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Si功率元件

Si二極體

所謂二極體-整流二極體的特徵比較

本章列舉的二極體屬於高耐壓且可處理高電流的類型,依特性、特徴、製造過程可以分類成幾項。此外,針對應用程式,二極體的特性或性能基本上已經最佳化。

整流二極體的特徴比較

這裡將整流二極體分成4個類型。通用整流用途、通用切換用途、蕭特基二極體、高速整流二極體4種,其特徴如下表。

類型 特徴 VF IR trr 價格 適用應用程式
整流 通用 × × 一般整流
電源的逆接保護
切換 切換用 × 單純切換用途
微電腦周邊的切換
蕭特基二極體
SBD
高速(~200V)
低VF
× × DC/DC轉換器
AC/DC轉換器(2次側)
高速整流二極體
FRD
高速(~200V) × × AC/DC輚換器
變壓器電路

通用型主要目的在於將一般的整流,也就是交流整流為直流。電橋(diode bridge)除了將二極體組合作為整流用途外,亦於逆接電源或電池時有不讓過電流流動的保護用途。順向電壓VF雖然取決於可以處理之電流,不過以1V前後為標準。這是矽的PN接面二極體的一般VF。反向恢復時間trr由於前提是50Hz/60Hz等商用電源之整流,因此以不特別快速為標準。

切換型,一如文字所示,主要為電源切換等用途。VF與通用型為同等標準。由於以切換用途為目的,因此trr比通用型還高速。但,速度不像蕭基特或高速整流二極體,而是站在切換特性比通用型快的立場。

蕭基特二極體(SBD)並非PN接面,而是利用金属和半導體,例如藉由與N型矽接面所產生的蕭基特障壁(schottky-barrier)。相較於PN接面的二極體,雖然VF低、切奐特性快是一大特徵,但必須注意的是,反向的漏電流IR大,在某些條件下會產生熱失控。VF即使流動例如10A等大電流也在0.8V左右,若為數A也在0.5V前後,因此在要求高效率的DC/DC轉換器或AC/DC轉換器二次側的使用可以說是代表性用途。

高速整流二極體(FRD)雖然是PN接面的二極體,但也是大幅改善trr的高速二極體。此外,SBD的耐壓(反向電流VR)在200V以下,而FRD則可以到800V的高耐壓。但,一般來說,VF比通用型高,若是高耐壓高電流規格的話則標準為2V前後,不過近年降低VF的類型也在逐漸增加中。由於高耐壓和高速性,故大多被使用於AC/DC轉換器或變壓器電路。

上述說明加以圖表化後如下圖所示,除了這4種類型的特性外,亦事先顯示Si二極體的基本溫度特性。

Si_1-2_vi

再重覆一次,最左圖表示SBD相較於其他3類型,其VF低,而且IR也大。

中間的圖則表示SBD和FRD相較於其他2類型,其trr大幅高速,而且trr間流動的IR大,損失也大。

右圖為Si二極體的基本溫度特性,高溫時VF降低,IR増加。

下次將針對SBD進一步詳細說明。

重點:

・事先了解功率系Si二極體概略特徴的比較。


Silicon Power Devices Application Examples Utilizing the Merits