二极管的特性

1、Gulf Semiconductor Ltd.1n序论序论n二极管特性曲线二极管特性曲线n二极管在常用电源电路中二极管在常用电源电路中Vd/Id计算计算n正向特性正向特性n反向特性反向特性n动态特性动态特性n顺向恢复电压与时间顺向恢复电压与时间n反向恢复特性反向恢复特性n正向浪涌正向浪涌n反向浪涌反向浪涌n热阻热阻n静电冲击静电冲击 目录目录Gulf Semiconductor Ltd.2 对二极管应用特性的要求对二极管应用特性的要求 n较高的耐压能力n较大的电流承载能力n较高的di/dt承受能力n较高的dv/dt承受能力n较快的截止时间n较高之工作频率n较低之电容性n较小的包装及较高的散热能

2、力Gulf Semiconductor Ltd.3二极管基本特性曲线二极管基本特性曲线Gulf Semiconductor Ltd.4n产品的实际应用均为动态，在不同的环境条件下使用。曲线图中标注的温度：200， 100 ，25 ，75 二极管在不同温度环境下的变化二极管在不同温度环境下的变化Gulf Semiconductor Ltd.5二极管在常用电源电路中二极管在常用电源电路中Vd/Id计算计算Gulf Semiconductor Ltd.6二极管在常用电源电路中二极管在常用电源电路中Vd/Id计算计算Gulf Semiconductor Ltd.7二极管在常用电源电路中二极管在常用电源

3、电路中Vd/Id计算计算Gulf Semiconductor Ltd.8二极管在常用电源电路中二极管在常用电源电路中Vd/Id计算计算Gulf Semiconductor Ltd.9二极管在常用电源电路中二极管在常用电源电路中Vd/Id计算计算Gulf Semiconductor Ltd.10VF波形比较正向特性正向特性 If/Vf/VfGulf Semiconductor Ltd.11正向特性正向特性IF/VF/VF影响因素：n晶粒面积大的，If大，Vf小n电压高的材料， If小，Vf大nTrr小的材料， Vf大n器件内部不同的结构， Vf值不一样n器件内部焊接不良， Vf大Gulf Sem

4、iconductor Ltd.12正向特性正向特性IF/VF/VF应用：n根据线路设计要求，选定If/Vf符合要求的产品n特别注意实际应用环境，不同温度条件下If/Vf的变化的影响nVf与Frr是一对相互矛盾参数，要特别了解线路的注重点是Vf，还是Trrn案例：GULF RGP10D使用在比亚迪汽车上，需要考虑在零下40度的工作环境下，电性能VF的变化,调整线路的配置。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反向电压、电流标识解释反向特性反向特性Ir/Vbr/DVr1/DVr2Gulf Semiconductor Ltd.15n影响因素1，PN结内部某些晶格缺陷、杂质2，表面缺陷，表面沾污3，表面钝化保护不良4，Trr越小的产品，Ir越大反向特性反向特性IR/VBR/DVR1/DVR2Gulf Semiconductor Ltd.16n应用1，线路中产生过余的功耗，热量2，热量造成更多的不稳定，Ir上升器件本身失效，或线路工作不正常反向特性反向特性IR/VBR/DVR1/DVR2Gulf Semiconductor Ltd.17动态特性动态特性VFRM/T

6、FR/IRM/VRM/TS/TF/TRR/QRR动态特性曲线Gulf Semiconductor Ltd.18附上图符号说明：附上图符号说明：动态特性动态特性Vfrm/tfr/Irm/Vrm/ts/tf/Trr/QrrGulf Semiconductor Ltd.19顺向恢复电压与时间顺向恢复电压与时间Vfrm/TfrGulf Semiconductor Ltd.20顺向恢复电压与时间顺向恢复电压与时间 VFRM/TFR影响因素：nVfrm (1) 越高压的二极管的Vfrm越高 (2) 当温度越高时，其Vfrm越高 (3) 当电流密度增加时，其Vfrm也会增高nTfr: (1) 当温度越高时，

7、其Tfr也会增加，时间变慢 (2) 当电流密度增加时，其Tfr也会增高 (3)当电流斜率增快时，其Tfr会减少Gulf Semiconductor Ltd.21顺向恢复电压与时间顺向恢复电压与时间 VFRM/TFRn1，高频开关电源开关整流中，影响功耗,产生热量；n2， 在电源输出整流中，影响输出功率；n3，部分特殊应用要求Vfrm,Tfr值上升；n4，替代SKY产品时Vfrm,Tfr下降案例1： ASTEC, Boost diode 应用波形实例计算。案例2： ASTEC, 选用FR202替代SKY产品时，要求VFR特小。应用Gulf Semiconductor Ltd.22电压上升斜率电压

8、上升斜率 dv / dt nDv/dt:电压上升斜率nDv/dt=0.632VD/t1 or o.8VD/ (t90-t10)Gulf Semiconductor Ltd.23电压上升斜率电压上升斜率 DV / DT n案例：二极管在测试、使用中，可能发生产品VR衰减，此项与产品的能力,DV/DT冲击速率有关。Gulf Semiconductor Ltd.24反向恢复时间反向恢复时间TrrGulf Semiconductor Ltd.25反向恢复时间反向恢复时间TRRn1，铂原子扩散浓度，扩散时间，扩散深度n2，晶粒面积大的，Trr较大n3，晶粒表面（硼面）浓度上升，Trr较小n4，温度大幅上

9、升时，Trr会大幅上升。影响因素Gulf Semiconductor Ltd.26反向恢复时间反向恢复时间TRRn Vrm过高会导致过大的反向过电压 , 使表面钝化衰降。n Qrr过大会导致Tj升高，IR过大，或因热阻过高而烧毁。nIrm/Trr 过大时会造成较大的功率损失，也可能使周边的元件损坏。Trr的重要性Gulf Semiconductor Ltd.27反向恢复时间反向恢复时间TRRn1，高频应用中，对器件及线路影响较大n2，器件与线路不匹配时，产生热量，Trr进一步上升，可造成过热烧毁。n3，串联使用时Trr不一致时，Trr大的容易发热异常。n4，高温环境下，Trr将急速上升，应特别

10、关注。n5，某些特殊应用要求Trr值大。n案例：PHILIPS RDB1O5S在更换机型时，热量集聚，温度上升，TRR上升，产品出现异常。更换RGP15J后，正常。应用Gulf Semiconductor Ltd.28反向恢复时间反向恢复时间Trr软恢复特性描述Gulf Semiconductor Ltd.29反向恢复时间反向恢复时间TRR恢复特性曲线Gulf Semiconductor Ltd.30反向恢复时间反向恢复时间TRR软恢复特性案例：某电机公司：在选用SANKEN SARS02 替代品时要求TRR软恢复特性，在使用GULF特选产品时，客户满意。Gulf Semiconductor

11、Ltd.31反向恢复时间反向恢复时间TrrRG-1标准Gulf Semiconductor Ltd.32反向恢复时间反向恢复时间TRRdi/dt标准Gulf Semiconductor Ltd.33正向浪涌正向浪涌IFSM Ifsm 不可恢复的最大正向电流不可恢复的最大正向电流 Ifsm( tj-max)不可恢复的最大正向电流不可恢复的最大正向电流(结温条件）结温条件） I2t电流熔断值电流熔断值 ( 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、，晶粒面积越大，器件Ifsm越大n2，晶片的电阻系数越高时，器件的Ifsm越小n3，器件Vr值越大时，它的Ifsm越小n4，Irsm能力上升时，则Ifsm能力下降n5，Trr越小，Vf越大，Ifsm越小影响因素Gulf Semiconductor Ltd.36正向浪涌正向浪涌Ifsmn1，交流整流，直流开关整流满足最大浪涌冲击要求n2，根据I2t 合理配置保险装置保护其它器件及线路装置n案例： 在分析客户端产品失效原因时，产品晶粒的表面烧痕，是判定正向浪涌冲击或短路电流的造成失效的主要依据。据此，判定是客户端异常，还是产品的IFSM能力不足。应用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 影响因素：n1，晶粒面积大的，Ersm 较大n2，晶粒电阻系数小(Vr低的）， Ersm 较大n3，GPP表面钝化保护致密度高的， Ersm 较大n4, Trr小的，Vf小的， Ersm 较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 应用：n1，不能达到正常浪涌冲击的产品,是有缺陷的产品，n2，反向浪涌冲击较大的线路，阻尼/续流.(按线路要求）n3，线路装置要求高可靠性时n4，需抵抗输入异常电波冲击时n5，线路工作在高温环境中时n案例：GE GS2M替代SS1M在更换机型时，在作高压3000V可靠性测试时，超大浪涌冲击，产品异常。产品能力与结构有关。n案例：光达电子 SKY 1N5822 产品由于线路的设置，对该产品有很大的冲击，GULF在提高内部浪涌测试条件后，满足了客户的要求。Gulf Semiconductor Ltd.41结电容结电容CjGulf Semiconductor Ltd

15、.42结电容结电容CJ 一般在整流、开关电源中不予考虑的参数（仅特殊应用时需要）Gulf Semiconductor Ltd.43热阻热阻RTHJ-A、J-C、J-LGulf Semiconductor Ltd.44热阻热阻RTHJ-A、J-C、J-Ln影响因素：n1，产品的结构，产品的 材料性质n2，同功率器件，外连接接触面积越大，热阻越小。n3，不同的环境条件，热阻值有不同的变化Gulf Semiconductor Ltd.45热阻热阻RTHJ-A、J-C、J-L应用：n1,输出整流，大功率整流PN结结温计算n2，按PN结结温要求，电流衰降曲线的设计应用。附：曲线图n案例1： 补充不同器件

16、实测热阻值n案例2： Astec, boost diode 热阻计算n案例3： Philips,RGP10J产品在应用中发热，GULF在更改产品的晶粒规格后，解决了客户端产品发热的问题Gulf Semiconductor Ltd.46热阻热阻RTHJ-A、J-C、J-LGulf Semiconductor Ltd.47热阻热阻RTHJ-A、J-C、J-L功率曲线衰降图 n举例：GE SS1M在4灯机型应用时，产品的高温电流值实际超出电流曲线规定值，当应用环境偏差时，异常的可能增加。Gulf Semiconductor Ltd.48静电冲击静电冲击ESDGulf Semiconductor Ltd.49静电冲击静电冲击ESD影响因素：n1，晶粒电阻系数小，ESD能力稍强n2，PN结结面平整，ESD能力较强n3，B面扩散深度相对较深的，ESD能力较强Gulf Semicon