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碳化硅肖特基二极管简介!-国晶微半导体

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作者:碳化硅肖特基选型工程师来源:国晶微半导体

    碳化硅肖特基二极管简介!


    肖特基二极管或PNPN二极管是一种四层(P-N-P-N)、两个端子(即阳极和阴极)的半导体开关器件。它也被称为四层二极管。它的功能就像一个没有任何触发输入的普通二极管,在反向偏压条件下,没有电流流过它,在正向偏压条件下,当通过它的电压大于它的击穿电压时,电流流过它。


    这些二极管只有两种状态,通或断这就是为什么它们被归类为晶闸管。肖特基二极管的基本结构、双管类比和符号如下图所示。


    这种二极管的结构很简单:它是通过连接四层来形成PNPN结的。此二极管使用两个晶体管的等效电路如上图所示,在晶体管的集电极中,T1连接到T2的基极。


    结J1形成于T1的发射极-基极结,J2形成于T1和T2之间公共连接的基极-集电极结,J3形成于T2的基极-发射极结。因此,作为基极-发射极结,J1和J3必须正向偏置,作为集电极-基极结,J2必须反向偏置以实现线性操作。


    工作


    如上所述,这些二极管由三个接头J1、J2和J3组成。当电压以阳极相对于阴极为正的方式施加到该二极管上时,结J1和J3正向偏置,J2反向偏置。


    在二极管两端的电压低于过电压之前,作为一个开路开关,该二极管的电阻非常高,不允许电流流过。一旦达到断开过电压(随着正向电压的增加),由于接头J2的击穿,电阻就会非常低。

碳化硅肖特基功率器件

    因此,它就像短路一样,允许电流流动,直到电流达到二极管的保持电流水平。通过二极管的正向电流取决于施加的电压和外部负载电阻。下图显示了肖特基二极管在导通和非导通状态下的VI特性,其中只有当电压大于断开过电压VBO时,导通状态电流才会流动。


    当阳极相对于阴极为负时,结J1和J3反向偏置,结J2正向偏置。如果反向偏置电压增加(超过肖特基二极管的击穿电压),J1和J3反向偏置,则反向电流将流过二极管,如上图所示。


    这种反向电流产生热量,进一步破坏整个二极管。因此,肖特基二极管不应在反向偏压条件下工作,其电压等于反向击穿电压。


    一旦肖特基二极管是对它的行为就像一个关闭的开关提供了一个非常低的电流流动阻力。要关闭二极管(或像打开开关一样工作),必须将施加的电压降低到一定值,使流过二极管的电流小于二极管的保持电流IH。在此状态下,结J2来自反向击穿状态并恢复其高电阻值。


    肖特基二极管应用!


    肖特基二极管主要用于开关应用。下面讨论肖特基二极管作为弛豫振荡器和触发开关的两个重要应用。


    作为弛豫振荡器


    下图显示了使用肖特基二极管的弛豫振荡器电路。在这种情况下,二极管通过电容器电源与电源电池相连。


    当蓄电池电压施加到电路上时,电容器通过电阻R充电。当施加在电容器上的电压或电压大于肖特基二极管的过电压时,它就会导通并起到开关的作用。


    这会使电容器通过二极管迅速放电。当通过二极管的电流小于二极管的保持电流时,二极管关闭,电容器再次充电。电容器上的电压如下图所示,因为电容器不会完全放电,所以参考电压大于零伏。


    肖特基二极管最常见的应用是开关电路,用来打开可控硅。在下面的电路中,可控硅由肖特基二极管触发。电阻和电容RC网络由直流电源供电,直流电源驱动肖特基二极管。


    当施加VDC时,shockley正向偏置,电容器也开始通过电阻充电。当电容器的充电电压达到二极管的过电压时,二极管开始导通,电容器开始通过二极管放电。


    碳化硅功率器件的导通驱动可控硅进入导通状态,然后蜂鸣器发出警报。一旦可控硅开启,它将保持在闭锁或开启状态,直到电源断开或可控硅采用换向技术。因此,没有影响的门或肖特基二极管电路使可控硅关闭。而可控硅的触发时间是通过选择合适的电容和电阻值来控制的。

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