开关电源的关键元件 肖特基二极管的作用

肖特基二极管,归属于大电流量、低能耗、底压、快速半导体材料电力电子器件 。它的正指导通压力降仅为0.4V上下,反向恢复時间非常短,可小至几纳秒;其整流器电流量可达到好几百至好几千安培 。这种优质特性是快修复及极快修复二极管所不具有的 。

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肖特基二极管的原理 肖特基二极管是用钼、金、银等贵重金属为阳极氧化,用N型半导体原材料为负极,运用二者表面上产生的势垒具备整流器特点,进而做成的一种金属材料/半导体元器件 。
肖特基二极管归属于五层元器件,内层以N型半导体为衬底,上边用砷作掺杂剂的N-外延性层,最上边用金属复合材料钼组成的阳极氧化 。
N型衬底具有不大的通断电阻器,在衬底下边先后是N 负极层、金属材料负极 。
如下图所显示:典型性的肖特基二极管的内部构造


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近年来,选用硅平面工艺生产制造的铝硅肖特基二极管,不但改进了元器件主要参数的一致性、还能节约贵重金属,降低空气污染 。
根据优化结构和主要参数,能在衬底与阳极氧化金属材料中间产生适合的肖特基垫垒 。
当再加正偏压E时,势垒总宽W0变小;加负偏压-E时,势垒总宽W0变大,如下图所显示:
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肖特基二极管只是仅用一种载流子(电子器件)运输正电荷,殊不知在势垒的两侧无产能过剩的极少数载流子累积,因此 它不会有正电荷存储效用,这一特点促使电源开关特点获得大大提高,反向恢复時间能减少到10ns之内 。可是存有一个缺点,反方向抗压较低,一般不超过100V,促使它仅适合在低压、大电流量下工作中 。它的低顺向压力降特点,能提升大电流量整流器(或续流)电源电路的高效率 。
肖特基二极管的典型性光电流特点如下图所显示:
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如下图所示,正指导通工作电压接近锗管与硅管中间,但它的构造原理与PN结二极管有不同之处 。
下表列出了,肖特基二极管、极快修复二极管、快修复二极管、高频率硅整流管的特性较为:
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根据精确测量二极管顺向压力降,能非常容易区别是肖特基二极管還是极快修复二极管 。
一般 运用数字万用表的二极管档精确测量二极管的UF值,当UF≈0.3V时是肖特基二极管,UF≈0.55~0.6V时是极快修复二极管 。精确测量值偏小的缘故,是由于二极管档的检测电流量较小(一般为10mA) 。
肖特基二极管的选择标准 电源变压器的輸出整流管适合选用肖特基二极管,因为它的底压降大电流量特点,有益于提升电源效率 。
肖特基二极管的反方向最高值工作电压,应选择大于较大反方向最高值工作电压的2倍 。
较大反方向最高值工作电压=输出电压 (次级线圈线圈匝数/初中级线圈匝数*直流电键入工作电压最高值)
肖特基二极管的均值整流器电流量,应选择大于较大持续輸出电流量的3倍 。
举例说明:
某电源变压器的输出电压Uo=12V,较大持续輸出电流量Iom=5A,较大功率Pom=60W 。
己知:高频变压器,初中级线圈匝数Np=54匝,次级线圈线圈匝数Ns=5匝,直流电键入工作电压最高值UImax=379V(相匹配的沟通交流键入较大工作电压为269V) 。


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