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開關電源的關鍵元件 肖特基二極管的作用

肖特基二極管,歸屬于大電流量、低能耗、底壓、快速半導體材料電力電子器件 。它的正指導通壓力降僅為0.4V上下,反向恢復時間非常短,可小至幾納秒;其整流器電流量可達到好幾百至好幾千安培 。這種優(yōu)質特性是快修復及極快修復二極管所不具有的 。

開關電源的關鍵元件 肖特基二極管的作用

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肖特基二極管的原理 肖特基二極管是用鉬、金、銀等貴重金屬為陽極氧化,用N型半導體原材料為負極,運用二者表面上產生的勢壘具備整流器特點,進而做成的一種金屬材料/半導體元器件 。
肖特基二極管歸屬于五層元器件,內層以N型半導體為襯底,上邊用砷作摻雜劑的N-外延性層,最上邊用金屬復合材料鉬組成的陽極氧化 。
N型襯底具有不大的通斷電阻器,在襯底下邊先后是N 負極層、金屬材料負極 。
如下圖所顯示:典型性的肖特基二極管的內部構造


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近年來,選用硅平面工藝生產制造的鋁硅肖特基二極管,不但改進了元器件主要參數的一致性、還能節(jié)約貴重金屬,降低空氣污染 。
根據優(yōu)化結構和主要參數,能在襯底與陽極氧化金屬材料中間產生適合的肖特基墊壘 。
當再加正偏壓E時,勢壘總寬W0變?。患迂撈珘?E時,勢壘總寬W0變大,如下圖所顯示:
開關電源的關鍵元件 肖特基二極管的作用

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肖特基二極管只是僅用一種載流子(電子器件)運輸正電荷,殊不知在勢壘的兩側無產能過剩的極少數載流子累積,因此 它不會有正電荷存儲效用,這一特點促使電源開關特點獲得大大提高,反向恢復時間能減少到10ns之內 ??墒谴嬗幸粋€缺點,反方向抗壓較低,一般不超過100V,促使它僅適合在低壓、大電流量下工作中 。它的低順向壓力降特點,能提升大電流量整流器(或續(xù)流)電源電路的高效率 。
肖特基二極管的典型性光電流特點如下圖所顯示:
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如下圖所示,正指導通工作電壓接近鍺管與硅管中間,但它的構造原理與PN結二極管有不同之處 。
下表列出了,肖特基二極管、極快修復二極管、快修復二極管、高頻率硅整流管的特性較為:
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根據精確測量二極管順向壓力降,能非常容易區(qū)別是肖特基二極管還是極快修復二極管 。
一般 運用數字萬用表的二極管檔精確測量二極管的UF值,當UF≈0.3V時是肖特基二極管,UF≈0.55~0.6V時是極快修復二極管 。精確測量值偏小的緣故,是由于二極管檔的檢測電流量較小(一般為10mA) 。
肖特基二極管的選擇標準 電源變壓器的輸出整流管適合選用肖特基二極管,因為它的底壓降大電流量特點,有益于提升電源效率 。
肖特基二極管的反方向最高值工作電壓,應選擇大于較大反方向最高值工作電壓的2倍 。
較大反方向最高值工作電壓=輸出電壓 (次級線圈線圈匝數/初中級線圈匝數*直流電鍵入工作電壓最高值)
肖特基二極管的均值整流器電流量,應選擇大于較大持續(xù)輸出電流量的3倍 。
舉例說明:
某電源變壓器的輸出電壓Uo=12V,較大持續(xù)輸出電流量Iom=5A,較大功率Pom=60W 。
己知:高頻變壓器,初中級線圈匝數Np=54匝,次級線圈線圈匝數Ns=5匝,直流電鍵入工作電壓最高值UImax=379V(相匹配的溝通交流鍵入較大工作電壓為269V) 。


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