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  6. 肖特基二極管與PN結二極管的選型知識
    • 發布時間:2021-07-08 18:30:27
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    肖特基二極管與PN結二極管的選型知識
    二極管選型相對簡單,相信每個硬件工程師,都有對比過肖特基二極管與PN結二極管的差異。差異無非就幾點,包括導通電壓、耐壓、反向恢復時間、最高工作頻率、漏電流、價格等,具體差異結果如下:
    肖特基二極管
    肖特基二極管與PN結二極管參數對比
    對于表中列出的參數數據,大家指導二者之間的相對大小就好,并不是十分精確。
    了解了上面參數,基本就知道什么電路,該選什么類型的二極管了。
    能用PN結二極管的地方就用PN結二極管,因為價格便宜。
    肖特基二極管的優勢主要在速度和壓降,對這兩個沒要求的場景,那自然選擇更便宜的由PN結構成的二極管。但是應該選用肖特基二極管的地方,不能因為價格便宜,而用PN結二極管進行替代。
    下面說個在實際工作中可能忽視的點。
    ●二極管導通電壓●
    提起二極管導通電壓,大家腦子里首先閃現的就是0.7V,因為無論在課本上還是各種文章中,都經常被提到,然而這個固定思維并不好,有4點原因。
    1、 這個0.7V,說的是PN結二極管,肖特基二極管要更低。
    我們經常使用二極管串聯在電源支路上面,防止倒灌。
    那你擔心過二極管上面壓降太大嗎?
    其實你可能沒有注意,在對壓降有要求的地方,可能用的就是肖特基二極管,它的壓降有多低呢?
    以BAT54為例子,截個圖給大家看看。
    肖特基二極管
    BAT54 產品參數表
    你看,通過10mA的電流,壓降才0.4V。
    對于一些小電流防倒灌的場合,電壓不能下降太多,肖特基二極管就比較實用了。如果工作電流更小,可能壓降才零點一幾伏。
    所以,不要看到個電路中串了個二極管,就覺得這個壓降是0.7V。你還要看下這是一個什么二極管。
    2、導通電壓門限,這本身就是個模糊的定義。
    我們知道二極管的伏安特性曲線是對數關系,那到底是通過1mA電流時看作開始導通,還是10mA?100mA?對于這個問題大家可以討論下,因為在部分產品規格書中還是會存在這么一個參數,但是由于這個過程太迅速,而且沒有明確定義,在這里不做過多說明。
    肖特基二極管
    二極管伏安特性曲線
    3、通電壓有時會到1V以上,不同型號也相差比較大。
    總會有用到大電流的時候,其實也不用太大,1A就行。這時PN結構成的二極管,它導通電壓其實一般都到1V左右了。
    下圖是超快恢復二極管,可以看到1A時,導通電壓在1V以上,其中耐壓600V以上的二極管導通電壓都到了1.7V。
    肖特基二極管
    US1A-US1M系列導通電壓
    你還要說導通電壓是0.7V嗎?
    4、發光二極管導通壓降差異更大
    發光二極管也是二極管,不過它的區別就更大了。
    發光二極管有多種顏色,他們的導通電壓都不相同:例如紅色為2V左右、藍色約2.8V左右等等。
    所以,在腦子里面形成潛意識,二極管導通電壓為0.7V,非常不好。
    ●二極管漏電流●
    這個參數,值得一提的是,肖特基二極管的漏電流,是PN結二極管的100倍左右。
    還有一點就是,漏電流與溫度有很大的關系。溫度越高,漏電流越大。
    這個原因是因為漏電流是由少子決定的,溫度越高,本征激發越強烈,少子濃度會升高,所以漏電流就越大了。
    下面對比下某肖特基二極管和PN結二極管的漏電流大小。
    肖特基二極管
    快恢復二極管和肖特基二極管 漏電流對比
    可以看到,肖特基二極管漏電流較大,在125攝氏度時甚至到了5mA。
    與此同時,漏電流的大小與溫度有很大關系,125℃是25℃的幾十倍。
    其它幾個參數就不細說了,簡單提下
    反向恢復時間:也是比較重要的參數。
    工作頻率:由反向恢復時間決定的。
    耐壓:記住肖特基二極管耐壓值,很難做高就行吧,一般不超過100V,當然,更高的也有,這里只說常見的。而PN結二極管可以做很高。
    另外,在設計PCB時,要使管子及散熱器盡量遠離電解電容器等對熱敏感的器件。以增加產品的壽命。
    焊接管子的焊盤要足夠大,焊接牢靠,避免由于熱應力造成脫焊。
    肖特基二極管一旦選用后,要經模擬實驗,在產品輸入、輸出最壞的情況下測量其溫升及工作波形,確認各項指標不要超過其極限參數。
    其實,不止肖特基二極管需要模擬實驗,對于任何產品我們都需要先選型,再進行上機實驗,然后才能批量生產。對于其中要求達不到的產品及時發現,做好替代。
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