肖特基二極管——開關(guān)電源中的整流高手

在電源特別是高頻開關(guān)電源中，肖特基二極管是不可缺少的整流高手，幾乎每個(gè)電源設(shè)計(jì)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(dǎo)體接觸形成的勢壘層為基礎(chǔ)制成的二極管，也可稱為肖特基勢壘二極管，屬于金屬半導(dǎo)體結(jié)型二極管。作為一種低功耗、超高速半導(dǎo)體器件，其主要特點(diǎn)是正向?qū)▔航敌?，反向恢?fù)時(shí)間短和開關(guān)損耗小，因此廣泛應(yīng)用在變頻器、開關(guān)電源、模塊電源、驅(qū)動(dòng)電路等場合，作為整流二極管、保護(hù)二極管、續(xù)流二極管等領(lǐng)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(shù)的不斷發(fā)展，肖特基二極管技術(shù)也在不斷演進(jìn)，由于肖特基二極管的結(jié)構(gòu)及特點(diǎn)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(xiàn)在主流的開關(guān)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(guān)電源由于體積小，重量輕，效率高，幾乎在所有電子設(shè)備中得到廣泛應(yīng)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(guān)電源同時(shí)要求向低噪音和低能耗方向發(fā)展，這就對肖特基二極管的各類參數(shù)提出更高的要求。在肖特基二極管的選型中，主要考慮導(dǎo)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(fù)時(shí)間、最大耗散功率等參數(shù)。

 這一年來的疫情，促使網(wǎng)絡(luò)設(shè)備和服務(wù)器市場迎來前所未有的機(jī)遇，而碳中和戰(zhàn)略的推進(jìn)則更加速了對電源系統(tǒng)更小體積和更低功耗的追求。另一方面，傳統(tǒng)的服務(wù)器和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備等工業(yè)設(shè)備越來越多的向著48V供電系統(tǒng)轉(zhuǎn)變，從而能夠更好地降低系統(tǒng)損耗。這就對傳統(tǒng)的肖特基二極管提出了全新的挑戰(zhàn)。越來越多的新產(chǎn)品需要在滿足小尺寸和低功耗的同時(shí)，適應(yīng)48V系統(tǒng)的應(yīng)用要求，比如東芝發(fā)布的60V肖特基勢壘二極管CUHS15F60及CUHS20F60系列產(chǎn)品，具有低正向電壓并側(cè)重于正向電壓和反向電流之間的平衡應(yīng)用需要。新產(chǎn)品采用了US2H封裝在實(shí)現(xiàn)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。

圖1 應(yīng)用電路示例

圖2 新舊產(chǎn)品的特性曲線對比

新產(chǎn)品CUHS20F60擁有0.41V^[1]的低正向電壓（典型值）比現(xiàn)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(dǎo)通狀態(tài)下的效率，非常適合在服務(wù)器和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備及工業(yè)設(shè)備的電源中進(jìn)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(shí)還確保了該產(chǎn)品具有優(yōu)秀的散熱功能，易于系統(tǒng)的散熱設(shè)計(jì)。

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(yīng)的不同，需要根據(jù)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(chǎn)品，東芝半導(dǎo)體還特別針對超低正向電壓需求應(yīng)用提供兩個(gè)新的型號CUHS15S60和CUHS20S60，確保用戶根據(jù)實(shí)際需要，有更多產(chǎn)品可供選擇。

東芝半導(dǎo)體作為全球功率器件的領(lǐng)導(dǎo)者，緊跟客戶的設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)需要，幫助客戶共同構(gòu)建高能效且輕薄小巧的電源系統(tǒng)。