二極管的特性

1、Gulf Semiconductor Ltd.1n序論序論n二極管特性曲線二極管特性曲線n二極管在常用電源電路中二極管在常用電源電路中Vd/Id計算計算n正向特性正向特性n反向特性反向特性n動態(tài)特性動態(tài)特性n順向恢復(fù)電壓與時間順向恢復(fù)電壓與時間n反向恢復(fù)特性反向恢復(fù)特性n正向浪涌正向浪涌n反向浪涌反向浪涌n熱阻熱阻n靜電沖擊靜電沖擊 目錄目錄Gulf Semiconductor Ltd.2 對二極管應(yīng)用特性的要求對二極管應(yīng)用特性的要求 n較高的耐壓能力n較大的電流承載能力n較高的di/dt承受能力n較高的dv/dt承受能力n較快的截止時間n較高之工作頻率n較低之電容性n較小的包裝及較高的散熱能

2、力Gulf Semiconductor Ltd.3二極管基本特性曲線二極管基本特性曲線Gulf Semiconductor Ltd.4n產(chǎn)品的實際應(yīng)用均為動態(tài)，在不同的環(huán)境條件下使用。曲線圖中標(biāo)注的溫度：200， 100 ，25 ，75 二極管在不同溫度環(huán)境下的變化二極管在不同溫度環(huán)境下的變化Gulf Semiconductor Ltd.5二極管在常用電源電路中二極管在常用電源電路中Vd/Id計算計算Gulf Semiconductor Ltd.6二極管在常用電源電路中二極管在常用電源電路中Vd/Id計算計算Gulf Semiconductor Ltd.7二極管在常用電源電路中二極管在常用電源

3、電路中Vd/Id計算計算Gulf Semiconductor Ltd.8二極管在常用電源電路中二極管在常用電源電路中Vd/Id計算計算Gulf Semiconductor Ltd.9二極管在常用電源電路中二極管在常用電源電路中Vd/Id計算計算Gulf Semiconductor Ltd.10VF波形比較正向特性正向特性 If/Vf/VfGulf Semiconductor Ltd.11正向特性正向特性IF/VF/VF影響因素：n晶粒面積大的，If大，Vf小n電壓高的材料， If小，Vf大nTrr小的材料， Vf大n器件內(nèi)部不同的結(jié)構(gòu)， Vf值不一樣n器件內(nèi)部焊接不良， Vf大Gulf Sem

4、iconductor Ltd.12正向特性正向特性IF/VF/VF應(yīng)用：n根據(jù)線路設(shè)計要求，選定If/Vf符合要求的產(chǎn)品n特別注意實際應(yīng)用環(huán)境，不同溫度條件下If/Vf的變化的影響nVf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Trrn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(diào)整線路的配置。Gulf Semiconductor Ltd.13反向特性反向特性IR/VBR/DVR1/DVR2nIRnVBRnDV1 SHARPNESS/ROUNDnDV2 STABILITY (RIDE-IN,RIDE OUT )Gulf

5、 Semiconductor Ltd.14反向電壓、電流標(biāo)識解釋反向特性反向特性Ir/Vbr/DVr1/DVr2Gulf Semiconductor Ltd.15n影響因素1，PN結(jié)內(nèi)部某些晶格缺陷、雜質(zhì)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越大反向特性反向特性IR/VBR/DVR1/DVR2Gulf Semiconductor Ltd.16n應(yīng)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反向特性IR/VBR/DVR1/DVR2Gulf Semiconductor Ltd.17動態(tài)特性動態(tài)特性VFRM/T

6、FR/IRM/VRM/TS/TF/TRR/QRR動態(tài)特性曲線Gulf Semiconductor Ltd.18附上圖符號說明：附上圖符號說明：動態(tài)特性動態(tài)特性Vfrm/tfr/Irm/Vrm/ts/tf/Trr/QrrGulf Semiconductor Ltd.19順向恢復(fù)電壓與時間順向恢復(fù)電壓與時間Vfrm/TfrGulf Semiconductor Ltd.20順向恢復(fù)電壓與時間順向恢復(fù)電壓與時間 VFRM/TFR影響因素：nVfrm (1) 越高壓的二極管的Vfrm越高 (2) 當(dāng)溫度越高時，其Vfrm越高 (3) 當(dāng)電流密度增加時，其Vfrm也會增高nTfr: (1) 當(dāng)溫度越高時，

7、其Tfr也會增加，時間變慢 (2) 當(dāng)電流密度增加時，其Tfr也會增高 (3)當(dāng)電流斜率增快時，其Tfr會減少Gulf Semiconductor Ltd.21順向恢復(fù)電壓與時間順向恢復(fù)電壓與時間 VFRM/TFRn1，高頻開關(guān)電源開關(guān)整流中，影響功耗,產(chǎn)生熱量；n2， 在電源輸出整流中，影響輸出功率；n3，部分特殊應(yīng)用要求Vfrm,Tfr值上升；n4，替代SKY產(chǎn)品時Vfrm,Tfr下降案例1： ASTEC, Boost diode 應(yīng)用波形實例計算。案例2： ASTEC, 選用FR202替代SKY產(chǎn)品時，要求VFR特小。應(yīng)用Gulf Semiconductor Ltd.22電壓上升斜率電壓

8、上升斜率 dv / dt nDv/dt:電壓上升斜率nDv/dt=0.632VD/t1 or o.8VD/ (t90-t10)Gulf Semiconductor Ltd.23電壓上升斜率電壓上升斜率 DV / DT n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(guān)。Gulf Semiconductor Ltd.24反向恢復(fù)時間反向恢復(fù)時間TrrGulf Semiconductor Ltd.25反向恢復(fù)時間反向恢復(fù)時間TRRn1，鉑原子擴散濃度，擴散時間，擴散深度n2，晶粒面積大的，Trr較大n3，晶粒表面（硼面）濃度上升，Trr較小n4，溫度大幅上

9、升時，Trr會大幅上升。影響因素Gulf Semiconductor Ltd.26反向恢復(fù)時間反向恢復(fù)時間TRRn Vrm過高會導(dǎo)致過大的反向過電壓 , 使表面鈍化衰降。n Qrr過大會導(dǎo)致Tj升高，IR過大，或因熱阻過高而燒毀。nIrm/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.27反向恢復(fù)時間反向恢復(fù)時間TRRn1，高頻應(yīng)用中，對器件及線路影響較大n2，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。n3，串聯(lián)使用時Trr不一致時，Trr大的容易發(fā)熱異常。n4，高溫環(huán)境下，Trr將急速上升，應(yīng)特別

10、關(guān)注。n5，某些特殊應(yīng)用要求Trr值大。n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(yīng)用Gulf Semiconductor Ltd.28反向恢復(fù)時間反向恢復(fù)時間Trr軟恢復(fù)特性描述Gulf Semiconductor Ltd.29反向恢復(fù)時間反向恢復(fù)時間TRR恢復(fù)特性曲線Gulf Semiconductor Ltd.30反向恢復(fù)時間反向恢復(fù)時間TRR軟恢復(fù)特性案例：某電機公司：在選用SANKEN SARS02 替代品時要求TRR軟恢復(fù)特性，在使用GULF特選產(chǎn)品時，客戶滿意。Gulf Semiconductor

11、Ltd.31反向恢復(fù)時間反向恢復(fù)時間TrrRG-1標(biāo)準(zhǔn)Gulf Semiconductor Ltd.32反向恢復(fù)時間反向恢復(fù)時間TRRdi/dt標(biāo)準(zhǔn)Gulf Semiconductor Ltd.33正向浪涌正向浪涌IFSM Ifsm 不可恢復(fù)的最大正向電流不可恢復(fù)的最大正向電流 Ifsm( tj-max)不可恢復(fù)的最大正向電流不可恢復(fù)的最大正向電流(結(jié)溫條件）結(jié)溫條件） I2t電流熔斷值電流熔斷值 ( Ifsm/ 2 )2*0.01(A2s) Gulf Semiconductor Ltd.34正向浪涌正向浪涌IFSMGulf Semiconductor Ltd.35正向浪涌正向浪涌IFSMn1

12、，晶粒面積越大，器件Ifsm越大n2，晶片的電阻系數(shù)越高時，器件的Ifsm越小n3，器件Vr值越大時，它的Ifsm越小n4，Irsm能力上升時，則Ifsm能力下降n5，Trr越小，Vf越大，Ifsm越小影響因素Gulf Semiconductor Ltd.36正向浪涌正向浪涌Ifsmn1，交流整流，直流開關(guān)整流滿足最大浪涌沖擊要求n2，根據(jù)I2t 合理配置保險裝置保護其它器件及線路裝置n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(yīng)用Gulf Semiconductor Ltd.3

13、7雪崩能量雪崩能量/反向浪涌反向浪涌 ERSM/VRSMSCHOTTKY SURGE Gulf Semiconductor Ltd.38雪崩能量雪崩能量/反向浪涌反向浪涌 ERSM/VRSMCONTROLLED Erem TESTGulf Semiconductor Ltd.39 影響因素：n1，晶粒面積大的，Ersm 較大n2，晶粒電阻系數(shù)小(Vr低的）， Ersm 較大n3，GPP表面鈍化保護致密度高的， Ersm 較大n4, Trr小的，Vf小的， Ersm 較小雪崩能量雪崩能量/反向浪涌反向浪涌 Ersm/VrsmGulf Semiconductor Ltd.40雪崩能量雪崩能量/反向

14、浪涌反向浪涌 ERSM/VRSM 應(yīng)用：n1，不能達到正常浪涌沖擊的產(chǎn)品,是有缺陷的產(chǎn)品，n2，反向浪涌沖擊較大的線路，阻尼/續(xù)流.(按線路要求）n3，線路裝置要求高可靠性時n4，需抵抗輸入異常電波沖擊時n5，線路工作在高溫環(huán)境中時n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(jié)構(gòu)有關(guān)。n案例：光達電子 SKY 1N5822 產(chǎn)品由于線路的設(shè)置，對該產(chǎn)品有很大的沖擊，GULF在提高內(nèi)部浪涌測試條件后，滿足了客戶的要求。Gulf Semiconductor Ltd.41結(jié)電容結(jié)電容CjGulf Semiconductor Ltd

15、.42結(jié)電容結(jié)電容CJ 一般在整流、開關(guān)電源中不予考慮的參數(shù)（僅特殊應(yīng)用時需要）Gulf Semiconductor Ltd.43熱阻熱阻RTHJ-A、J-C、J-LGulf Semiconductor Ltd.44熱阻熱阻RTHJ-A、J-C、J-Ln影響因素：n1，產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)，產(chǎn)品的 材料性質(zhì)n2，同功率器件，外連接接觸面積越大，熱阻越小。n3，不同的環(huán)境條件，熱阻值有不同的變化Gulf Semiconductor Ltd.45熱阻熱阻RTHJ-A、J-C、J-L應(yīng)用：n1,輸出整流，大功率整流PN結(jié)結(jié)溫計算n2，按PN結(jié)結(jié)溫要求，電流衰降曲線的設(shè)計應(yīng)用。附：曲線圖n案例1： 補充不同器件

16、實測熱阻值n案例2： Astec, boost diode 熱阻計算n案例3： Philips,RGP10J產(chǎn)品在應(yīng)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.46熱阻熱阻RTHJ-A、J-C、J-LGulf Semiconductor Ltd.47熱阻熱阻RTHJ-A、J-C、J-L功率曲線衰降圖 n舉例：GE SS1M在4燈機型應(yīng)用時，產(chǎn)品的高溫電流值實際超出電流曲線規(guī)定值，當(dāng)應(yīng)用環(huán)境偏差時，異常的可能增加。Gulf Semiconductor Ltd.48靜電沖擊靜電沖擊ESDGulf Semiconductor Ltd.49靜電沖擊靜電沖擊ESD影響因素：n1，晶粒電阻系數(shù)小，ESD能力稍強n2，PN結(jié)結(jié)面平整，ESD能力較強n3，B面擴散深度相對較深的，ESD能力較強Gulf Semicon