MDD肖特基二極管(Schottky Diode)因其低正向壓降與快速開關能力,在高效整流、開關電源、快充、電機驅動等場合中廣泛應用。然而,相較于普通硅PN結二極管,肖特基結構的一個固有“短板”就是其反向漏電流(Reverse Leakage Current)較大,這在某些低功耗或高溫環境下可能成為能效和穩定性的瓶頸。
一、什么是反向漏電流?
當二極管處于反向偏置狀態時,理想情況下應處于截止狀態,不導通,但實際中仍有少量電流從陰極流向陽極,這就是“反向漏電流”,記作IR。對于肖特基二極管,這個漏電流不是因為少數載流子擴散,而是由于金屬-半導體結在反向偏置下形成較低勢壘,導致電子從金屬注入半導體。
二、肖特基二極管為何漏電流更高?
結構決定性能:PN結二極管的耗盡區厚、勢壘高,漏電流通常在納安級,而肖特基勢壘較低,導致漏電流可達微安至毫安級,尤其在高溫下指數增長。
工藝材料限制:為追求低VF,肖特基常用低勢壘金屬材料,這也間接提升了漏電特性。
高溫影響顯著:肖特基管的漏電流對結溫極為敏感,溫度每升高10°C,IR可能增加一倍甚至更多。
三、漏電流帶來的問題
待機損耗升高:在電源系統中,肖特基的高漏電可能導致待機電流無法滿足節能需求。
熱失控風險:在高溫環境下,如果漏電電流進一步加劇,器件可能因自身發熱而失控。
電路誤動作:在檢測電流或電壓的小信號場合,漏電流可能引入誤差或誤動作。
四、降低漏電流的工程策略
選擇高勢壘肖特基管:如選用1.0V勢壘的肖特基器件,相較于0.4~0.6V勢壘的器件可顯著降低IR,適用于對效率與漏電平衡敏感的系統。
優化封裝與散熱設計:降低結溫即降低IR,例如在高電流系統中使用TO-220、DPAK等封裝,并加散熱片,有助于抑制溫升。
串接限流電阻或保護電路:在電路中加入小電阻限制漏電電流流通區域,有助于減少其功耗影響。
考慮使用替代器件:在對漏電敏感場合,可考慮使用超快恢復二極管(FRD)或SiC肖特基二極管,后者在高壓與高溫下表現出更低的IR特性。
所以,雖然
MDD肖特基二極管的反向漏電流是其固有特性之一,但通過合理選型、優化熱管理和電路設計,完全可以將其帶來的功耗和穩定性問題控制在可接受范圍內。作為FAE,我們建議工程師在設計初期評估漏電電流對系統的影響,尤其是在高溫與待機電流敏感型應用中,將IR作為一個關鍵參數進行權衡與控制。