肖特基二极管的作用和工作原理,肖特基二极管起什么作用

肖特基二极管的作用（开关电源的关键元件）

肖特基二极管，属于大电流、低能耗、底电压、快半导体材料的电力电子器件。它的直接压降只有0.4V左右，反向恢复时间很短，可以小到几纳秒。整流器电流可以达到几百到几千安培。这种高质量特性是快速修复和快速修复二极管所不具备的。

肖特基二极管的原理

肖特基二极管是一种金属材料/半导体元件，使用钼、金、银等贵金属。作为阳极氧化，N型半导体原料作为阴极，利用它们表面产生的势垒具有整流特性。

肖特基二极管属于五层元件，内层是以N型半导体为衬底的N外延层，上层是以砷为掺杂剂的N外延层，顶层是金属复合材料钼阳极氧化。

N型衬底具有小的开关电阻，衬底下方依次为N负电极层和金属负电极。

如下图所示:典型肖特基二极管的内部结构

近年来采用硅平面工艺制造的Al-Si肖特基二极管，不仅提高了器件主要参数的一致性，而且节约了贵金属，减少了空气体污染。

根据优化的结构和主要参数，可以在衬底和阳极氧化的金属材料之间形成合适的肖特基势垒。

当施加正偏压E时，势垒的总宽度W0减小；施加负偏置电压-E时，势垒的总宽度W0变大，如下图所示:

肖特基二极管只用一个载流子(电子器件)来传输正电荷，但未知势垒两侧没有过剩容量少数载流子的积累，所以不会有正电荷存储效应。这一特性极大地改善了功率开关的特性，反向恢复时间可降至10ns以下。但有一个缺点，就是反向耐压低，一般不超过100V，这使得它只适合在低电压大电流下工作。它的低正向压降可以提高大电流整流(或续流)电源电路的高效率。

肖特基二极管的典型光电流特性如下图所示:

如下图所示，正极导体的工作电压接近锗管和硅管的中间，但其构造原理与PN结二极管不同。

下表列出了肖特基二极管、快速修复二极管、快速修复二极管和高频硅整流器的特性:

根据二极管正向压降的精确测量，非常容易分辨出是肖特基二极管还是极快修复二极管。

一般来说，二极管的UF值是用数字万用表的二极管档来精确测量的。UF≈0.3V时为肖特基二极管，UF ≈ 0.55 ~ 0.6V时为极快修复二极管。测量值太小的原因是二极管齿轮的检测电流小(一般10mA)。

肖特基二极管的选择标准

肖特基二极管适用于电源变压器的输出整流，因为其底部压降大，电流大，有利于提高电源效率。

肖特基二极管的反向最大工作电压应比较大的反向最大工作电压高2倍。

反方向最大工作电压=输出电压(次级线圈匝数/一、次级线圈匝数* DC输入最大工作电压)

肖特基二极管的平均整流电流应选择为较大连续输出电流的3倍以上。

示例:

电源变压器输出电压Uo=12V，大连续输出电流Iom=5A，大功率Pom=60W。

已知高频变压器一、二次线圈Np=54匝，二次线圈Ns=5匝，直流输入最高工作电压UImax=379V(匹配通信和交流输入269V)。

是的，反方向最大工作电压为12 (5/54 * 375) = 46.7V

获取:

肖特基二极管反向最大工作电压=2*46.7=93.4V

肖特基二极管的平均整流电流=3*5=15A

结果:

此时，摩托罗拉制造的MBR20100肖特基二极管可以满足要求。其反方向最大工作电压为 100V，平均整流电流为 20A，反向恢复时间<10ns .

【必须非常强调】

反向肖特基二极管的最大工作标准电压一般小于100V，所以只适用于底压大电流整流器。当Uo≥30V时，肖特基二极管必须换成电压超过100V的极速修复二极管，但功率效率会略有下降。

肖特基二极管的常见型号规格与主要参数