本文將真正的肖特基二極管作為正向壓降的選擇。本文檔描述了低、中和高電壓電平應用，以及具有理想動(dòng)態(tài)行為的二極管、快速反向恢復 PN 二極管、真正的肖特基二極管和特定應用的勢壘高度調整。

 

根據熱電子發(fā)射模型，純肖特基勢壘呈現正向壓降，隨著(zhù)勢壘高度的減小呈線(xiàn)性下降；而反向電流隨著(zhù)勢壘高度的降低呈指數增長(cháng)。因此，存在一個(gè)  勢壘高度，它可以  化特定應用的正向和反向功耗總和。然而，與肖特基二極管用戶(hù)的討論表明，他們并不尋求正向和反向功耗的  值，而總是尋求正向壓降的  值。很少要求反向電流值。必須了解肖特基二極管是如何應用的，才能客觀(guān)地選擇  合適的器件。

 

低電壓應用

 

在電路電壓低的大功率應用中，并使用阻斷電壓低于 25V 的肖特基二極管，二極管的正向功率損耗在功率損耗的平衡中仍然占主導地位。主要應用是開(kāi)關(guān)模式電源 (SMPS)。此處有人認為，正向壓降降低 4 mV 會(huì )導致正向功率損耗降低約 1%。因此，為此應用創(chuàng )建的組件具有低勢壘高度（小于 0.74 eV）和高度摻雜的薄外延漂移層。這導致器件具有低正向壓降和高但仍可接受的反向電流。

 

中高壓級應用

 

另一方面，使用中壓或高壓肖特基類(lèi)型（VRRM 范圍為 45 V 至 150 V）的高功率應用中的反向功率損耗與正向功率損耗相當，甚至可能更高。盡管如此，大多數用戶(hù)并不要求低反向電流，而只是要求低正向壓降。

 

具有理想動(dòng)態(tài)行為的二極管

 

除了正向和反向器功率損耗外，顯然還有第三種品質(zhì)，但難以量化。然而，正如經(jīng)驗所示，它對正向壓降有影響。

 

我想這種品質(zhì)是由真實(shí)肖特基二極管的動(dòng)態(tài)特性和開(kāi)關(guān)損耗表現出來(lái)的。由于它們在具有昂貴測試設備的范圍內出現的時(shí)間較短，此外，它們的依賴(lài)性的細微差異無(wú)法明顯。

 

快速反向恢復 PN 二極管

 

與理想二極管相比，具有少數載流子電流分量的 pn 二極管在正向電流降至零后仍“記住”它們之前的導通狀態(tài)。這是由于注入的少數載流子（n 區中的空穴）會(huì )隨著(zhù)調整后的少數載流子壽命 t 呈指數衰減或被反向電流掃除。pn 二極管會(huì )在電流過(guò)零后延遲一段時(shí)間恢復其反向阻斷能力。少數載流子壽命可以通過(guò)將壽命抑制物（金或鉑）擴散到 n 區或將二極管芯片暴露在輻射中來(lái)減少。

 

真正的肖特基二極管

 

真正的肖特基二極管也通過(guò)其勢壘注入少數載流子，盡管它小了幾個(gè)數量級。這種現象稱(chēng)為外延層調制。注入隨著(zhù)勢壘高度、電壓類(lèi)型、正向電流密度和結溫的增加而增加。

 

由于上述技術(shù)測量困難，我們模擬了真實(shí)肖特基二極管的關(guān)斷行為。在下面的圖 1 中，繪制了類(lèi)型電壓為 100 V、有效面積為 0.323 cm2 的肖特基二極管的電流和電壓波形隨時(shí)間變化的曲線(xiàn)。預設工作條件為 50 A 正向電流、300 A/?s 換向期間、25 V 反向偏置電壓和 25°C 結溫?？紤]了勢壘高度為 0.74、0.8 和 0.86 eV 的三種不同材料。關(guān)斷能量分別為 0.86、1.0 和 2.3 ?W。仿真模型清楚地表明，n 摻雜外延層中來(lái)自導電相的剩余少數載流子決定了 LC 電路微分方程通解的初始條件，它由一個(gè)關(guān)斷電感線(xiàn)圈、結電容和 25 V 的強制反向電壓偏置組成。

 

由于真正的肖特基二極管在換向后阻止反向電壓的延遲能力——隨著(zhù)勢壘高度的增加而增長(cháng)——，諧振電路對過(guò)大的反向電流（即大于換向關(guān)斷斜率乘以 LC 的平方根）、過(guò)大的反向電壓（即超過(guò)驅動(dòng)反向電壓的兩倍）和陡峭的啟動(dòng)、過(guò)大的 dv/dt（即大于驅動(dòng)反向電壓除以 LC 的平方根）。隨著(zhù)勢壘高度的增加，動(dòng)態(tài)參數和開(kāi)關(guān)損耗的過(guò)剩變得更加明顯。

 

由于實(shí)際肖特基二極管在換向后阻止反向電壓的延遲能力——隨著(zhù)勢壘高度的增加而增長(cháng)——，諧振電路對過(guò)大的反向電流作出反應（即大于換向關(guān)斷斜率乘以 LC 的平方根）、過(guò)大的反向電壓（即大于驅動(dòng)反向電壓的兩倍）和陡峭的啟動(dòng)、過(guò)大的 dv/dt（即大于驅動(dòng)反向電壓除以 LC 的平方根）。

 

隨著(zhù)勢壘高度的增加，動(dòng)態(tài)參數和開(kāi)關(guān)損耗的過(guò)剩變得更加明顯。由于實(shí)際肖特基二極管在換向后阻止反向電壓的延遲能力——隨著(zhù)勢壘高度的增加而增長(cháng)——，諧振電路對過(guò)大的反向電流作出反應（即大于換向關(guān)斷斜率乘以 LC 的平方根）、過(guò)大的反向電壓（即大于驅動(dòng)反向電壓的兩倍）和陡峭的啟動(dòng)、過(guò)大的 dv/dt（即大于驅動(dòng)反向電壓除以 LC 的平方根）。隨著(zhù)勢壘高度的增加，動(dòng)態(tài)參數和開(kāi)關(guān)損耗的過(guò)剩變得更加明顯。

 

過(guò)大的反向電壓（即大于驅動(dòng)反向電壓的兩倍）和陡峭的啟動(dòng)，過(guò)大的 dv/dt（即大于驅動(dòng)反向電壓除以 LC 的平方根）。隨著(zhù)勢壘高度的增加，動(dòng)態(tài)參數和開(kāi)關(guān)損耗的過(guò)剩變得更加明顯。過(guò)大的反向電壓（即大于驅動(dòng)反向電壓的兩倍）和陡峭的啟動(dòng)，過(guò)大的 dv/dt（即大于驅動(dòng)反向電壓除以 LC 的平方根）。隨著(zhù)勢壘高度的增加，動(dòng)態(tài)參數和開(kāi)關(guān)損耗的過(guò)剩變得更加明顯。