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2016.11.10 Si功率元器件

所谓二极管-整流二极管的特征比较

Si 二极管

本篇所例举的是用于高耐压、高电流的二极管,但按照其特性、特征、制造工艺可进行以下分类。此时,对二极管基本的应用条件而言,特性和性能已优化。

整流二极管的特征比较

在这里,将整流二极管分为以下4类:通用整流用、通用开关用、肖特基势垒二极管、快速恢复二极管4种类型,特征汇总于下表。

类型 特征 VF IR trr 价格 适合应用
整流 通用 × × 一般整流
电源的反接保护
开关 开关用 × 单纯的开关用
微控制器外围开关
肖特基势垒
SBD
高速(~200V)
低VF
× × DC/DC转换器
AC/DC转换器(二次侧)
快速恢复
FRD
高速(~200V) × × AC/DC转换器
逆变器电路

通用型一般用于整流,主要目的是将交流整流为直流。桥式二极管是整流用的二极管组合。另外,用于无意中电源或电池反接时,保护用于防止过电流流过。正向电压VF因工作电流而异,1V左右为标准。这是硅PN结二极管的普通VF。反向恢复时间trr是以50Hz/60Hz的商用电源的整流为前提,以不是特别快的为标准。

开关型,用途如其字面所示,主要用于电源的切换。VF标准与通用型相同。因为以开关用途为目的,所以trr比通用型更快。但是,还达不到肖特基势垒二极管或快速恢复二极管的速度,其开关特性仅定位于比通用型快。

肖特基势垒二极管(SBD)不是PN结,而是利用金属和半导体如N型硅的形成肖特基势垒(Barrier)。与PN结二极管相比,肖特基势垒二极管(SBD)具有VF更低,开关特性更快的特征。但是,其反向漏电流IR较大,在某些条件下会导致热失控,务请注意。即使流经高达诸如10A的大电流,VF值也大约为0.8V;如果流经几A的电流,VF值大约为0.5V。因此,其典型用途就是用于追求高效的DC/DC转换器或AC/DC转换器的二次侧。

快速恢复二极管(FRD)虽是PN结二极管,但却是trr得以大幅改善的高速二极管。此时,SBD的耐压(反向电流VR)在200V以下,但FRD能达到800V高耐压。但是,一般而言,其VF比通用型高,如果是高耐压大电流规格,标准值大约为2V,但近年来,VF值降低的型号也有增加。因其高耐压和高速性,所以多用于AC/DC转换器或逆变器电路。

下图是上述内容的图解。此时,并非仅限于上述四种类型,同时也表示了Si二极管的基本温度特性。

Si_1-2_vi

再重复一遍,左图表示SBD与其他三种二极管相比,VF较低,IR较大。

中间图是将SBD与FRD之外的两种二极管相比,其trr快很多,trr间流动的正向电流IR越大,损耗越大。

右图是表示Si二极管的基本温度特性,高温状态时,VF下降,IR增加。

后面会对SBD稍作详细说明。

关键要点:

・了解功率Si二极管的大致特征比较。

活用Si(硅)功率器件特征的应用事例