在開關電源設計領域,肖特基二極管通常作為續流二極管的首選,而非快恢復二極管。這一選擇背后的關鍵驅動力有兩個:其一是肖特基二極管具有更低的導通電壓;其二是其速度更快,反向恢復時間更短。這些特性使得肖特基二極管在降低損耗、減少發熱量以及提升開關電源整體效率方面表現出色。
為了更清晰地理解肖特基二極管與快恢復二極管的區別,以下將結合 Boost 電路實例展開詳細分析。
一、Boost 電路中的肖特基二極管表現
在典型的 Boost 電路中(如下圖所示),

通常會選用肖特基二極管作為續流二極管,如 MBR735 型號。以下是該二極管在電路中的電流和電壓波形圖。


通常會選用肖特基二極管作為續流二極管,如 MBR735 型號。以下是該二極管在電路中的電流和電壓波形圖。

從波形圖中可以觀察到以下關鍵點:
肖特基二極管的導通電壓約為 0.5V。
當二極管從導通切換至截止狀態時,會出現一個向下的電流脈沖,峰值可達 -1.2A,這被稱為反向電流。這表明二極管在電壓反向時無法立即截止。


進一步放大下沖部分可以看到,較大的負電流持續時間大約為 2ns,并在 6ns 時電流完全回落至 0。
肖特基二極管的結電容效應
肖特基 二極管存在結電容,通常約為 200pF,相較于硅二極管(一般為 20pF)更大。當電容電壓發生變化時,充放電過程必然發生,從而形成電流。盡管有觀點認為肖特基二極管也存在反向恢復時間(通常小于 10ns),但嚴格來說,由于肖特基二極管基于肖特基結構,不存在少數載流子,因此其反向恢復現象與傳統基于少數載流子的二極管有所不同。然而,較大的結電容確實會導致類似反向恢復時間的效果,但其反向電流較小且持續時間較短。
二、超快恢復二極管在 Boost 電路中的表現
當將 Boost 電路中的二極管替換為超快恢復二極管

(如 MURS320,其反向恢復時間最大為 35ns)后,其電流和電壓波形如下圖所示。


(如 MURS320,其反向恢復時間最大為 35ns)后,其電流和電壓波形如下圖所示。

關鍵觀察點:
導通電壓相對更高,約為 0.7V。
下沖現象更為顯著,反向電流峰值可達到 -38A。


放大下沖部分后發現,較大的負電流持續時間約為 5ns。


反向恢復時間差異解釋:
二極管手冊中給出的反向恢復時間是在特定條件下測試的,通常會限制反向電流。在 Boost 電路中,由于缺乏其他阻礙反向電流的器件,反向電流較大。二極管的反向恢復時間實際上是正向導通時 PN 結存儲的少數載流子電荷耗盡所需的時間。在截止切換時,較大的反向電流會加速存儲電荷的消耗,從而縮短持續時間。因此,在實際電路中觀察到的反向恢復時間可能與手冊數據存在較大差異。
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