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二极管应用手册(基础知识特性、应用设计工程师指南)
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2023-09-26
高桂清
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理想的二极管通常具有低正向压降、高反向截止电压、零漏电流和低寄生电容，从而 帮助实现高开关速度。考虑正向压降时，导致整体压降VF的因素主要有两个（如图1 所示）：结点处的压降（恢复整流二极管和齐纳二极管为p-n结，肖特基整流二极管 为金属-半导体结）；以及漂移区的压降。p-n结的正向压降在本质上由内置电压决 定，因而主要由所选半导体及其掺杂质决定。另一方面，肖特基势垒整流二极管中金 属-半导体界面的正向压降可通过选择肖特基金属来修改，而肖特基势垒就是半导体 的金属功函数和电子亲合能之差。通过使用具有低金属功函数的肖特基金属，可最大 限度减少金属半导体界面的压降。但是，结点处的正向压降和肖特基整流二极管的漏 电流之间存在权衡关系，因为漏电流的级别也由肖特基势垒和金属半导体界面的电场 决定。除了该权衡，为实现高反向截止电压，当漂移区的厚度增加时，结点处低压降 的优势可能会消失。因此，肖特基整流二极管的反向截止电压历来限于200V以下。 这些考量因素就形成了基于最大反向电压的分立二极管的应用技术概览，如图2所 示。如前所述，使用肖特基二极管时的最大反向电压通常约为200V；当反向电压超 过200V时，肖特基二极管就会失去其固有的优势。此时，使用恢复整流二极管。我 们对不同开关速度的恢复整流二极管进行了区分。这种分类可参见关于动态行为的章 节(2.4)描述。碳化硅(SiC)二极管的工作范围从650V开始。由于SiC的宽带隙，其工作 范围可扩展至1700V以上。图2还显示了一项新技术，称为锗化硅(SiGe)。SiGe二极管 的最大反向电压在100-200V之间，安装在肖特基二极管和恢复整流二极管之间的界 面附近。
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