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肖特基势垒二极管的特征

再次谈及Si二极管，将说明肖特基势垒二极管（以下简称为SBD）的相关特征和应用。
Si-SBD的特征
如前文所述，Si-SBD并非PN结，而是利用硅称之为势垒金属的金属相接合（肖特基接合）所产生的肖特基势垒。Si-SBD的特性因势垒金属的种类而异。而且，其特性的不同，应用方向也不同。下表汇总了势垒金属的特征及其适合的应用。表中凡标有“×”的项目，请理解为：其与其他项目相比，特性较差、不适合。
  
典型的势垒金属有钛、钼、铂。
使用钛的SBD具有VF非常低的特征，但反向漏电流IR却比其他的高。因此，发热多，不适用于环境温度高的条件。后文还将详细说明，其存在容易导致热失控的倾向。就应用而言，因为其VF较小，导通损耗少，电压下降较小，所以适合用于电池驱动电路。
使用钼的SBD，属于VF和IR平衡型，多使用于DC/DC转换器电路。
使用铂的SBD，IR非常小，发热小，所以最适用于高温环境条件下使用。由此可见，是车载设备应用的首选。
其他的二极管均系通用的PN结整流二极管。IR较小，大多数应用场合均可忽略不计。与此相反，Si-SBD却存在不可忽视的反向电流IR。这就是在使用Si-SBD之际必须考虑的关键要点。
接着，下面图表中用“○”或“△”具体表示各种SBD的特性。例如，钛SBD的VF非常低，但IR较大。
              
Si-SBD的热失控   
在这里说明，就使用Si-SBD之际关于热失控的重点研讨事项。热失控是由于发热引发二极管的Tj超过最大额定值，严重时可能会导致某种破坏性结果。如前所述，切勿忽视因Si-SBD的IR损耗。发热是IR和VR（反向电压）的积，即漏电流产生的反向功率损耗乘以热阻之积。与普通的热计算公式相同。因此，IR较大的钛SBD最为不利。此时，IR有随着VR增高也增高的倾向，并有伴随温度上升，而増加的正相关温度特性（请参考前篇说明）。因自身发热（或者周围温度上升）引发Tj上升，IR増加，进而发热加剧IR増加，从而导致失控状态。当然，这属于发热量大于散热量这一条件因素的话题。
为了防止热失控，即使存在因各种条件而导致发热，也必须进行使其充分散热的热设计。以下是有关热失控的关键要点。
  • 起因于IR的发热，引发热失控，导致二极管破损。
  • 必须进行充分的热计算、散热设计，以实现发热量＜散热量。
  • Tj不准超过Tj max：Tj ＝ Ta＋发热
  • 发热 ＝ 热阻（θja）×电流(IR）×电压（VR）
  • 散热程度因封装、安装PCB板、周围环境等因素而异，必须认真验证。

依据VF和IR的应用示意图   
最后是适合二极管特性及其适合应用示意图，设计时仅供参考。

关键要点:

・Si-SBD的特性因势垒金属而异。
・认识到不可忽视Si-SBD的IR的程度。
・因有导致热失控的可能性，所以必须充分验证热设计。

＜ 相关产品信息 ＞
  • 肖特基二极管
  • Si-SBD
  • SBD

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