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肖特基二極管——開關電源中的整流高手

發布人:芝識課堂 時間:2023-05-02 來源:工程師 發布文章

在電源特別是高頻開關電源中,肖特基二極管是不可缺少的整流高手,幾乎每個電源設計工程師都不可避免要接觸肖特基二極管。肖特基二極管是由金屬與半導體接觸形成的勢壘層為基礎制成的二極管,也可稱為肖特基勢壘二極管,屬于金屬半導體結型二極管。作為一種低功耗、超高速半導體器件,其主要特點是正向導通壓降小,反向恢復時間短和開關損耗小,因此廣泛應用在變頻器、開關電源、模塊電源、驅動電路等場合,作為整流二極管、保護二極管、續流二極管等領域,在微波通信等電路中亦可作為整流二極管、小信號檢波二極管使用。

隨著技術的不斷發展,肖特基二極管技術也在不斷演進,由于肖特基二極管的結構及特點使其適合于在低壓、大電流輸出等場合用作高頻整流,這就使得肖特基二極管特別適合現在主流的開關電源中的整流功能。除此之外,它在高頻率下用于檢波和混頻,在高速邏輯電路中用作箝位,此外在IC中也常使用肖特基二極管。

開關電源由于體積小,重量輕,效率高,幾乎在所有電子設備中得到廣泛應用。其中小巧輕薄的趨勢要求肖特基二極管的尺寸也盡可能壓縮到極致。另一方面開關電源同時要求向低噪音和低能耗方向發展,這就對肖特基二極管的各類參數提出更高的要求。在肖特基二極管的選型中,主要考慮導通壓降、反向飽和漏電流、額定電流、最大浪涌電流、最大反向峰值電壓、最大直流反向電壓、最高工作頻率、反向恢復時間、最大耗散功率等參數。

 這一年來的疫情,促使網絡設備和服務器市場迎來前所未有的機遇,而碳中和戰略的推進則更加速了對電源系統更小體積和更低功耗的追求。另一方面,傳統的服務器和網絡設備等工業設備越來越多的向著48V供電系統轉變,從而能夠更好地降低系統損耗。這就對傳統的肖特基二極管提出了全新的挑戰。越來越多的新產品需要在滿足小尺寸和低功耗的同時,適應48V系統的應用要求,比如東芝發布的60V肖特基勢壘二極管CUHS15F60及CUHS20F60系列產品,具有低正向電壓并側重于正向電壓和反向電流之間的平衡應用需要。新產品采用了US2H封裝在實現體積更?。?.5 mm×1.4 mm×0.6 mm(典型值))的前提下,還具有低熱阻的特性,小巧緊湊型貼片式封裝適宜高密度電路板裝配的封裝可滿足市場對更小、更薄器件的需求。

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圖1 應用電路示例

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圖2 新舊產品的特性曲線對比

新產品CUHS20F60擁有0.41V[1]的低正向電壓(典型值)比現型號CUHS10F60還要低約27%,低正向電壓有助于電源效率的提高,并有助于提高導通狀態下的效率,非常適合在服務器和網絡設備及工業設備的電源中進行整流和防反向電流等電路功能。雖然CUHS20F60采用了新的封裝工藝降低了器件尺寸并減少了電路板上的裝配尺寸,但同時還確保了該產品具有優秀的散熱功能,易于系統的散熱設計。

由于市場所需的電源性能隨輸出電壓、輸出電流和工作頻率的不同而相應的不同,需要根據不同的使用條件來選擇用于整流電流的SBD。因此除了上述兩款低正向電壓的產品,東芝半導體還特別針對超低正向電壓需求應用提供兩個新的型號CUHS15S60和CUHS20S60,確保用戶根據實際需要,有更多產品可供選擇。

東芝半導體作為全球功率器件的領導者,緊跟客戶的設計新需求,提供高性能高能效且具有超小尺寸的肖特基二極管,滿足客戶的不同設計需要,幫助客戶共同構建高能效且輕薄小巧的電源系統。

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