碳化硅肖特基二极管是具有低正向电压降和非常快的开关能力的二极管。
因此,它们用于电路需要在极低电压下工作的应用,以及所有类型的高速开关应用,如发电机、探测器和射频应用。
肖特基二极管比标准二极管有许多优越的特性,因为它的结构不同。
传统的二极管是由PN结组成的。这个PN结在P和N材料之间形成一个耗尽层。这个耗尽层在这些n和p材料之间形成了一个屏障。正因为如此,PN结将需要一个强大的电压来推动电子穿过空穴,从而使电流流动。这就是典型二极管中电流的实现方式。
然而,肖特基二极管是由金属-半导体结制成的。这种金属结导电性更强,比典型的PN结更容易传导。因此,不需要那么强的电压来产生流过结的电流。因此,在结上产生大电流所需的阈值电压较小。这使得二极管具有非常低的正向电压降和更快的开关速度。
低正向电压降
肖特基二极管的主要特性之一是其低正向电压降。
它们较低的正向电压降意味着它们比典型的二极管消耗更少的电压。
一个典型的硅二极管在其结上消耗大约0.7V的电压。
一个典型的肖特基二极管可能只消耗其结0.3-0.4V。因此,它节省了大约毫伏的电力。
下面是肖特基二极管正向电压与正向电流特性的图表:
你可以看到,当二极管的正向电压在0.3V到0.4V之间下降时,肖特基二极管的电流开始显著增加。对于一个典型的二极管来说,这个值不会那么低。一个典型的二极管需要在0.6V和0.7V之间才能显著增加电流。所以,同样,肖特基二极管比其他大多数二极管消耗更少的功率。因此,它们用于低电压应用,例如当电路需要使用非常低的电压时。
为了说明这一点并在实际电路中演示这一点,让我们看一下以下两个电路:
在上述电路中,一个包含常规硅二极管,另一个包含肖特基二极管。两个电路都由2V直流电源供电。
以此为例,我们可以说明如何更有效地分配功率与肖特基二极管,而不是传统的一个。
您可以看到,传统的硅二极管消耗的电压降为0.7V。因此,必须通电的负载上还有1.3V的电压降。然而,肖特基二极管消耗的电压降约为0.3V。因此,负载上还有1.7V的电压降。如果负载需要1.5V输入才能导通,传统的硅二极管无法实现。要么向电路提供更多的电压,要么负载保持关闭。对于功率受限且必须消耗低功率的电路,肖特基二极管在节省功率方面效率更高,因为它使用的功率更少。
这些都是实际电路的例子,看看肖特基二极管的功率效率。
快速切换
肖特基二极管的另一个特点是其极快的开关能力。
因此,它们被用作电路中的超快开关。因此,它们在VHF(甚高频)和UHF(超高频)电路中非常有用。它们被用作发电机、探测器、电机驱动电路、射频电路和各种其他电路中的开关元件。
主要缺点
肖特基二极管的主要缺点是反向电流相对较大。由于它的金属-半导体结,当电压反向连接时,更容易产生泄漏电流。此外,肖特基二极管往往具有较低的最大反向电压。它们的最大值往往为50V或更低。请记住,反向电压是指当电压反向连接(从阴极到阳极)时,二极管将击穿并开始传导大量电流的值。这意味着肖特基二极管不能承受很大的反向电压而不击穿和传导大量电流。即使在达到最大反向值之前,它仍会泄漏少量电流。
根据电路的应用和使用,这可能被证明是重要的或不重要的。
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