在高頻、大電流整流以及續(xù)流電路中，大量使用了快恢復(fù)二極管（FBR）、超快恢復(fù)二極管（SRD）和肖特基二極管（SBD）。

 

肖特基二極管利用了肖特基，來對金屬或半導(dǎo)體接觸面上的反向電壓來進(jìn)行阻擋，從而讓電流進(jìn)行單向的傳導(dǎo)。與傳統(tǒng)的二極管不同，肖特基與PN結(jié)的結(jié)構(gòu)相比，存在很大的差異?？焖倩謴?fù)二極管，顧名思義是一種能夠快速恢復(fù)反向時(shí)間的半導(dǎo)體二極管，本文主要從結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、性能參數(shù)方面來進(jìn)行分析對比。

 

 

簡介

 

肖特基二極管是以金屬和半導(dǎo)體接觸形成的勢壘為基礎(chǔ)的二極管，簡稱肖特基二極管（Schottky Barrier Diode），具有正向壓降低（0.4--0.5V）、反向恢復(fù)時(shí)間很短（10-40納秒），而且反向漏電流較大，耐壓低，一般低于150V，多用于低電壓場合。

 

快恢復(fù)二極管是指反向恢復(fù)時(shí)間很短的二極管（5us以下），工藝上多采用摻金措施，結(jié)構(gòu)上有采用PN結(jié)型結(jié)構(gòu)，有的采用改進(jìn)的PIN結(jié)構(gòu)。其正向壓降高于普通二極管（1-2V），反向耐壓多在1200V以下。從性能上可分為快恢復(fù)和超快恢復(fù)兩個(gè)等級。前者反向恢復(fù)時(shí)間為數(shù)百納秒或更長，后者則在100納秒以下。

 

超快恢復(fù)二極管（簡稱fred）是一種具有開關(guān)特性好、反向恢復(fù)時(shí)間超短的半導(dǎo)體二極管，常用來給高頻逆變裝置的開關(guān)器件作續(xù)流、吸收、箝位、隔離、輸出和輸入整流器，使開關(guān)器件的功能得到充分發(fā)揮。超快恢復(fù)二極管是用電設(shè)備高頻化（20khz以上）和高頻設(shè)備固態(tài)化發(fā)展不可或缺的重要器件。

 

 

快恢復(fù)、超快恢復(fù)二極管的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

 

快恢復(fù)二極管的內(nèi)部結(jié)構(gòu)與普通二極管不同，它是在P 型、N 型硅材料中間增加了基區(qū)I，構(gòu)成P-I-N硅片。由于基區(qū)很薄，反向恢復(fù)電荷很小，不僅大大減小了trr值，還降低了瞬態(tài)正向壓降，使管子能承受很高的反向工作電壓。快恢復(fù)二極管的反向恢復(fù)時(shí)間一般為幾百納秒，正向壓降約為0.6V，正向電流是幾安培至幾千安培，反向峰值電壓可達(dá)幾百到幾千伏。超快恢復(fù)二極管的反向恢復(fù)電荷進(jìn)一步減小，使其trr可低至幾十納秒。

 

20A以下的快恢復(fù)及超快恢復(fù)二極管大多采用TO-220封裝形式。從內(nèi)部結(jié)構(gòu)看，可分成單管、對管（亦稱雙管）兩種。對管內(nèi)部包含兩只快恢復(fù)二極管，根據(jù)兩只二極管接法的不同，又有共陰對管、共陽對管之分。幾十安的快恢復(fù)二極管一般采用TO-3P金屬殼封裝。更大容量（幾百安～幾千安）的管子則采用螺栓型或平板型封裝形式。

 

性能、參數(shù)比較

 

下表列出了肖特基二極管和超快恢復(fù)二極管、快速恢復(fù)二極管、硅高頻整流二極管、硅高速開關(guān)二極管的性能比較。由表可見，硅高速開關(guān)二極管的trr雖極低，但平均整流電流很小，不能作大電流整流用。
 

 

反向恢復(fù)時(shí)間

 

什么是反向恢復(fù)時(shí)間？當(dāng)外加二極管的電壓瞬間從正向轉(zhuǎn)到反向時(shí)，流經(jīng)器件的電流并不能相應(yīng)地瞬間從正向電流轉(zhuǎn)換為反向電流。此時(shí)，正向注入的少數(shù)載流子（空穴）被空間電荷區(qū)的強(qiáng)電場抽取，由于這些空穴的密度高于基區(qū)平衡空穴密度，因而在反向偏置瞬間，將產(chǎn)生一個(gè)遠(yuǎn)大于反向漏電流的反向電流，即反向恢復(fù)電流IRM。與此同時(shí)，符合過程的強(qiáng)化也在加速這些額外載流子密度的下降，直到基區(qū)中積累的額外載流子的完全消失，反向電流才下降并穩(wěn)定到反向漏電流。整個(gè)過程所經(jīng)歷的時(shí)間為反向恢復(fù)時(shí)間。

 

反向恢復(fù)時(shí)間trr的定義是：電流通過零點(diǎn)由正向轉(zhuǎn)換到規(guī)定低值的時(shí)間間隔。它是衡量高頻續(xù)流及整流器件性能的重要技術(shù)指標(biāo)。

 

 

區(qū)分肖特基二極管與快恢復(fù)二極管

1、結(jié)構(gòu)原理不同，肖特基二極管是貴重金屬和n型半導(dǎo)體結(jié)合成，快恢復(fù)二極管是普通pn結(jié)加了個(gè)薄基區(qū)。

 

2、快恢復(fù)二極管是指反向恢復(fù)時(shí)間很短的二極管（5us以下），工藝上多采用摻金措施，結(jié)構(gòu)上有采用PN結(jié)型結(jié)構(gòu)，有的采用改進(jìn)的PIN結(jié)構(gòu)。其正向壓降高于普通二極管（1-2V），反向耐壓多在1200V以下。從性能上可分為快恢復(fù)和超快恢復(fù)兩個(gè)等級。前者反向恢復(fù)時(shí)間為數(shù)百納秒或更長，后者則在100納秒以下。 肖特基二極管是以金屬和半導(dǎo)體接觸形成的勢壘為基礎(chǔ)的二極管，稱肖特基二極管（Schottky Barrier Diode），具有正向壓降低（0.4--0.5V）、反向恢復(fù)時(shí)間很短（10-40納秒），而且反向漏電流較大，耐壓低，一般低于150V，多用于低電壓場合。

 

3、肖特基二極管反向擊穿電壓大多不高于60V，最高僅約100V，限制其使用，快恢復(fù)二極管反向峰值可以到幾百到幾千伏，因此像在開關(guān)電源變壓器次級用100V以上的高頻整流二極管等只有使用快速恢復(fù)（UFRD）。

 

4、肖特基正向?qū)▔航祪H0.4V左，快回復(fù)二級館0.6伏， 總的來說，由于肖特基二極管中少數(shù)載流子的存貯效應(yīng)甚微，所以其頻率響僅為RC時(shí)間常數(shù)限制，因而，它是高頻和快速開關(guān)的理想器件。其工作頻率可達(dá)100GHz。并且，MIS（金屬－絕緣體－半導(dǎo)體）肖特基二極管可以用來制作太陽能電池或發(fā)光二極管?？旎謴?fù)二極管：有0.8-1.1V的正向?qū)▔航担?5-85nS的反向恢復(fù)時(shí)間，在導(dǎo)通和截止之間迅速轉(zhuǎn)換，提高了器件的使用頻率并改善了波形。快恢復(fù)二極管在制造工藝上采用摻金，單純的擴(kuò)散等工藝，可獲得較高的開關(guān)速度，同時(shí)也能得到較高的耐壓。目前快恢復(fù)二極管主要應(yīng)用在逆變電源中做整流元件。