肖特基与整流二极管的区别 二极管厂家 为您娓娓道来
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2025-08-20 18:09:27
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肖特基二极管和整流二极管(通常指硅PN结整流二极管)都是用于整流的二极管,但它们在结构、工作原理和性能特性上有显著区别。简单来说,肖特基二极管是一种特殊类型的整流二极管,它以金属-半导体结代替了PN结,从而获得了更低的导通压降和更快的开关速度,但代价是更高的反向漏电流和更低的反向击穿电压。具体详情,二极管厂家东沃电子为您娓娓道来。

东沃半导体

一、核心结构和工作原理

1)结构:整流二极管是由P型硅和N型硅紧密结合形成的 PN 结。肖特基二极管是由金属(如铂、钨、钼、金等)与N型半导体(通常是硅,也可以是砷化镓等)接触形成的 金属-半导体结 (肖特基势垒),没有 P 型半导体。

2)工作原理:整流二极管正向偏置时,多子(P区的空穴,N区的电子)扩散越过耗尽层,形成电流;反向偏置时,耗尽层变宽,只有很小的少子漂移电流(反向饱和电流)。肖特基二极管正向偏置时,半导体(N型)中的多数载流子(电子)越过势垒进入金属,形成电流;金属中的电子是多数载流子,但向半导体注入空穴的能力极弱(势垒很高)。

3)载流子类型:整流二极管正向导通时,同时涉及电子和空穴(多子和少子)的运动。肖特基二极管正向导通主要依赖于N型半导体中的电子(多数载流子)越过势垒进入金属,基本没有少子(空穴)的注入和存储。

二、关键参数

1)正向导通压降 (Vf):整流二极管相对较高,硅PN结二极管通常在 0.7V - 1.1V 左右(取决于电流大小)。肖特基二极管显著更低,通常在 0.15V - 0.45V 左右(取决于电流大小和金属材料),这是肖特基二极管最主要的优势。更低的 Vf 意味着在相同正向电流下,肖特基二极管上的功率损耗 (P = Vf * If) 更小,效率更高,尤其适用于低压、大电流的应用(如开关电源的输出整流)。

2)反向恢复时间 (Trr):整流二极管Trr较长,在从正向导通切换到反向截止时,存储在PN结耗尽区边缘的少数载流子需要被“清除”或复合掉,这会造成一个显著的反向电流尖峰和较长的反向恢复时间(从几十纳秒到几微秒,快恢复二极管 FRD 会优化到纳秒级)。肖特基二极管Trr极短或几乎为零,因为它是多数载流子器件,几乎没有少数载流子存储电荷。当外加电压从正向变为反向时,电流几乎可以瞬间关断(通常在皮秒到纳秒量级)。这是肖特基二极管的另一大核心优势。极短的反向恢复时间使得肖特基二极管在高频开关电路(如开关电源、DC-DC转换器、射频检波)中性能优异,能减少开关损耗、降低EMI(电磁干扰),并允许工作在更高的频率。

肖特基二极管

3)反向漏电流 (Ir):整流二极管Ir相对较低(在室温下,nA到μA量级,取决于器件)。肖特基二极管Ir显著更高(在室温下,μA到mA量级,取决于器件),而且其对温度非常敏感,随温度升高呈指数级增长。高反向漏电流是肖特基二极管的主要缺点,它会导致额外的静态功耗,在高温或高反向电压下尤其严重,限制了其在需要低漏电流或高温环境下的应用。

4)反向电压 (Vrrm):整流二极管Vrrm较高,可以轻松做到几百伏甚至上千伏(如 1N4007 是 1000V)。肖特基二极管Vrrm相对较低,传统的硅肖特基二极管通常在 100V 以下。虽然现在有高压肖特基(如 150V, 200V,300V),但相对于同等电流等级的PN结二极管,其反向电压仍然较低,且成本更高、漏电流更大。碳化硅肖特基二极管可以做到更高电压(600V, 1200V 甚至更高),但成本也显著增加。肖特基Vrrm较低,限制了其在高压整流场合的应用,高压场合通常选用 PN 结快恢复二极管或碳化硅肖特基/结势垒肖特基二极管。

三、应用场景

选整流二极管:应用工作电压较高(> 100V),或者对反向漏电流要求非常严格(低功耗应用、高温环境),或者成本是首要考虑因素,且对导通压降和开关速度要求不高(如工频50/60Hz整流)时。对于中等频率开关应用,如果需要比标准整流管更快的速度但电压较高或漏电要求低,就选择快恢复二极管。

选肖特基二极管: 应用需要高效率(低导通损耗) 或 高频高速开关(低开关损耗),并且工作电压较低(通常 < 100V),同时对反向漏电流要求不太苛刻时。典型应用:开关电源(SMPS)的输出整流(5V, 3.3V, 12V等)、DC-DC转换器中的续流二极管、高频整流、射频检波、数字逻辑电路的钳位保护。

由此可知,肖特基二极管和整流二极管是互补的二极管。肖特基凭借其超低正向压降和超快开关速度在低压、高频、高效率领域占据主导地位。整流二极管则凭借其高反向电压、低反向漏电流和低成本在高压和工频整流应用中不可或缺。具体选择哪种二极管取决于具体的应用需求,特别是工作电压、工作频率、效率要求和成本预算。想了解更多有关肖特基二极管和整流二极管参数、选型、应用等方面的知识,可咨询东沃产品工程师:13757736996(微信同号)余经理

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