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肖特基势垒二极管不可忽视的IR程度及防止Si-SBD热失控方法

模拟/电源 模拟/电源 927 人阅读 | 2 人回复 | 2019-07-11

本文谈及ROHM所用的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的特性因势垒金属而异,本文将会带你认识到不可忽视Si-SBD的IR的程度。除此,因有导致热失控的可能性,所以必须充分验证热设计。


Si-SBD的特征

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。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。



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天师猫神

发表于 2019-7-11 14:39:56 | 只看该作者

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shakencity

发表于 2019-7-11 16:50:56 | 只看该作者

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