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          普通硅二極管與肖特基二極管的異同之處詳細介紹

          返回列表來源:壹芯微 發布日期 2021-11-22 瀏覽:-

          普通硅二極管與肖特基二極管的異同之處詳細介紹

          問:普通硅二極管與肖特基二極管的異同?

          答:兩種二極管都是單向導電,可用于整流場合。

          區別是普通硅二極管的耐壓可以做得較高,但是它的恢復速度低,只能用在低頻的整流上,如果是高頻的就會因為無法快速恢復而發生反向漏電,最后導致管子嚴重發熱燒毀;肖特基二極管的耐壓能常較低,但是它的恢復速度快,可以用在高頻場合,故開關電源采用此種二極管作為整流輸出用,盡管如此,開關電源上的整流管溫度還是很高的。

          肖特基二極管是以其發明人肖特基博士(Schottky)命名的,是肖特基勢壘二極管(Schottky Barrier Diode,縮寫成SBD)的簡稱。

          和其他的二極管比起來,肖特基二極管有什么特別的呢?

          SBD不是利用P型半導體與N型半導體接觸形成PN結原理制作的,而是利用金屬與半導體接觸形成的金屬-半導體結原理制作的。因此,SBD也稱為金屬-半導體(接觸)二極管或表面勢壘二極管,它是一種熱載流子二極管。

          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,在上面形成用砷作摻雜劑的N-外延層。陽極使用鉬或鋁等材料制成阻檔層。用二氧化硅(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。

          普通硅二極管與肖特基二極管的異同之處詳細介紹

          肖特基整流管僅用一種載流子(電子)輸送電荷,在勢壘外側無過剩少數載流子的積累,因此,不存在電荷儲存問題(Qrr→0),使開關特性獲得時顯改善。其反向恢復時間已能縮短到10ns以內。但它的反向耐壓值較低,一般不超過去時100V。因此適宜在低壓、大電流情況下工作。利用其低壓降這特點,能提高低壓、大電流整流(或續流)電路的效率。

          利用金屬與半導體接觸形成肖特基勢壘構成的微波二極管稱為肖特基勢壘二極管。這種器件對外主要呈現非線性電阻特性是構成微波混頻器、檢波器和微波開關等的核心元件。

          結構

          肖特基勢壘二極管有兩種管芯結構:點接觸型和面結合型如圖所示。

          普通硅二極管與肖特基二極管的異同

          點接觸型管芯用一根金屬絲壓接在N型半導體外延層表面上形成金半接觸。面結合型管芯先要在N型半導體外延層表面上生成二氧化硅(SiO2)保護層,再用光刻的辦法腐蝕出一個小孔,暴露出N型半導體外延層表面,淀積一層金屬膜(一般采用金屬鉬或鈦,稱為勢壘金屬)形成金半接觸,再蒸鍍或電鍍一層金屬(金、銀等)構成電極。

          兩種管芯結構的半導體一側都采用重摻雜N+層作襯底,并在其上形成歐姆接觸的電極。面結合型管性能要優于點接觸管,

          主要原因在于:

          (1) 點接觸管表面不易清潔

          針點壓力會造成半導體表面畸變

          其接觸勢壘不是理想的肖特基勢壘

          受到機械震動時還會產生顫抖噪聲。面結合型管金半接觸界面比較平整不暴露而較易清潔

          其接觸勢壘幾乎是理想的肖特基勢壘。

          2) 不同的點接觸管在生產時壓接壓力不同

          使得肖特基結的直徑不同

          因此性能一致性差可靠性也差。面結合型管采用平面工藝

          因此性能穩定,一致性好,不易損壞。圖中給出一種面結合型二極管的結構圖和等效電路。從中可以看出各部分的結構尺寸量級。通常這種管芯要進行封裝才能方便地使用。肖特基勢壘二極管的典型封裝結構可采用“炮彈”式、微帶式、SOT貼片式等如圖2-30所示。

          普通硅二極管與肖特基二極管的異同

          普通硅二極管與肖特基二極管的異同

          問:肖特基二極管與普通二極管從外觀上如何區分?肖特基二極管與普通二極管標識有何區別?

          答:除了型號,外形上一般沒什么區別,但可以測量正向壓降進行區別,直接用數字萬用表測(小電流)普通二極管在0.5V以上,肖特基二極管在0.3V以下,大電流時普通二極管在0.8V左右,肖特基二極管在0.5V以下;SR350 就是表示3A50V。另肖特基二極管耐壓一般在100V以下,沒有150V以上的。

          什么是快恢復二極管?

          普通硅二極管與肖特基二極管的異同之處詳細介紹

          快恢復二極管(簡稱FRD)是一種具有開關特性好、反向恢復時間短特點的半導體二極管,主要應用于開關電源、PWM脈寬調制器、變頻器等電子電路中,作為高頻整流二極管、續流二極管或阻尼二極管使用。

          快恢復二極管的內部結構

          與普通PN結二極管不同,它屬于PIN結型二極管,即在P型硅材料與N型硅材料中間增加了基區I,構成PIN硅片。因基區很薄,反向恢復電荷很小,所以快恢復二極管的反向恢復時間較短,正向壓降較低,反向擊穿電壓(耐壓值)較高

          通常,5~20A的快恢復二極管管采用TO–220FP塑料封裝,20A以上的大功率快恢復二極管采用頂部帶金屬散熱片的TO–3P塑料封裝,5A以下的快恢復二極管則采用DO–41、DO–15或DO–27等規格塑料封裝。

          采用TO–220或TO–3P封裝的大功率快恢復二極管,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。

          1.性能特點

          1)反向恢復時間

          反向恢復時間tr的定義是:電流通過零點由正向轉換到規定低值的時間間隔。它是衡量高頻續流及整流器件性能的重要技術指標。反向恢復電流的波形如圖1所示。IF為正向電流,IRM為最大反向恢復電流。Irr為反向恢復電流,通常規定Irr=0.1IRM。當t≤t0時,正向電流I=IF。當t>t0時,由于整流器件上的正向電壓突然變成反向電壓,因此正向電流迅速降低,在t=t1時刻,I=0。然后整流器件上流過反向電流IR,并且IR逐漸增大;在t=t2時刻達到最大反向恢復電流IRM值。此后受正向電壓的作用,反向電流逐漸減小,并在t=t3時刻達到規定值Irr。從t2到t3的反向恢復過程與電容器放電過程有相似之處。

          2)快恢復、超快恢復二極管的結構特點

          快恢復二極管的內部結構與普通二極管不同,它是在P型、N型硅材料中間增加了基區I,構成P-I-N硅片。由于基區很薄,反向恢復電荷很小,不僅大大減小了trr值,還降低了瞬態正向壓降,使管子能承受很高的反向工作電壓??旎謴投O管的反向恢復時間一般為幾百納秒,正向壓降約為0.6V,正向電流是幾安培至幾千安培,反向峰值電壓可達幾百到幾千伏。超快恢復二極管的反向恢復電荷進一步減小,使其trr可低至幾十納秒。

          20A以下的快恢復及超快恢復二極管大多采用TO-220封裝形式。從內部結構看,可分成單管、對管(亦稱雙管)兩種。對管內部包含兩只快恢復二極管,根據兩只二極管接法的不同,又有共陰對管、共陽對管之分。圖2(a)是C20-04型快恢復二極管(單管)的外形及內部結構。(b)圖和(c)圖分別是C92-02型(共陰對管)、MUR1680A型(共陽對管)超快恢復二極管的外形與構造。它們均采用TO-220塑料封裝,

          幾十安的快恢復二極管一般采用TO-3P金屬殼封裝。更大容量(幾百安~幾千安)的管子則采用螺栓型或平板型封裝形式。

          問:肖特基二極管和快恢復二極管又什么區別?

          答:快恢復二極管是指反向恢復時間很短的二極管(5us以下),工藝上多采用摻金措施,結構上有采用PN結型結構,有的采用改進的PIN結構。其正向壓降高于普通二極管(1-2V),反向耐壓多在1200V以下。從性能上可分為快恢復和超快恢復兩個等級。前者反向恢復時間為數百納秒或更長,后者則在100納秒以下。

          肖特基二極管是以金屬和半導體接觸形成的勢壘為基礎的二極管,簡稱肖特基二極管(Schottky Barrier Diode),具有正向壓降低(0.4--0.5V)、反向恢復時間很短(10-40納秒),而且反向漏電流較大,耐壓低,一般低于150V,多用于低電壓場合。

          這兩種管子通常用于開關電源。

          肖特基二極管和快恢復二極管區別:前者的恢復時間比后者小一百倍左右,前者的反向恢復時間大約為幾納秒~!

          前者的優點還有低功耗,大電流,超高速~!電氣特性當然都是二極管阿~!

          快恢復二極管在制造工藝上采用摻金,單純的擴散等工藝,可獲得較高的開關速度,同時也能得到較高的耐壓.目前快恢復二極管主要應用在逆變電源中做整流元件。

          普通硅二極管與肖特基二極管的異同之處詳細介紹

          肖特基二極管:反向耐壓值較低40V-50V,通態壓降0.3-0.6V,小于10nS的反向恢復時間。它是具有肖特基特性的“金屬半導體結”的二極管。其正向起始電壓較低。其金屬層除材料外,還可以采用金、鉬、鎳、鈦等材料。其半導體材料采用硅或砷化鎵,多為N型半導體。這種器件是由多數載流子導電的,所以,其反向飽和電流較以少數載流子導電的PN結大得多。由于肖特基二極管中少數載流子的存貯效應甚微,所以其頻率響僅為RC時間常數限制,因而,它是高頻和快速開關的理想器件。其工作頻率可達100GHz。并且,MIS(金屬-絕緣體-半導體)肖特基二極管可以用來制作太陽能電池或發光二極管。

          快恢復二極管:有0.8-1.1V的正向導通壓降,35-85nS的反向恢復時間,在導通和截止之間迅速轉換,提高了器件的使用頻率并改善了波形。

          快速恢復二極管,顧名思義,是比普通二極管PN結的單向導通閥門恢復快的二極管!用途也很廣。

          問:肖特基二極管的主要應用場景是什么?

          雖然肖特基二極管已經上市有幾十年了,新的發展和產品卻不斷增強了它的特性并擴展了應用的可能性。除了太陽能電池板和汽車,它們現在也被用于筆記本電腦、智能手機和平板電腦的電池充電器。但是,哪些肖特基二極管適合于何種用途呢?

          肖特基二極管主要用于以下兩個領域:

          1.整流,換句話說,在開關電源(開關模式電源,SMPS)或電源整流器內部的交流至直流轉換,以及直流電壓轉換。

          2.阻止直流電流和相反極性的直流的反向流動,例如當電池插入不正確時。

          由于其較高的開關速度,肖特基二極管主要用于高達微波范圍的高頻應用。這也是由于它們的低飽和能力。因此,它們通常在開關電源中以續流二極管或整流器二極管的形式用作降低感應電壓的保護二極管,還可用作檢測電路的解調器。

          普通硅二極管與肖特基二極管的異同之處詳細介紹

          問:為什么有的二極管是三個管教?

          有些用于全波整流的二極管外形象三極管,是兩個二極管反向聯接(負極并在一起)封裝的,一般中間為負極,是為節約地方,使電路板更緊蔟。

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