBD) 的结构：

　　肖特基二极体是利用金属-半导体接面作为肖特基势垒，以产生整流的效果，和一般二极管中由半导体-半导体接面产生的P-N接面不同。肖特基势垒的特性使得肖特基二极体的导通电压降较低，而且可以提高切换的速度。

　　肖特基二极管在结构原理上与PN结二极管有很大区别，它的内部是由阳极金属(用钼或铝等材料制成的阻挡层)、二氧化硅(SiO2)电场消除材料、N-外延层(砷材料)、N型硅基片、N+阴极层及阴极金属等构成。在N型基片和阳极金属之间形成肖特基势垒。当在肖特基势垒两端加上正向偏压(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，若在肖特基势垒两端加上反向偏压时，肖特基势垒层则变宽，其内阻变大。

　　肖特基二极管分为有引线和表面安装(贴片式)两种封装形式。采用有引线式封装的肖特基二极管通常作为高频大电流整流二极管、续流二极管或保护二极管使用。它有单管式和对管(双二极管)式两种封装形式。

　　肖特基对管又有共阴(两管的负极相连)、共阳(两管的正极相连)和串联(一只二极管的正极接另一只二极管的负极)三种管脚引出方式。采用表面封装的肖特基二极管有单管型、双管型和三管型等多种封装形式。

　　肖特基二极管(SBD) 的原理：

　　在金属(例如铅)和半导体(N型硅片)的接触面上，用已形成的肖特基来阻挡反向电压。肖特基与PN结的整流作用原理有根本性的差异。其耐压程度只有40V左右。其特长是：开关速度非常快：反向恢复时间特别地短。因此，能制作开关二极和低压大电流整流二极管。肖特基二极管(Schottky Barrier Diode)是具有肖特基特性的“金属半导体结”的二极管。其正向起始电压较低。其金属层除钨材料外，还可以采用金、钼、镍、钛等材料。其半导体材料采用硅或砷化镓，多为型半导体。这种器件是由多数载流子导电的，所以，其反向饱和电流较以少数载流子导电的PN结大得多。由于肖特基二极管中少数载流子的存贮效应甚微，所以其频率响仅为RC时间常数限制，因而，它是高频和快速开关的理想器件。其工作频率可达100GHz。并且，MIS(金属-绝缘体-半导体)肖特基二极管可以用来制作太阳能电池或发光二极管。

　　肖特基二极管利用金属与半导体接触所形成的势垒对电流进行控制。它的主要特点是具有较低的正向压降(0.3V至0.6V);另外它是多子参与导电，这就比少子器件有更快的反应速度。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，以防止三极管因进入饱和状态而降低开关速度。

　　肖特基二极管(SBD) 的反向恢复时间：

　　肖特基二极体和一般二极管*大的差异在于反向恢复时间，也就是二极管由流过正向电流的导通状态，切换到不导通状态所需的时间。

　　一般二极管的反向恢复时间大约是数百 nS，若是高速二极管则会低于一百 nS，肖特基二极体没有反向恢复时间，因此小信号的肖特基二极体切换时间约为数十 pS，特殊的大容量肖特基二极体切换时间也才数十 pS。由于一般二极管在反向恢复时间内会因反向电流而造成EMI噪声。肖特基二极体可以立即切换，没有反向恢复时间及反相电流的问题。

　　肖特基二极体是一种使用多数载流子的半导体元件，若肖特基二极体是使用N型半导体，其二极管的特性是由多数载流子(即电子)所产生。多数载流子快速地由半导体穿过接面，注入另一侧金属的传导带，由于此过程不涉及N 型、P 型载流子的结合(随机反应而且需要时间较长)，因此肖特基二极体停止导通的速度会比传统的二极管速度要快。这样的特性使得元件需要的面积可以减少，又进一步的减少切换所需的时间。在切换式电源供应器中常会用到肖特基二极体，因为肖特基二极体允许高速切换，电路可以在200kHz到2MHz的频率下操作，也就可以使用较小的电感器及电容器，同时可以提升电源供应器的效率。小体积的肖特基二极体*高可工作在50GHz的频率，因此是 RF 侦测器及 mixer 中的重要零件。

　　肖特基二极管(SBD) 的检测：

　　1.性能比较：

　　肖特基二极管现超快恢复二极管、快恢复二极管、硅高频整流二极管、硅高速开关二极管的性能比较。可见，硅高速开关二极管的trr虽极低，但平均整流电流很小，不能作大电流整流用。

　　2.检测方法：

　　检测内容包括：a.识别电极;b.检查管子的单向导电性;c.测正向导压降VF;d.测量反向击穿电压VBR。

　　被测管为B82-004型肖特基管，共有三个管脚，将管脚按照正面(字面朝向人)从左至右顺序编上序号①、②、③。选择500型万用表的R×1档进行测量，全部数据整理如下：

　　**，根据①—②、③—④间均可测出正向电阻，判定被测管为共阴对管，①、③脚为两个阳极，②脚为公共阴极。 　　
     
      **，因①—②、③—②之间的正向电阻只几欧姆，而反向电阻为无穷大，故具有单向导电性。

　　第三，内部两只肖特基二极管的正向导通压降分别为0.315V、0.33V，均低于手册中给定的*大允许值VFM(0.55V)。

　　肖特基二极管(SBD) 与普通二极管的区别：

　　1. 两种二极管都是单向导电，可用于整流场合。区别是普通硅二极管的耐压可以做得较高，但是它的恢复速度低，只能用在低频的整流上，如果是高频的就会因为无法快速恢复而发生反向漏电，*后导致管子严重发热烧毁;肖特基二极管的耐压能常较低，但是它的恢复速度快，可以用在高频场合，故开关电源采用此种二极管作为整流输出用，尽管如此，开关电源上的整流管温度还是很高的。

　　2.快恢复二极管是指反向恢复时间很短的二极管(5us以下)，工艺上多采用掺金措施，结构上有采用PN结型结构，有的采用改进的PIN结构。其正向压降高于普通二极管(1-2V)，反向耐压多在1200V以下。从性能上可分为快恢复和超快恢复两个等级。前者反向恢复时间为数百纳秒或更长，后者则在100纳秒以下。 肖特基二极管是以金属和半导体接触形成的势垒为基础的二极管，简称肖特基二极管(Schottky Barrier Diode)，具有正向压降低(0.4--0.5V)、反向恢复时间很短(10-40纳秒)，而且反向漏电流较大，耐压低，一般低150V，多用于低电压场合。 这两种管子通常用于开关电源。

　　3.外观区分：

　　除了型号，外形上一般没什么区别，但可以测量正向压降进行区别，直接用数字万用表测(小电流)普通二极管在0.5V以上，肖特基二极管在0.3V以下，大电流时普通二极管在0.8V左右，肖特基二极管在0.5V以下;SR350 就是表示3A50V。另肖特基二极管耐压一般在100V以下，没有150V以上的。

　　肖特基二极管(SBD) 的应用分析：

　　在电源管理中的应用：

　　检查损耗

　　图1给出了非同步直流/直流降压转换器的基本框图。D1是所需的肖特基管。左侧是开关S1闭合时(时间为T1)的电流情况，右侧是开关S1打开时(时间为T2)的电流情况。

　　图1：非同步直流/直流降压转换器基本框图。

　　当时间为T2时，输出电流(Iout)流经D1。所产生的损耗与D1的正向电压(Vfw)和输出电流直接相关。PT2等于Iout*Vfw。显然，我们希望尽可能降低以控制损耗，减少发热。

　　T1期间，D1处于阻断状态。**的电流是反向电流。此电流相对较弱，并且主要由阻断电压或输入电压Vin决定。T1阶段二极管产生的功耗，称为PT1，大致等于Ir*Vin。

　　对于任何肖特基二极管，在设计时都存在一个取舍。即此设备要么针对低Vf进行优化，要么针对低Ir进行优化。因此，如果选择低Vf，则Ir就较高，反之亦然。在实际应用设计时，重要的是不仅要观察Vf或Ir的值，还要分析它们在实际操作中会产生什么结果。Vf和Ir都会随温度变化而改变。当温度升高，Vf会降低，在二极管升温的同时降低了热扩散。但非常不幸的是，Ir会随着二极管温度升高而增加。所以，二极管温度越高，漏电流就越多，内部功耗就越多，这样就使得二极管温度更高，从而再次增加漏电流，如此循环。

　　如果坚持采用基本的非同步直流/直流转换器的设计案例，不妨做一个基本分析以确定二极管内部功耗和由此导致的设备温度。直流/直流转换器的运行占空比与电压输入输出的比值直接相关(DC=Vout/Vin)。电压输入和输出的比值越低，T2的时间就越长，PT2对整个二极管的功耗影响也就越大。反之亦然，T1越长(或和的比值越高)，PT2对总功耗的影响就越小，PT1的作用就越大。

　　以两个直流/直流转换器为例，两个都是24V输入电压，但其中一个是18V输出电压而另一个是5V。使用Vin和Vout的比值计算得到占空比，并且使用数据表中的Vf和Ir值计算出二极管内总功率的损失。然后根据总功耗计算出由此导致的二极管温度，并查找在此温度下的Vf和Ir实际数值。*后根据新的二极管温度重新算出内部功耗。这个迭代过程可以重复多次以提高**度，但如果只想大致表明Vf和Ir的不同取舍所产生的影响，单次迭代就足够了。

　　设备温度可使用描述热性质的基本热方程计算，和用于描述电压，电流，电阻的计算并无不同。一旦知道了设备的内部功耗(Ptot)，就可以用它乘以结点到环境的热阻(Rtja)，计算出设备结点处的温度变化。把它加上环境温度，就得到了该设备在此功耗和环境温度下的*终结点温度。

　　图2表示的是分析结果。此例中的计算使用了PMEG3050BEP(优化为低Ir)和PMEG3050EP(优化为低Vf)二极管。输出电流范围为1~3A。这里比较了低Vf型和低Ir型二极管的温度。初始温度假定为25℃��图中同时给出了Ta(**次传递温度计算)和Tb(**次传递)。左侧是5V输出的直流/直流转换器的结果，右侧是18V输出的直流/直流转换器(两者的输入电压都是24V)。计算时假定Rtja采用基本的200K/W，然后根据占空比进行调节。肖特基二极管的数据表给出了瞬时热效应曲线，允许设计者根据具体的脉冲占空比(短暂脉冲电流的热效应要优于连续电流)决定实际的热阻。请注意，任何应用中的二极管总热阻取决于很多因素，布局是其中较为重要的一个。

　　图2：两个直流/直流转换器的分析结果。

　　在图2中可以发现，在上述两种情况中，在**次温度传递Tb时，低Vf的二极管开始变热。其中的原理是，在电流一定的情况下，二极管因在T2时产生损耗而变热。随着二极管温度升高，漏电流If增加，正向电压Vf减少。然而，增加的速度远高于减少的速度。其结果就是二极管内的总功耗增加较快。在较高的输出电流下PT2也较高，使得PT1增加较快，所以在高电流下斜率较为陡峭。

　　同样，从中也能看到输入输出电压比的效果。左侧显示的是5V输出、低占空比直流/直流转换器。占空比较低意味着T2较长，PT2就更多。因此，较多的初始热量导致Ir增加更快，PT1更高。*终结果就是随着输出电流增加，二极管温度迅速上升。在较高的电流下，可以看到事实上温度已超出了指定范围之外。右侧显示较高的18V输出电压导致更高的占空比，从而抑制了PT2。二极管内较少的发热量意味着Ir增加较少，因此，PT1和总体温度也都增加较少。

　　可以得出结论，占空比越高(或者说输出电压和输入电压越接近)，二极管的热效应就越佳。例如，如果如前述计算，12V到2.5V的转换器要比12V到5V的转换器更能加重二极管的负担。

　　热逃逸

　　以上讨论的随温度升高而增加的效应会带来一个普遍问题，叫作热逃逸。升高的温度会导致温度进一步升高，直到部件损坏。因此，强烈建议在所有设计中彻底检查此现象。

　　目前常见的做法是对功耗设计进行模拟运行。可以使用标准的模拟工具，也可使用网上常用的模拟工具。仔细检查热效应是非常必要的。对于打算使用的二极管，极有可能所使用的工具并未采用正确的热模型，或者其热参数(很可能和布局相关)与设计不相符合。很显然，并非每个二极管都一模一样，因而**不赞同在模拟设计时使用“相似”的二极管，然后假定它们的热效应(以及潜在的电效应)也相似。虽然并非总是可行，但在此仍然建议始终制作原型并验证其正确效应。


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