器件选型篇：二极管之肖特基选型

big_gun

                    二极管的常见种类：
$ @! `! I3 L# z3 Z+ Y- m 1.silicon diode：硅基二极管；
  ~) v; M* P4 |1 g+ x8 o+ E- B! ~ 2.Schottky diode：肖特基二极管；
; z) ?; E! S9 ]- V( S5 K 3.Zener diode：齐纳二极管（稳压管）；
0 ~8 g- v# _* x% o 4.Switching diode：开关二极管
4 w- C3 h, o* g' m6 I1 R 5.Rectifier diode：整流二极管
- G( z/ c8 Z1 r! T+ H 6.Fast recovery diode：快恢复二极管
- ~3 h' \3 O. E6 f" H, O5 w 二极管选型相对简单，相信每个硬件工程师，都有对比过肖特基二极管与PN结二极管的差异。
% H5 u6 [& g% }; Q! d( i- A/ d 差异无非有以下结果：

表中参数，看看就好，并不严格，知道二者之间的相对大小就行了。
5 U6 q3 M7 W, M$ H! _$ [ 了解了上面参数，基本就知道什么电路，该选什么类型的二极管了。
  能用PN结二极管的地方就用PN结二极管，因为价格便宜。
: X  X: m: j; a/ o: h 肖特基二极管的优势主要在速度和压降，对这两个没要求的场景，那自然选择更便宜的由PN结构成的二极管。
4 K7 i$ ]. I+ Z6 p) m5 ^  下面说个在实际工作中可能忽视的点。
  二极管导通电压VF：
# f! C1 G7 }1 X" S8 p: X, g- h+ D 定义：VF为二极管正向导通时二极管两端的压降，当通过二极管的电流越大，VF越大；当二极管温度越高时，VF越小。
提起二极管导通电压，估计脑子里面都是0.7V，形成这个印象其实并不好，有4点原因。
  1、  这个0.7V，说的是PN结二极管，肖特基二极管要更低。
) x8 C; R/ [5 N$ W1 v; ^; w 我们经常使用二极管串联在电源支路上面，防止倒灌。
那你担心过二极管上面压降太大吗？
- [3 r$ [1 ?. v

其实你可能没有注意，在对压降有要求的地方，可能用的就是肖特基二极管，它的压降有多低呢？
以英飞凌的BAT60BE237为例子吧，我截个图给大家看看。

你看，通过10mA的电流，压降才0.24V。
: w3 w1 I: A7 Q. n 对于一些小电流防倒灌的场合，电压不能下降太多，肖特基二极管就比较实用了。如果工作电流更小，可能压降才零点一几伏。
# w. E' |6 S  M) P) p! q 所以，不要看到个电路中串了个二极管，就觉得这个压降是0.7V。
% e7 a& F! z; ^. N
2、  导通电压门限，这本身就是个模糊的定义。
我们知道二极管的伏安特性曲线是对数关系，那到底是通过1mA电流时看作开始导通，还是10mA？100mA？

  3、  导通电压有时会到1V以上，不同型号也相差比较大。
1 d! e, L( \8 r0 I7 U 总会有用到大电流的时候，其实也不用太大，1A就行。这时PN结构成的二极管，它导通电压其实一般都到1V左右了。
下图是DIODES品牌的超快恢复二极管系列，可以看到1A时，导通电压在1V以上，其中耐压600V以上的二极管导通电压都到了1.7V。
5 O, q$ P4 C& ~5 O

你还要说导通电压是0.7V吗？
4 g4 s, \$ Q& N) g8 \
, `" H7 F8 @1 Y3 M% J+ B, q# c 4、  发光二极管导通压降差异更大
) h$ w; d( z8 E

发光二极管也是二极管，不过它的区别就更大了。
1 P6 F( Q8 q& d0 f8 F! t 发光二极管有多种颜色，他们的导通电压都不相同：例如红色为2V左右、蓝色约2.8V左右等等
二极管漏电流（leakage Current）
  这个参数，值得一提的是，肖特基二极管的漏电流，是PN结二极管的100倍左右。
8 D6 g  f( \8 Y% h$ F 还有一点就是，漏电流与温度有很大的关系。温度越高，漏电流越大。
这个原因是因为漏电流是由少子决定的，温度越高，本征激发越强烈，少子浓度会升高，所以漏电流就越大了。
有图有真相，下面对比下某肖特基二极管和PN结二极管的漏电流大小。

可以看到，肖特基二极管漏电流较大，在125摄氏度时甚至到了5mA。
# [( h2 E" D& D0 }" ^ 与此同时，漏电流的大小与温度有很大关系，125℃是25℃的几十倍。
9 B: y' c$ W. j2 K  反向饱和漏电流IR：
! y7 V+ |1 l: M* ^' K+ J% g) N- v" R IR指在二极管两端加入反向电压时，流过二极管的电流，肖特基二极管反向漏电流较大，选择肖特基二极管是尽量选择IR较小的二极管。
' l. R: J  X- }! r# \5 i# A! e 反向恢复时间Trr：
2 W- O) v' }! o% f% f 当工作电压从正向电压变成反向电压时，二极管工作的理想情况是电流能瞬时截止。实际上，一般要延迟一点点时间。决定电流截止延时的量，就是反向恢复时间。虽然它直接影响二极管的开关速度，但不一定说这个值小就好。也即当二极管由导通突然反向时，反向电流由很大衰减到接近IR时所需要的时间。大功率开关管工作在高频开关状态时，此项指标至为重要。
6 z# ]8 z  ?/ h$ @, O5 h8 Y8 q# Z 额定电流IF
2 H8 e: b& b( d 指二极管长期运行时，根据允许温升折算出来的平均电流值。
最大浪涌电流IFSM
$ H2 D/ X6 w2 v/ S 允许流过的过量的正向电流。它不是正常电流，而是瞬间电流，这个值相当大。
最大反向峰值电压VRM
即使没有反向电流，只要不断地提高反向电压，迟早会使二极管损坏。这种能加上的反向电压，不是瞬时电压，而是反复加上的正反向电压。因给整流器加的是交流电压，它的最大值是规定的重要因子。最大反向峰值电压VRM指为避免击穿所能加的最大反向电压。目前肖特基最高的VRM值为150V。
最大直流反向电压VR
上述最大反向峰值电压是反复加上的峰值电压，VR是连续加直流电压时的值。用于直流电路，最大直流反向电压对于确定允许值和上限值是很重要的.
最高工作频率fM
4 ]% a- z) K! F 由反向恢复时间决定的，由于PN结的结电容存在，当工作频率超过某一值时，它的单向导电性将变差。肖特基二极管的fM值较高，最大可达100GHz。
耐压：记住肖特基二极管耐压值，很难做高就行吧，一般不超过100V，当然，更高的也有，这里只说常见的。而PN结二极管可以做很高。
  最大耗散功率P
9 b* w; l8 I  W8 j8 {. B: [ 二极管中有电流流过，就会吸热，而使自身温度升高。在实际中外部散热状况对P也是影响很大。具体讲就是加在二极管两端的电压乘以流过的电流加上反向恢复损耗。
  

肖特基二极管工作参数
; q& }4 l, `% G7 r    肖特基二极管的选型要点
  要根据开关电源所要输出的电压VO、电流IO、散热情况、负载情况、安装要求、所要求的温升等确定所要选用的肖特基二极管种类。
, J9 [; p! o5 w  N6 ^ 1.在一般的设计中，我们要留出一定的余量
: L& b8 i) f2 a7 r 比如，VR只用到其额定值的80%以下(特殊情况下可控制到50%以下)，IF用到其额定值的40%以下。
7 f; C/ w% Q) o# c3 c8 Z 在单端反激(FLY-BACK)开关电源中，假定一产品：输入电压VIMAX=350VDC，输出电压VO=5V，电流IO=1A。根据计算公式，要求整流二极管的反向电压 VR、正向电流IF满足下面的条件：
    VR≥2VI×NS/NP
IF≥2IO/(1-θMAX)
其中：
NS/NP为变压器次、初级匝比
θMAX为最大占空比
假设，NS/NP=1/20，θMAX=0.35
则VR≥2×350/20=35(V)
IF≥2×1/(1-0.35)=3(A)
  N$ K: W5 ^: g4 g* g/ [( q4 I     这样，我们可以参考选用SR340或1N5822。若产品为风扇冷却，则管子可以把余量留小一些。TO220、TO3P封装的管子有全包封、半包封之分这要根据具体情况选用。半包封管子的散热优于全包封的管子，但需注意其散热器和中间管脚相通。负载若为容性负载，建议IF再留出20%的余量。
注意功率肖特基二极管的散热和安装形式，要搞清楚产品为自然冷却还是风扇冷却，管子要安装在易通风散热的地方，以提高产品的可靠性。TO-220、TO-3P型的管子与散热器之间要加导热硅脂，使管子与散热器之间接触良好。DO-41、DO-201AD封装的管子可采取立式、卧式、架空等方式安装，这要根据实际情况确定。
. @, e6 g9 c) x, C  

  2.正确选择肖特基二极管的RC补偿网络-RC缓冲器
& k  U" g. K: f9 [0 r+ _: \ 由于高频变压器的漏电感和管子的结电容在截止时形成一个谐振电路，它可导致瞬时过压振荡。因此，有必要在电源输出中设置RC缓冲器以保护管子的安全。另外，RC网络还可减少输出噪声，减少管子的热耗，提高产品的效率和可靠性。
缓冲器的选择原则是，既使缓冲器有效，又能尽量减少损耗。下面是参考公式。

* ]4 z. t  e2 v' n6 X5 f
$ D, q/ q/ a: B9 ?
- Y/ t5 q: h5 o. f, g+ D R=√(Li/Cj)/n
* B4 y. W$ l4 U: u6 l( m7 b 式中：Li为变压器漏电感(μH)
; l+ b; G# S% s1 U CJ为管子的结电容(PF)
/ l7 r) }# `' m! G  N为原副边匝比(NP/NS)
+ }% `! }& c6 O" \" A 电容C可任意地从0.01到0.1μF之间取,具体值有实验确定。
' m/ W; _+ K8 R2 b$ f 如对VO=5V，可选R=5.1Ω，0.5W,C=0.01μF
( ]3 {& `3 o' G0 g



+ V9 {) B& I% A' r% b: I IR小的管子，热耗小，所以同样情况下，可选择IR小的管子。
. G. U: h  E4 }8 P. D- F7 s! [ 设计PCB时，要使管子及散热器尽量远离电解电容器等对热敏感的器件。以增加产品的寿命。
5 u4 B1 ]& b) |( R3 H6 p% L4 I 焊接管子的焊盘要足够大，焊接牢靠，避免由于热应力造成脱焊。
肖特基二极管一旦选用后，要经模拟实验，在产品输入、输出最坏的情况下测量其温升及工作波形，确认各项指标不要超过其极限参数。
0 T; j$ V! |2 l$ s& }               

Dollche

与普通的二极管不一样，SBD不是利用P型半导体与N型半导体接触形成PN结原理制作的，而是利用金属与半导体接触形成的金属－半导体结原理制作的。

VIC56

是一种热载流子二极管。热载流子，是指比零电场下的载流子具有更高平均动能的载流子。
- x- c2 b( V$ Q& V6 ^* ]! j( \+ x3 L肖特基二极管分为有引线和表面安装（贴片式）两种封装形式。 
# F6 N: A( j+ T% y- ]7 ?采用有引线式封装的肖特基二极管通常作为高频大电流整流二极管、续流二极管或保护二极管使用。