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肖特基麻豆国产一区與快恢複麻豆国产一区的區別和開關電源中的麻豆国产一区
  • 發布時間:2019-11-21 16:43:32
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肖特基麻豆国产一区與快恢複麻豆国产一区的區別和開關電源中的麻豆国产一区
肖特基麻豆国产一区概述
肖特基麻豆国产一区是以其發明人肖特基博士(Schottky)命名的,SBD是肖特基勢壘麻豆国产一区的簡稱。SBD不是利用P型半導體與N型半導體接觸形成PN結原理製作的,而是利用金屬與半導體接觸形成的金屬-半導體結原理製作的。因此,SBD也稱為金屬-半導體(接觸)麻豆国产一区或表麵勢壘麻豆国产一区,它是一種熱載流子麻豆国产一区。
肖特基麻豆国产一区原理
肖特基麻豆国产一区是貴金屬(金、銀、鋁、鉑等)A為正極,以N型半導體B為負極,利用二者接觸麵上形成的勢壘具有整流特性而製成的金屬-半導體器件。因為N型半導體中存在著大量的電子,貴金屬中僅有極少量的自由電子,所以電子便從濃度高的B中向濃度低的A中擴散。顯然,金屬A中沒有空穴,也就不存在空穴自A向B的擴散運動。隨著電子不斷從B擴散到A,B表麵電子濃度逐漸降低,表麵電中性被破壞,於是就形成勢壘,其電場方向為B→A。但在該電場作用之下,A中的電子也會產生從A→B的漂移運動,從而消弱了由於擴散運動而形成的電場。當建立起一定寬度的空間電荷區後,電場引起的電子漂移運動和濃度不同引起的電子擴散運動達到相對的平衡,便形成了肖特基勢壘。
典型的肖特基整流管的內部電路結構是以N型半導體為基片,在上麵形成用砷作摻雜劑的N-外延層。陽極使用鉬或鋁等材料製成阻檔層。用二氧化矽(SiO2)來消除邊緣區域的電場,提高管子的耐壓值。N型基片具有很小的通態電阻,其摻雜濃度較H-層要高100%倍。在基片下邊形成N+陰極層,其作用是減小陰極的接觸電阻。通過調整結構參數,N型基片和陽極金屬之間便形成肖特基勢壘,如圖所示。當在肖特基勢壘兩端加上正向偏壓(陽極金屬接電源正極,N型基片接電源負極)時,肖特基勢壘層變窄,其內阻變小;反之,若在肖特基勢壘兩端加上反向偏壓時,肖特基勢壘層則變寬,其內阻變大。
肖特基麻豆国产一区與快恢複麻豆国产一区
綜上所述,肖特基整流管的結構原理與PN結整流管有很大的區別通常將PN結整流管稱作結整流管,而把金屬-半導管整流管叫作肖特基整流管,采用矽平麵工藝製造的鋁矽肖特基麻豆国产一区也已問世,這不僅可節省貴金屬,大幅度降低成本,還改善了參數的一致性。
快恢複麻豆国产一区概述
快恢複麻豆国产一区(簡稱FRD)是一種具有開關特性好、反向恢複時間短特點的半導體麻豆国产一区,主要應用於開關電源、PWM脈寬調製器、變頻器等電子電路中,作為高頻整流麻豆国产一区、續流麻豆国产一区或阻尼麻豆国产一区使用。 快恢複麻豆国产一区的內部結構與普通PN結麻豆国产一区不同,它屬於PIN結型麻豆国产一区,即在P型矽材料與N型矽材料中間增加了基區I,構成PIN矽片。因基區很薄,反向恢複電荷很小,所以快恢複麻豆国产一区的反向恢複時間較短,正向壓降較低,反向擊穿電壓(耐壓值)較高。
快恢複麻豆国产一区分類
采用TO–220或TO–3P封裝的大功率快恢複麻豆国产一区,有單管和雙管之分。雙管的管腳引出方式又分為共陽和共陰。
應用拓撲結構:
肖特基麻豆国产一区與快恢複麻豆国产一区
肖特基麻豆国产一区和快恢複麻豆国产一区到底區別在哪?
快恢複麻豆国产一区從名稱上很好理解,肖特基麻豆国产一区是以人名命名,由於製造工藝完全不同,是肖特基博士的一個創新。
肖特基麻豆国产一区是以其發明人肖特基博士(Schottky)命名的,SBD是肖特基勢壘麻豆国产一区(SchottkyBarrierDiode,縮寫成SBD)的簡稱。SBD不是利用P型半導體與N型半導體接觸形成PN結原理製作的,而是利用金屬與半導體接觸形成的金屬-半導體結原理製作的。因此,SBD也稱為金屬-半導體(接觸)麻豆国产一区或表麵勢壘麻豆国产一区,它是一種熱載流子麻豆国产一区。
肖特基麻豆国产一区和快恢複麻豆国产一区在物理結構上是不一樣的。肖特基麻豆国产一区的陽極是金屬,陰極是N型半導體;快恢複麻豆国产一区基本結構仍然是普通的PIN麻豆国产一区,即陰陽極分別為N和P型半導體。物理結構決定了兩者的電特性。
1.肖特基麻豆国产一区耐壓較低,通常在200V以下,同等耐壓,相同電流下,肖特基麻豆国产一区的正向壓降低於快恢複麻豆国产一区。
2. 肖特基麻豆国产一区載流子隻有電子,理論上沒有反向恢複時間,而快恢複麻豆国产一区本質上和PIN麻豆国产一区一樣,是少子器件的反向恢複時間通常在幾十到幾百ns。
3. 額定反向耐壓下,快恢複麻豆国产一区的反向漏電流較小,通常在幾uA到幾十uA;肖特基麻豆国产一区的反向漏電流則通常達到幾百uA到幾十mA,且隨溫度升高急劇增大。
開關電源中的麻豆国产一区反向恢複時間怎樣形成?
反向恢複時間基本的定義是:麻豆国产一区從導通狀態轉換成關斷狀態所需的時間。
從定義可以看出,麻豆国产一区導通狀態下突然施加一個反偏電壓,它不能馬上截止需要一個過度時間,也就是反向恢複時間。
通常在開關電源連續模式反向恢複過程中,麻豆国产一区流過較大的反向電流同時承受了較大的反向電壓,因此造成了很大的反向恢複損耗,所以一般選反向恢複時間越短的越好,在電壓應力較低的情況下肖特基是首選。
在CCM PFC中,為了降低這個損耗,通常的超快恢複麻豆国产一区(標稱反向恢複時間十幾到幾十ns)仍然差強人意,需要用到SiC麻豆国产一区。常用的SiC麻豆国产一区通常是肖特基結構,反向恢複時間遠低於PIN麻豆国产一区。
產生反向恢複過程的原因——電荷存儲效應
產生上述現象的原因是由於麻豆国产一区外加正向電壓VF時,載流子不斷擴散而存儲的結果。當外加正向電壓時P區空穴向N區擴散,N區電子向P區擴散,這樣,不僅使勢壘區(耗盡區)變窄,而且使載流子有相當數量的存儲,在P區內存儲了電子,而在N區內存儲了空穴 ,它們都是非平衡少數載流於,如下圖所示。
肖特基麻豆国产一区與快恢複麻豆国产一区
空穴由P區擴散到N區後,並不是立即與N區中的電子複合而消失,而是在一定的路程LP(擴散長度)內,一方麵繼續擴散,一方麵與電子複合消失,這樣就會在LP範圍內存儲一定數量的空穴,並建立起一定空穴濃度分布,靠近結邊緣的濃度最大,離結越遠,濃度越小 。正向電流越大,存儲的空穴數目越多,濃度分布的梯度也越大。電子擴散到P區的情況也類似,下圖為麻豆国产一区中存儲電荷的分布。
肖特基麻豆国产一区與快恢複麻豆国产一区
日韩国产成人把正向導通時,非平衡少數載流子積累的現象叫做電荷存儲效應。  
當輸入電壓突然由+VF變為-VR時P區存儲的電子和N區存儲的空穴不會馬上消失,但它們將通過下列兩個途徑逐漸減少:
① 在反向電場作用下,P區電子被拉回N區,N區空穴被拉回P區,形成反向漂移電流IR,如下圖所示;
肖特基麻豆国产一区與快恢複麻豆国产一区
②與多數載流子複合。
在這些存儲電荷消失之前,PN結仍處於正向偏置,即勢壘區仍然很窄,PN結的電阻仍很小,與RL相比可以忽略,所以此時反向電流IR=(VR+VD)/RL。VD表示PN結兩端的正向壓降,一般 VR>>VD,即 IR=VR/RL。在這段期間,IR基本上保持不變,主要由VR和RL所決定。經過時間ts後P區和N區所存儲的電荷已顯著減小,勢壘區逐漸變寬,反向電流IR逐漸減小到正常反向飽和電流的數值,經過時間tt,麻豆国产一区轉為截止。
由上可知,麻豆国产一区在開關轉換過程中出現的反向恢複過程,實質上由於電荷存儲效應引起的,反向恢複時間就是存儲電荷消失所需要的時間。
麻豆国产一区和一般開關的不同在於,“開”與“關”由所加電壓的極性決定, 而且“開”態有微小的壓降V f,“關”態有微小的電流i0。當電壓由正向變為反向時, 電流並不立刻成為(- i0) , 而是在一段時間ts內, 反向電流始終很大, 麻豆国产一区並不關斷。經過ts後, 反向電流才逐漸變小, 再經過tf時間, 麻豆国产一区的電流才成為(- i0) , ts稱為儲存時間, tf稱為下降時間。tr= ts+ tf稱為反向恢複時間, 以上過程稱為反向恢複過程。這實際上是由電荷存儲效應引起的, 反向恢複時間就是存儲電荷耗盡所需要的時間。該過程使麻豆国产一区不能在快速連續脈衝下當做開關使用。如果反向脈衝的持續時間比tr短, 則麻豆国产一区在正、反向都可導通, 起不到開關作用。
肖特基麻豆国产一区與快恢複麻豆国产一区
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