二极管选型相对简单,相信每个硬件工程师,都有对比过肖特基二极管与PN结二极管的差异。差异无非就几点,包括导通电压、耐压、反向恢复时间、最高工作频率、漏电流、价格等,具体差异结果如下:
肖特基二极管与PN结二极管参数对比
对于表中列出的参数数据,大家指导二者之间的相对大小就好,并不是十分精确。
了解了上面参数,基本就知道什么电路,该选什么类型的二极管了。
能用PN结二极管的地方就用PN结二极管,因为价格便宜。
肖特基二极管的优势主要在速度和压降,对这两个没要求的场景,那自然选择更便宜的由PN结构成的二极管。但是应该选用肖特基二极管的地方,不能因为价格便宜,而用PN结二极管进行替代。
下面说个在实际工作中可能忽视的点。
●二极管导通电压●
提起二极管导通电压,大家脑子里首先闪现的就是0.7V,因为无论在课本上还是各种文章中,都经常被提到,然而这个固定思维并不好,有4点原因。
1、 这个0.7V,说的是PN结二极管,肖特基二极管要更低。
我们经常使用二极管串联在电源支路上面,防止倒灌。
那你担心过二极管上面压降太大吗?
其实你可能没有注意,在对压降有要求的地方,可能用的就是肖特基二极管,它的压降有多低呢?
以BAT54为例子,截个图给大家看看。
BAT54 产品参数表
你看,通过10mA的电流,压降才0.4V。
对于一些小电流防倒灌的场合,电压不能下降太多,肖特基二极管就比较实用了。如果工作电流更小,可能压降才零点一几伏。
所以,不要看到个电路中串了个二极管,就觉得这个压降是0.7V。你还要看下这是一个什么二极管。
2、导通电压门限,这本身就是个模糊的定义。
我们知道二极管的伏安特性曲线是对数关系,那到底是通过1mA电流时看作开始导通,还是10mA?100mA?对于这个问题大家可以讨论下,因为在部分产品规格书中还是会存在这么一个参数,但是由于这个过程太迅速,而且没有明确定义,在这里不做过多说明。
二极管伏安特性曲线
3、通电压有时会到1V以上,不同型号也相差比较大。
总会有用到大电流的时候,其实也不用太大,1A就行。这时PN结构成的二极管,它导通电压其实一般都到1V左右了。
下图是超快恢复二极管,可以看到1A时,导通电压在1V以上,其中耐压600V以上的二极管导通电压都到了1.7V。
US1A-US1M系列导通电压
你还要说导通电压是0.7V吗?
4、发光二极管导通压降差异更大
发光二极管也是二极管,不过它的区别就更大了。
发光二极管有多种颜色,他们的导通电压都不相同:例如红色为2V左右、蓝色约2.8V左右等等。
所以,在脑子里面形成潜意识,二极管导通电压为0.7V,非常不好。
●二极管漏电流●
这个参数,值得一提的是,肖特基二极管的漏电流,是PN结二极管的100倍左右。
还有一点就是,漏电流与温度有很大的关系。温度越高,漏电流越大。
这个原因是因为漏电流是由少子决定的,温度越高,本征激发越强烈,少子浓度会升高,所以漏电流就越大了。
下面对比下某肖特基二极管和PN结二极管的漏电流大小。
快恢复二极管和肖特基二极管 漏电流对比
可以看到,肖特基二极管漏电流较大,在125摄氏度时甚至到了5mA。
与此同时,漏电流的大小与温度有很大关系,125℃是25℃的几十倍。
其它几个参数就不细说了,简单提下
反向恢复时间:也是比较重要的参数。
工作频率:由反向恢复时间决定的。
耐压:记住肖特基二极管耐压值,很难做高就行吧,一般不超过100V,当然,更高的也有,这里只说常见的。而PN结二极管可以做很高。
另外,在设计PCB时,要使管子及散热器尽量远离电解电容器等对热敏感的器件。以增加产品的寿命。
焊接管子的焊盘要足够大,焊接牢靠,避免由于热应力造成脱焊。
肖特基二极管一旦选用后,要经模拟实验,在产品输入、输出最坏的情况下测量其温升及工作波形,确认各项指标不要超过其极限参数。
其实,不止肖特基二极管需要模拟实验,对于任何产品我们都需要先选型,再进行上机实验,然后才能批量生产。对于其中要求达不到的产品及时发现,做好替代。
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