肖特基二極管發展趨勢,裏面有你不知道奧祕

  雖然肖特基二極管已經上市有幾十年了,新的發展和產品卻不斷增強了它的特性並擴展了應用的可能性。除了太陽能電池板和汽車,它們現在也被用於筆記本電腦、智能手機和平板電腦的電池充電器。但是,哪些二極管適合於何種用途,在選擇正確的解決方案時又應該有哪些考慮呢?

  由於其較高的開關速度,肖特基二極管主要用於高達微波範圍的高頻應用。這也是由於它們的低飽和能力。因此,它們通常在開關電源中以續流二極管或整流器二極管的形式用作降低感應電壓的保護二極管,還可用作檢測電路的解調器。

  一、不同版本

  然而,並非所有的肖特基二極管都一樣。例如,大多數硅用於高達250V的電壓,而砷化鎵、碳化硅或硅鍺被用作阻斷200至1700V電壓的半導體材料。硅肖特基二極管具有大約0.4V的低閾值電壓,工作電流較低時甚至低於0.1V。這遠遠低於電壓約爲1V的半導體-半導體結。

  肖特基二極管因此可以與硅雙極晶體管的集電極基極結並聯切換,以防止晶體管的飽和,並且使得晶體管能夠顯著更快地切換到阻斷狀態。然而,它們具有比硅基半導體-半導體二極管更高的漏電流,並且在較高的阻斷電壓下快速導致高導通損耗。
肖特基二極管發展趨勢,裏面有你不知道奧祕

  爲了減少這些缺點,Littelfuse最近推出了兩個全新產品系列:MBR和DST功率半導體。MBR系列的整流二極管基於硅上肖特基二極管技術,不僅具有低漏電流,且提供高溫電阻和低正向電壓。它們非常適合用於高頻開關電源、續流二極管、DC/DC轉換器、不間斷電源和極性保護。它們還可滿足商業和工業應用的所有一般要求。

  這些適用於惡劣高溫環境中的高結溫條件的二極管具有保護環,可提高強度和耐用性。開發人員經常使用MBR肖特基整流二極管,因爲它們具有極快的開關特性、低正向電壓和低漏電流,而且對高結溫具有較高的阻抗。由於它們產生的熱比常規二極管要少,因此還減少了熱和電損耗。

  與MBR系列相比,DST系列的肖特基勢壘整流器具有極低的正向電壓和更低的漏電流,因而具有更高系統效率。同時,它們具有較高的飽和能力,也因此不適用於超高頻應用。否則,兩個系列具有幾乎相同的特性,也適合用於相同的應用。根據具體應用的電路設計,它們具有多種封裝類型和單芯片或雙芯片配置可選。

  Littelfuse還可針對特定應用對二極管進行定製。該公司還始終如一地響應個性化客戶在功能性、包裝和交付方面的需求,從而能夠爲特定的應用情況開發完美的解決方案。

  二、實際應用

  肖特基二極管的典型應用包括,例如太陽能電池板或開關模式電源。原因是開關模式電源目前通常的工作頻率高於20kHz,有時在較小的應用中甚至高達200kHz。因此,雖然DST有所普及,但在該領域主要使用的是MBR二極管。

  今天,開關電源正越來越多地被用來將交流電轉換爲直流電,包括筆記本電腦和平板電腦的電源適配器、智能手機的USB充電器、臺式電腦、網絡設備、機頂盒、無線路由器和許多其他設備的內置電源。

  如果某件設備具有其運行所需的處理器或存儲器單元並且由交流電供電(例如通過家中的插座或車中的交流發電機),那麼通常安裝的是開關電源。
肖特基二極管發展趨勢,裏面有你不知道奧祕

  電源整流器因此主要用於電源應用中,在這些應用中來自交流發電機的交流電必須爲後面的各種裝置轉換爲5V、9V、16V或24V的直流電。在汽車中,直流到直流電源將電池的12V或24V電流轉換爲汽車中各種器件所用的5V、9V、16V或其他電壓的直流電。

  儘管電流及其電壓的可靠轉換通常是直流至交流或直流至直流電源和其他電氣設備的主要目標,防止逆流卻是太陽能模塊的目標。由半導體材料製成的太陽能電池因提供的能量(例如,來自太陽的電磁輻射)而產生自由的電荷載子。

  爲了從這些電荷載子中產生電流,正負電荷的載子必須朝向不同的方向。這通常是利用內部電場來完成的,而內部電場可以通過半導體-半導體或金屬-半導體結來產生。後者由於其較低的正向電壓降可以更好地防止可能的迴流,從而防止整流器的功率損耗。

  MBR肖特基二極管過去在所有應用中主導了市場,因爲它們更容易生產且更便宜。遠東製造商尤其可以以極低的價格提供這些器件。然而,質量要求、耐久性、抵抗惡劣環境以及個性化調整正在起着越來越重要的作用;因此,選擇價格更高的產品通常在長遠看來更具回報性。

  此外,DST二極管的使用也變得更加頻繁,因爲儘管其製作過程複雜,但比起MBR版本來也並不是貴得多,而且由於它們更高的系統效率可確保更快的投資回報。通過使用改進的技術也逐漸解決了極高頻率應用的問題;由此看來,DST正在征服越來越多的應用領域。

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