二極管的特性

1、G,1,?,序論,?,二極管特性曲線,?,二極管在常用電源電路中,Vd/Id,計算,?,正向特性,?,反向特性,?,動態(tài)特性,?,順向恢復電壓與時間,?,反向恢復特性,?,正向浪涌,?,反向浪涌,?,熱阻,?,靜電沖擊,目錄,Gulf,Semiconductor Ltd.,G,2,對二極管應用特性的要求,?,較高的耐壓能力,?,較大的電流承載能力,?,較高的,di/dt,承受能力,?,較高的,dv/dt,承受能力,?,較快的截止時間,?,較高之工作頻率,?,較低之電容性,?,較小的包裝及較高的散熱能力,Gulf,Semiconductor Ltd.,G,3,二極管基本特性曲線,Gulf,Sem

2、iconductor Ltd.,G,4,?,產(chǎn)品的實際應用均為動,態(tài)，在不同的環(huán)境條件,下使用。,曲線圖中標注的溫度：,200,，,100,，,25,，,75,二極管在不同溫度環(huán)境下的變化,Gulf,Semiconductor Ltd.,G,5,二極管在常用電源電路中,Vd/Id,計算,Gulf,Semiconductor Ltd.,G,6,二極管在常用電源電路中,Vd/Id,計算,Gulf,Semiconductor Ltd.,G,7,二極管在常用電源電路中,Vd/Id,計算,Gulf,Semiconductor Ltd.,G,8,二極管在常用電源電路中,Vd/Id,計算,Gulf,Semi

3、conductor Ltd.,G,9,二極管在常用電源電路中,Vd/Id,計算,Gulf,Semiconductor Ltd.,G,10,VF,波形比較,正向特性,If/Vf/,Vf,Gulf,Semiconductor Ltd.,G,11,正向特性,If/Vf/,Vf,影響因素：,?,晶粒面積大的，,If,大，,Vf,小,?,電壓高的材料，,If,小，,Vf,大,?,Trr,小的材料，,Vf,大,?,器件內部不同的結構，,Vf,值不一樣,?,器件內部焊接不良，,Vf,大,Gulf,Semiconductor Ltd.,G,12,正向特性,If/Vf/,Vf,應用：,?,根據(jù)線路設計要求，選定

4、,If/Vf,符合要求的產(chǎn)品,?,特別注意實際應用環(huán)境，不同溫度條件下,If/Vf,的,變化的影響,?,Vf,與,Frr,是一對相互矛盾參數(shù)，要特別了解線路的,注重點是,Vf,，還是,Trr,?,案例：,GULF RGP10D,使用在比亞迪汽車上，需要考慮在零下,40,度的,工作環(huán)境下，電性能,VF,的變化,調整線路的配置,。,Gulf,Semiconductor Ltd.,G,13,反向特性,Ir/Vbr/DVr1/DVr2,?,IR,?,VBR,?,DV1,SHARPNESS/ROUND,?,DV2,STABILITY (RIDE-IN,RIDE OUT ),Gulf,Semiconduc

5、tor Ltd.,G,14,反向電壓、電流標識解釋,反向特性,Ir/Vbr/DVr1/DVr2,Gulf,Semiconductor Ltd.,G,15,?,影響因素,1,，,PN,結內部某些晶格缺陷、雜質,2,，表面缺陷，表面沾污,3,，表面鈍化保護不良,4,，,Trr,越小的產(chǎn)品，,Ir,越大,反向特性,Ir/Vbr/DVr1/DVr2,Gulf,Semiconductor Ltd.,G,16,?,應用,1,，線路中產(chǎn)生過余的功耗，熱量,2,，熱量造成更多的不穩(wěn)定，,Ir,上升器件本身失,效，或線路工作不正常,反向特性,Ir/Vbr/DVr1/DVr2,Gulf,Semiconductor

6、 Ltd.,G,17,動態(tài)特性,Vfrm/tfr/Irm/Vrm/ts/tf/Trr/Qrr,動態(tài)特性曲線,Gulf,Semiconductor Ltd.,G,18,附上圖符號說明：,動態(tài)特性,Vfrm/tfr/Irm/Vrm/ts/tf/Trr/Qrr,Gulf,Semiconductor Ltd.,G,19,順向恢復電壓與時間,Vfrm/Tfr,Gulf,Semiconductor Ltd.,G,20,順向恢復電壓與時間,Vfrm/Tfr,影響因素：,?,Vfrm (1),越高壓的二極管的,Vfrm,越高,(2),當溫度越高時，其,Vfrm,越高,(3),當電流密度增加時，其,Vfrm,也

7、會增高,?,Tfr: (1),當溫度越高時，其,Tfr,也會增加，時間變慢,(2),當電流密度增加時，其,Tfr,也會增高,(3),當電流斜率增快時，其,Tfr,會減少,Gulf,Semiconductor Ltd.,G,21,順向恢復電壓與時間,Vfrm/Tfr,?,1,，高頻開關電源開關整流中，影響功耗,產(chǎn)生熱,量；,?,2,，,在電源輸出整流中，影響輸出功率；,?,3,，部分特殊應用要求,Vfrm,Tfr,值上升；,?,4,，替代,SKY,產(chǎn)品時,Vfrm,Tfr,下降,案例,1,：,ASTEC, Boost diode,應用波形實例計算。,案例,2,：,ASTEC,選用,FR202,替

8、代,SKY,產(chǎn)品時，要求,VFR,特小。,應用,Gulf,Semiconductor Ltd.,G,22,電壓上升斜率,dv / dt,?,Dv/dt:,電壓上升斜率,?,Dv/dt=0.632VD/t1 or o.8VD/ (t90-t10),Gulf,Semiconductor Ltd.,G,23,電壓上升斜率,dv / dt,?,案例：二極管在測試、使用中，可能發(fā)生產(chǎn)品,VR,衰減，此項與產(chǎn)品,的能力,DV/DT,沖擊速率有關。,Gulf,Semiconductor Ltd.,G,24,反向恢復時間,Trr,Gulf,Semiconductor Ltd.,G,25,反向恢復時間,Trr,

9、?,1,，鉑原子擴散濃度，擴散時間，擴散深度,?,2,，晶粒面積大的，,Trr,較大,?,3,，晶粒表面（硼面）濃度上升，,Trr,較小,?,4,，溫度大幅上升時，,Trr,會大幅上升。,影響因素,Gulf,Semiconductor Ltd.,G,26,反向恢復時間,Trr,?,Vrm,過高會導致過大的反向過電壓,使表面鈍化,衰降。,?,Qrr,過大會導致,Tj,升高，,IR,過大，或因熱阻過高而,燒毀。,?,Irm/Trr,過大時會造成較大的功率損失，也可能使,周邊的元件損壞。,Trr,的重要性,Gulf,Semiconductor Ltd.,G,27,反向恢復時間,Trr,?,1,，高頻

10、應用中，對器件及線路影響較大,?,2,，器件與線路不匹配時，產(chǎn)生熱量，,Trr,進一步,上升，可造成過熱燒毀。,?,3,，串聯(lián)使用時,Trr,不一致時，,Trr,大的容易發(fā)熱異,常。,?,4,，高溫環(huán)境下，,Trr,將急速上升，應特別關注。,?,5,，某些特殊應用要求,Trr,值大。,?,案例：,PHILIPS RDB1O5S,在更換機型時，熱量集聚，溫度上升，,TRR,上升，產(chǎn)品出現(xiàn)異常。更換,RGP15J,后，正常。,應用,Gulf,Semiconductor Ltd.,G,28,反向恢復時間,Trr,軟恢復特性描述,Gulf,Semiconductor Ltd.,G,29,反向恢復時間,

11、Trr,恢復特性曲線,Gulf,Semiconductor Ltd.,G,30,反向恢復時間,Trr,軟恢復特性,案例：某電機公司：在選用,SANKEN SARS02,替代品時要求,TRR,軟恢復,特性，在使用,GULF,特選產(chǎn)品時，客戶滿意。,Gulf,Semiconductor Ltd.,G,31,反向恢復時間,Trr,RG-1,標準,Gulf,Semiconductor Ltd.,G,32,反向恢復時間,Trr,di/dt,標準,Gulf,Semiconductor Ltd.,G,33,正向浪涌,Ifsm,Ifsm,不可恢復的最大正向電流,Ifsm( tj-max),不可恢復的最大正向電

12、流,(,結溫條件）,I,2,t,電流熔斷值,(,Ifsm/ 2 ),2,*0.01(A,2,s),Gulf,Semiconductor Ltd.,G,34,正向浪涌,Ifsm,Gulf,Semiconductor Ltd.,G,35,正向浪涌,Ifsm,?,1,，晶粒面積越大，器件,Ifsm,越大,?,2,，晶片的電阻系數(shù)越高時，器件的,Ifsm,越小,?,3,，器件,Vr,值越大時，它的,Ifsm,越小,?,4,，,Irsm,能力上升時，則,Ifsm,能力下降,?,5,，,Trr,越小，,Vf,越大，,Ifsm,越小,影響因素,Gulf,Semiconductor Ltd.,G,36,正向浪

13、涌,Ifsm,?,1,，交流整流，直流開關整流滿足最大浪涌沖,擊要求,?,2,，根據(jù),I,2,t,合理配置保險裝置保護其它器件及,線路裝置,?,案例：,在分析客戶端產(chǎn)品失效原因時，產(chǎn)品晶粒的表面燒痕，是判,定正向浪涌沖擊或短路電流的造成失效的主要依據(jù)。據(jù)此，判定是客,戶端異常，還是產(chǎn)品的,IFSM,能力不足。,應用,Gulf,Semiconductor Ltd.,G,37,雪崩能量,/,反向浪涌,Ersm/Vrsm,SCHOTTKY SURGE,Gulf,Semiconductor Ltd.,G,38,雪崩能量,/,反向浪涌,Ersm/Vrsm,CONTROLLED Erem TEST,Gul

14、f,Semiconductor Ltd.,G,39,影響因素：,?,1,，晶粒面積大的，,Ersm,較大,?,2,，晶粒電阻系數(shù)小,(Vr,低的），,Ersm,較大,?,3,，,GPP,表面鈍化保護致密度高的，,Ersm,較大,?,4, Trr,小的，,Vf,小的，,Ersm,較小,雪崩能量,/,反向浪涌,Ersm/Vrsm,Gulf,Semiconductor Ltd.,G,40,雪崩能量,/,反向浪涌,Ersm/Vrsm,應用：,?,1,，不能達到正常浪涌沖擊的產(chǎn)品,是有缺陷的產(chǎn)品，,?,2,，反向浪涌沖擊較大的線路，阻尼,/,續(xù)流,.(,按線路要求）,?,3,，線路裝置要求高可靠性時,?

15、,4,，需抵抗輸入異常電波沖擊時,?,5,，線路工作在高溫環(huán)境中時,?,案例：,GE GS2M,替代,SS1M,在更換機型時，在作高壓,3000V,可靠性測,試時，超大浪涌沖擊，產(chǎn)品異常。產(chǎn)品能力與結構有關。,?,案例：光達電子,SKY 1N5822,產(chǎn)品由于線路的設置，對該產(chǎn)品有很大,的沖擊，,GULF,在提高內部浪涌測試條件后，滿足了客戶的要求。,Gulf,Semiconductor Ltd.,G,41,結電容,Cj,Gulf,Semiconductor Ltd.,G,42,結電容,Cj,一般在整流、開關電源中不予考慮的參數(shù)（僅特殊應用,時需要）,Gulf,Semiconductor Lt

16、d.,G,43,熱阻,Rthj-a,、,j-c,、,j-l,Gulf,Semiconductor Ltd.,G,44,熱阻,Rthj-a,、,j-c,、,j-l,?,影響因素：,?,1,，產(chǎn)品的結構，產(chǎn)品的,材料性質,?,2,，同功率器件，外連接接觸面積越大，熱阻,越小。,?,3,，不同的環(huán)境條件，熱阻值有不同的變化,Gulf,Semiconductor Ltd.,G,45,熱阻,Rthj-a,、,j-c,、,j-l,應用：,?,1,輸出整流，大功率整流,PN,結結溫計算,?,2,，按,PN,結結溫要求，電流衰降曲線的設計應,用。附：曲線圖,?,案例,1,：,補充不同器件實測熱阻值,?,案例,

17、2,：,Astec, boost diode,熱阻計算,?,案例,3,：,Philips,RGP10J,產(chǎn)品在應用中發(fā)熱，,GULF,在更改產(chǎn)品的晶粒,規(guī)格后，解決了客戶端產(chǎn)品發(fā)熱的問題,Gulf,Semiconductor Ltd.,G,46,熱阻,Rthj-a,、,j-c,、,j-l,Gulf,Semiconductor Ltd.,G,47,熱阻,Rthj-a,、,j-c,、,j-l,功率曲線衰降圖,?,舉例：,GE SS1M,在,4,燈機型應用時，產(chǎn)品的高溫電流值實際超出電流,曲線規(guī)定值，當應用環(huán)境偏差時，異常的可能增加。,Gulf,Semiconductor Ltd.,G,48,靜電沖擊,ESD,Gulf,Semiconductor Ltd.,G,49,靜電沖擊,ESD,影響因素：,?,1,，晶粒電阻系數(shù)小，,ESD,能力稍強,?,2,，,PN,結結面平整，,ESD,能力較強,?,3,，,B,面擴散深度相對較深的，,ESD,能力較強,Gulf,Semiconductor Ltd.,G,50,靜電沖擊,ESD,應用,?,1,，客戶某裝置要求,ESD,測