肖特基二极管与快恢复整流二极管的性能有什么区别？

时间： 2024-06-02 来源：凌讯微电子官网

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随着大规模集成电路的发展，电子设备的体积和重量越来越小，而传统的连续式申联稳压电源由于体积大、效率低则不能满足整机的优化设计。开关电源是体积小、重量轻、可靠性高的新型电源，具有功耗低、效率高的突出优点，其效率可达75%以上。开关电源取代线性电源是工业发展的必然趋势。

开关电源由高频磁芯、高频电容、高反压大功率晶体管、功率整流二极管及控制电路等主要部件构成。其中，整流二极管为关键部件，因为其功耗最大，约占电源功耗的30%，因此要求整流二极管在高速大电流工作状态下，具有正向压降小、开关时间短的特性。

其实被大量应用的整流二极管主要有两种：一种是快恢复整流二极管，另一种便是肖特基势垒二极管（SBD）。总体来说，肖特基势垒二极管性能优于快恢复二极管，它由于具有低压大电流、低功耗、高速开关等优良特性，在高频整流、开关电路和保护电路中作为整流和续流元件，可以大幅度降低功耗，提高电路效率和使用频率，减少电路噪声。所以，在低压范围内，SBD已淘汰了快恢复整流二极管。但由于金属势垒的缘故，SBD不能承受较高电压，因此，在大电压范围内，还缺不了快恢复整流二极管。

接下来，凌讯从反向恢复时间trr、反向电压以及正向电压三方面对两者进行比较，具体如下。

1、反向恢复时间trr的比较

PN结呈现正向特性或反向特性取决于结内部的势垒高度，或者说，取决于结内部的载流子分布。因为一定的势垒高度与一定的载流子分布相对应。正偏时，势垒高度很低，结内部的载流子很多，大大地超出平衡值；反偏时，结内部的载流子很少，比平衡值还要低，所以PN结由正偏转向反偏时，就必然存在一个类似电容器放电的过程叫作反向恢复过程。经历这个过程所需的时间就是反向恢复时间trr。显然它与过剩少子寿命长短有关。快速整流管的N区通常都是掺金的，以便使少子寿命降低从而获得较短的反向恢复时间。

肖特基势垒二极管SBD的正向电流主要是“热”电子由半导体注入到金属中，少子空穴注入电流是微不足道的一部分。偏压反向后，注入金属的电子原则上也返回到半导体中，但这仍然要求电子保持足以超过势垒的能量。在正向偏压下，在电子偏压作用下注入到金属的电子的能量比金属费米能级高出一个势垒高度，在金属中由于碰撞作用，使这部分能量在极短时间内消失。

因此，反向偏压施加后，这些热电子只能在这一数量级的时间内返回到半导体内，所以PN结的少子储存效应在SBD中实际是不存在的，其反向恢复时间主要由外电路决定，而不是由与导电机理有关的内在电子过程决定的。因而SBD的反向恢复时间比PN结要短得多。SBD具有类似PN结的微分电容效应，对反向恢复时间有一定影响。为了降低微分电容，要求SBD有效面积尽可能减小，相应外延层掺杂浓度较低。

2、反向电压的比较

在通常情况下一般采用金属--半导体接触来形成肖特基势垒，但是由于金属与半导体接触时，接触界面SiO₂层的存在，使得接触电阻和表面态密度明显增大，致使器件的性能大大降低。

为解决这个问题，现采用一项新工艺技术-金属硅化物-硅的接触势垒工艺形成非常可靠且可重复的肖特基势垒。同时采用了保护环结构等新工艺技术，使肖特基二极管的反向特性得到了很大的改善，显示出较理想的伏安特性，但由于金属势垒的缘故，其阻挡层较薄，故不能承受较高的电压。而快恢复整流二极管由于衬底电阻率高、外延层厚，采用深结扩散等特点，其承压能力可达几千伏，这也是快恢复整流二极管不能完全被取代的原因。

3、正向压降的比较

肖特基二极管的特殊结构决定了其体电阻较小，它的正向压降比快恢复整流二极管的正向压降低得多，因而其功耗低。

在生产实践中，快恢复整流二极管VF与trr的改善存在矛盾，也就是说，要使VF尽可能低时，其trr必然上升，同理，trr改善了，则VF上升，这一矛盾对功耗降低是不利的，通常只能在二者中取折衷，这也是快恢复整流二极管的一个劣势。而肖特基势垒二极管SBD，由于其为金一半接触，决定了其trr本身就很小，在通常的情况下，改善VF并不能使trr变差。因此肖特基势垒二极管有利于降低功耗。

肖特基二极管作为整流二极管比PN结整流二极管具有以下优点：

1、肖特基二极管是利用金属与半导体接触形成的势垒而制成的二极管，它不同于扩散型PN结二极管，其正向压降只有PN结的一半，所以功耗可以降低一半。

2、肖特基二极管是利用一种多数载流子器件，不存在PN结二极管势垒少子注入和储存的瞬态恢复特性，这使得在相同的应用情况下，两者的恢复特性存在明显的差别，恢复时间大约为1:50，由于SBD的恢复时问要短的多，因此其开关速度比PN结二极管要快一倍，二极管的恢复时问越短，它的平均功率损耗就越小。

综上所述，在开关电源中，肖特基二极管比快恢复二极管更为理想，其功耗可以降低一半以上，进一步提高了电源的效率，因此肖特基二极管是开关电源必不可少的配套器件，广泛应用于稳压器、整流器、逆变器、UPS等，也可以作为快速钳位二极管使用。

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选型指南 - 音特电子 - 2021/10/18 PDF 中文下载

高特SS58C肖特基二极管：节能稳定，全方位助力电子设备

SS58C是高特微电子研发的一款卓越的LOW VF肖特基二极管，以其低功耗和超高速性能引领行业。这款器件专为处理大电流和高压场景而设计，具有出色的稳定性，在80V工作电压下，最大正向导通电流可达5A，尤其在5A电流条件下VF值仅为0.7V，展示了其优秀的节能特性。即使在80V高压环境下，其漏电电流也仅有1mA，充分体现了产品的高效能表现。

产品发布时间 : 2024-11-18

【选型】硕凯电子（Socay）肖特基二极管/桥堆/普通标准整流二极管/快恢复(整流)二极管/稳压二极管/开关二极管选型指南

目录- 公司简介贴片肖特基二极管插件肖特基二极管小信号肖特基二极管车规功率型肖特基二极管车规小信号肖特基二极管桥堆普通标准整流二极管快恢复（整流）二极管超快恢复（整流）二极管高效快恢复（整流）二极管稳压二极管开关二极管

型号- 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选型指南 - 硕凯电子 - 201905 PDF 中文下载

DY 肖特基整流二极管选型表

DY 提供肖特基整流二极管/快恢复整流二极管/超快恢复整流二极管/高效恢复整流二极管/标准整流二极管选型：VRRM (V)：20-2000，IFSM(A)：25-450，IR (μA)：3-500，MSL:1.

产品型号	品类	Family	Package	VRRM (V)	IF(AV) (A)	IFSM(A)	VF (V)	IR (μA)	TJ Max. (°C)	MSL
SB05T60L	肖特基整流二极管	Schottky	TO-277B	60	5	150	0.55	300	150	1

选型表 - DY 立即选型

SMAF封装的合科泰整流二极管M7F，反向电流5μA，可用于开关电源、整流器、LED驱动器等应用

二极管分很多种，而整流二极管是其中应用广泛的一种。这是一种将交流电能转变为直流电能的半导体器件，具有单方向导电性。整流二极管具有控制电流大小、开关、稳压、限流、保护电路、信号指示灯等作用。本期，合科泰给大家介绍一款整流二极管M7F，它采用SMAF封装封装，可应用于电源、LED 驱动器、电池保护、整流器、适配器、逆变器、充电器和电压保护等应用。

产品发布时间 : 2024-03-24

ROHM（罗姆） SiC（碳化硅）肖特基二极管选型指南（中文）

描述- SiC肖特基势垒二极管（SiC SBD）具有很小的总电荷（Qc），低开关损耗且高速开关工作。因此，它被广泛用于电源的PFC电路中。此外，与硅基快恢复二极管的trr（反向恢复时间）会随温度的升高而增加不同，碳化硅（SiC）器件可保持恒定的特性，从而改善了电路性能。制造商能够减小工业设备和消费类电子产品的尺寸，非常适合在功率因数校正电路和逆变器中使用。

型号- SCS208AG,SCS206AJ,SCS208AJHR,SCS220KE2,SCS206AG,SCS306AM,SCS304AM,SCS308AJ,SCS205KG,SCS220AE2,SCS308AM,SCS315AG,SCS220KG,SCS315AJ,SCS230KE2,SCS230AE2,SCS220KE2HR,SCS212AJ,SCS210AG,SCS212AG,SCS315AM,SCS210AJ,SCS210KE2HR,SCS320AM,SCS215KG,SCS210KE2,SCS220AE2HR,SCS320AJ,SCS215AJHR,SCS320AG,SCS240KE2HR,SCS240AE2HR,SCS220AJHR,SCS220AJ,SCS212AJHR,SCS220AG,SCS310AM,SCS312AJ,SCS310AJ,SCS312AM,SCS312AG,SCS310AG,SCS215AJ,SCS240KE2,SCS215AG,SCS230KE2HR,SCS240AE2,SCS230AE2HR,SCS304AG,SCS210AJHR,SCS308AG,SCS306AJ,SCS306AG,SCS210KG,SCS304AJ,SCS206AJHR,SCS208AJ

选型指南 - ROHM - 2024/2/27 PDF 中文下载

【产品】低功耗超高速肖特基二极管1N5819，多数载流子导电器件更适用于高频应用

硕凯电子推出的1N5819肖特基（Schottky）二极管，又称肖特基势垒二极管（简称 SBD），它属一种低功耗、超高速半导体器件。1N5819肖特基二极管是一种多数载流子导电器件，不存在少数载流子寿命和反向恢复问题。

产品发布时间 : 2021-08-31

ROHM's SBD Lineup Contributes to Greater Miniaturization and Lower Loss in Automotive, Industrial, and Consumer Equipment White Paper

型号- RBQ,RBXX8 SERIES,RBS,RBR,YQ SERIES,RBXX8,RBR SERIES,RBQ SERIES,RBS SERIES

白皮书 - ROHM - Rev.003 - 2024/3/21 PDF 英文下载

采用SMAF封装的肖特基二极管SS54F，高正向浪涌电流能力，适合逆变器、电源、稳压器等应用

肖特基二极管在电路中承担着保护电路的作用，它是一种具有低正向压降和非常快速的开关动作的半导体二极管。当电流流过肖特基二极管时，肖特基二级管端子上有一个小的电压降，这也是它的一大特点。本期，合科泰电子给大家推荐一款肖特基二极管SS54F，可用在逆变器、电源、稳压器等应用上。

产品发布时间 : 2024-04-24

肖特基二极管在电路中的作用与应用解析

肖特基二极管基势垒高度比PN结势垒高度低，正向导通门限电压和正向压降也比PN结二极管低。肖特基二极管是一种多数载流子导电器件，不存在少数载流子寿命和反向恢复等问题。肖特基二极管的反向恢复时间只是肖特基势垒电容的充、放电时间，完全不同于PN结二极管反向恢复时间。因为反向恢复电荷少，肖特基二极管开关速度极快，开关损耗也极小，特别适合于高频应用。

技术探讨发布时间 : 2024-07-04