肖特基二極管和快恢復(fù)二極管有什么區(qū)別？
肖特基二極管的基本原理是：在金屬(例如鉛)和半導(dǎo)體(N型硅片)的接觸面上，用已形成的肖特基來阻擋反向電壓。肖特基與PN結(jié)的整流作用原理有根本性的差異。其耐壓程度只有40V左右。其特長是：開關(guān)速度非常快：反向恢復(fù)時間特別地短。因此，能制作開關(guān)二極管和低壓大電流整流二極管。
肖特基二極管它是具有肖特基特性的“金屬半導(dǎo)體結(jié)”的二極管。其正向起始電壓較低。其金屬層除鎢材料外，還可以采用金、鉬、鎳、鈦等材料。其半導(dǎo)體材料采用硅或砷化鎵，多為型半導(dǎo)體。這種器件是由多數(shù)載流子導(dǎo)電的，所以，其反向飽和電流較以少數(shù)載流子導(dǎo)電的PN結(jié)大得多。由于肖特基二極管中少數(shù)載流子的存貯效應(yīng)甚微，所以其頻率響僅為RC時間常數(shù)限制，因而，它是高頻和快速開關(guān)的理想器件。其工作頻率可達(dá)100GHz。并且，MIS(金屬-絕緣體-半導(dǎo)體)肖特基二極管可以用來制作太陽能電池或發(fā)光二極管。
肖特基二極管利用金屬與半導(dǎo)體接觸所形成的勢壘對電流進(jìn)行控制。它的主要特點(diǎn)是具有較低的正向壓降(0.3V至0.6V);另外它是多子參與導(dǎo)電，這就比少子器件有更快的反應(yīng)速度。肖特基二極管常用在門電路中作為三極管集電極的箝位二極管，以防止三極管因進(jìn)入飽和狀態(tài)而降低開關(guān)速度。
肖特基勢壘二極管反向恢復(fù)時間極短(可以小到幾納秒)，正向?qū)▔航祪H0.4V左右，而整流電流卻可達(dá)到幾千安培。這些優(yōu)良特性是快恢復(fù)二極管所無法比擬的。肖特基整流管的結(jié)構(gòu)原理與PN結(jié)整流管有很大的區(qū)別,通常將PN結(jié)整流管稱作結(jié)整流管，而把金屬-半導(dǎo)管整流管叫作肖特基整流管，近年來，采用硅平面工藝制造的鋁硅肖特基二極管也已問世，這不僅可節(jié)省貴金屬，大幅度降低成本，還改善了參數(shù)的一致性,肖特基整流管僅用一種載流子(電子)輸送電荷，在勢壘外側(cè)無過剩少數(shù)載流子的積累，因此，不存在電荷儲存問題(Qrr→0)，使開關(guān)特性獲得時顯改善。其反向恢復(fù)時間已能縮短到10ns以內(nèi)。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(diǎn)，能提高低壓、大電流整流(或續(xù)流)電路的效率 。
快恢復(fù)二極管是指反向恢復(fù)時間很短的二極管(5us以下)，工藝上多采用摻金措施，結(jié)構(gòu)上有采用PN結(jié)型結(jié)構(gòu)，有的采用改進(jìn)的PIN結(jié)構(gòu)。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(fù)和超快恢復(fù)兩個等級。前者反向恢復(fù)時間為數(shù)百納秒或更長，后者則在100納秒以下,快恢復(fù)二極管在制造工藝上采用摻金,單純的擴(kuò)散等工藝,可獲得較高的開關(guān)速度,同時也能得到較高的耐壓.目前快恢復(fù)二極管主要應(yīng)用在逆變電源中做整流元件. 快恢復(fù)二極管具有開關(guān)特性好，反向恢復(fù)時間短、正向電流大、體積小、安裝簡便等優(yōu)點(diǎn)。 超快恢復(fù)二極管SRD則是在快恢復(fù)二極管基礎(chǔ)上發(fā)展而成的，其反向恢復(fù)時間trr值已接近于肖特基二極管的指標(biāo)。它們可廣泛用于開關(guān)電源、脈寬調(diào)制器(PWM)、不間斷電源(UPS)、交流電動機(jī)變頻調(diào)速(VVVF)、高頻加熱等裝置中，作高頻、大電流的續(xù)流二極管或整流管，是極有發(fā)展前途的電力、電子半導(dǎo)體器件。
反向恢復(fù)時間，什么是反向恢復(fù)時間?當(dāng)外加二極管的電壓瞬間從正向轉(zhuǎn)到反向時,流經(jīng)器件的電流并不能相應(yīng)地瞬間從正向電流轉(zhuǎn)換為反向電流.此時,正向注入的少數(shù)載流子(空穴)被空間電荷區(qū)的強(qiáng)電場抽取,由于這些空穴的密度高于基區(qū)平衡空穴密度,因而在反向偏置瞬間將產(chǎn)生一個遠(yuǎn)大于反向漏電流的反向電流,即反向恢復(fù)電流IRM.與此同時,符合過程的強(qiáng)化也在加速這些額外載流子密度的下降,直到基區(qū)中積累的額外載流子的完全消失,反向電流才下降并穩(wěn)定到反向漏電流.整個過程所經(jīng)歷的時間為反向恢復(fù)時間. 反向恢復(fù)時間trr的定義是：電流通過零點(diǎn)由正向轉(zhuǎn)換到規(guī)定低值的時間間隔。它是衡量高頻續(xù)流及整流器件性能的重要技術(shù)指標(biāo)。反向恢復(fù)電流IF為正向電流，IRM為最大反向恢復(fù)電流。 Irr為反向恢復(fù)電流，通常規(guī)定Irr=0.1IRM。當(dāng)t≤t0時，正向電流I=IF。當(dāng)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(dá)到最大反向恢復(fù)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(dá)到規(guī)定值Irr。從t2到t3的反向恢復(fù)過程與電容器放電過程有相似之處。
快恢復(fù)、超快恢復(fù)二極管的結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 快恢復(fù)二極管的內(nèi)部結(jié)構(gòu)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(qū)I，構(gòu)成P-I-N硅片。由于基區(qū)很薄，反向恢復(fù)電荷很小，不僅大大減小了trr值，還降低了瞬態(tài)正向壓降，使管子能承受很高的反向工作電壓。快恢復(fù)二極管的反向恢復(fù)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(dá)幾百到幾千伏。超快恢復(fù)二極管的反向恢復(fù)電荷進(jìn)一步減小，使其trr可低至幾十納秒。 20A以下的快恢復(fù)及超快恢復(fù)二極管大多采用TO-220封裝形式。測量反向恢復(fù)時間,由直流電流源供規(guī)定的IF，脈沖發(fā)生器經(jīng)過隔直電容器C加脈沖信號，利用電子示波器觀察到的trr值，即是從I=0的時刻到IR=Irr時刻所經(jīng)歷的時間。 設(shè)器件內(nèi)部的反向恢電荷為Qrr，有關(guān)trr≈2Qrr/IRM可知，當(dāng)IRM為一定時，反向恢復(fù)電荷愈小，反向恢復(fù)時間就愈短。
常規(guī)檢測方法 在業(yè)余條件下，利用萬用表能檢測快恢復(fù)、超快恢復(fù)二極管的單向?qū)щ娦裕约皟?nèi)部有無開路、短路故障，并能測出正向?qū)▔航怠Ｈ襞湟哉讱W表，還能測量反向擊穿電壓。實(shí)例：測量一只超快恢復(fù)二極管，其主要參數(shù)為：trr=35ns，IF=5A，IFSM=50A，VRM=700V。將萬用表撥至R×1檔，讀出正向電阻為6.4?，n′=19.5格;反向電阻則為無窮大。 進(jìn)一步求得VF=0.03V/格×19.5=0.585V。證明管子是好的。
注意事項(xiàng)：
1)有些單管，共三個引腳，中間的為空腳，一般在出廠時剪掉，但也有不剪的。
2)若對管中有一只管子損壞，則可作為單管使用。
3)測正向?qū)▔航禃r，必須使用R×1檔。若用R×1k檔，因測試電流太小，遠(yuǎn)低于管子的正常工作電流，故測出的VF值將明顯偏低。在上面例子中，如果選擇R×1k檔測量，正向電阻就等于2.2k?，此時n′=9格。由此計(jì)算出的VF值僅0.27V，遠(yuǎn)低于正常值(0.6V)。快恢復(fù)二極管的恢復(fù)時間是200-500ns超快速二極管的恢復(fù)時間是30-100。
