为什么要用肖特基二极管续流？

时间：2021-08-19 15:07:55

关键字：肖特基二极管

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[导读]最近有点忙，就来个简单的点吧。我们来看一个问题：为什么开关电源中，一般用肖特基二极管续流，不用快恢复二极管呢？答案主要有两点：一是肖特基二极管导通电压更低。二是肖特基二极管速度更快，反向恢复时间更小。如此一来，使用肖特基二极管肯定损耗是更小的，温度更低，也不会烫成狗，这样整个...

最近有点忙，就来个简单的点吧。我们来看一个问题：为什么开关电源中，一般用肖特基二极管续流，不用快恢复二极管呢？答案主要有两点：一是肖特基二极管导通电压更低。二是肖特基二极管速度更快，反向恢复时间更小。如此一来，使用肖特基二极管肯定损耗是更小的，温度更低，也不会烫成狗，这样整个开关电源效率也更高。上面这一段话，想必大家都知道，不过仅从文字上面看，有一种模糊，不那么透彻的感觉，今天就主要结合实例，对比肖特基和快恢复二极管两者的差异。之所以想写下这个，还是在上期写文章时，无意中看到了二极管反向恢复时间的影响。
当时在文章中仅仅是提了一下，不过个人觉得这个还是挺重要的，所以我就记录了下来，这次就专门来看一下。实验电路就用上次的Boost电路，如下图：

这次我们重点关注图中的二极管，当然了，这个二极管一般使用肖特基二极管，图中使用的是MBR735，也是一个肖特基二极管。

我们看一下二极管的电流和电压波形，如下图：

可以看到，这个肖特基二极管的导通时间是0.5V左右。

另一方面，二极管在导通到截止切换时，电流有一个向下的脉冲，峰值可以达到-1.2A，这个是反向电流。
也就是说，二极管存在反向导通的时间，并不能在电压反向时马上截止。我们把下冲拉开看看，如下图：

大的负电流持续的时间大概是2ns左右，在6ns时电流完全降低到0。

为什么会有这个负电流呢？
这是因为肖特基二极管存在结电容，这个结电容大概是200pF左右，比硅二极管要大（硅一般是20pF左右，这里的数值仅供参考，不同二极管不同），电容电压发生变化，自然会有充放电发生，就形成了电流。
也有个说法是肖特基二极管也存在反向恢复时间，只不过很短，小于10ns。
不过我的看法是肖特基是不存在反向恢复时间的，因为反向恢复时间一般认为是少数载流子的存储效应导致的，而肖特基二极管是由肖特基结构成的，不存在少子。
但是肖特基二极管它存在结电容，而且这个结电容比硅二极管要大，这个结电容引起的效果有点像是反向恢复时间。
好了，这个定义就不纠结了，总之意思大概就是，肖特基二极管的反向电流会比较小，持续时间也会比较短。
以上是肖特基二极管的情况，下面看看超快恢复二极管。换为超快恢复二极管

电路只将二极管换成了超快恢复二极管MURS320。

从它的手册里面可以知道，反向恢复时间最大是35ns，这在二极管中这已经是相当小的。
我们也看一下它的电流和电压波形。

可以看到，导通电压要更高一些，是0.7V左右。

这个下冲就更明显了，直接达到了-38A左右，有点吓人。
我们也把下冲拉开看看。

可以看到，持续的时间大概是5ns左右。

这里可能有一个疑问：前面不是说这个管子反向恢复时间是35ns左右吗？怎么现在这么小？
我的想法是，反向恢复时间是在一定条件下测试的，反向电流是有限制的，如下图：

而我们这个boost电路，肯定跟这个测试电路是不同的，在反向时，并没有什么别的器件能阻碍反向电流，所以反向电流会比较大。
并且，二极管反向恢复时间，就是正向导通时PN结存储的少数载流子电荷耗尽所需要的时间。
反向截止之前，正向电流一定，那么存储的电荷就一定。截止切换时，反向电流越大，那么存储的电荷消耗得就越快，进而导致持续的时间越短，所以我们看起来的反向恢复时间与二极管手册里面有较大区别。
具体二极管反向恢复时间，我以前也专门写了篇文章专门解释，有兴趣可以看看。《二极管结电容和反向恢复时间都是怎么来的》超快恢复换成普通硅二极管会怎么样？
结果是：换成普通硅二极管之后，这个boost直接工作异常，输出电压不对了，直接gg。。。
原因想想也很简单，普通硅二极管的反向恢复时间都到了us级别了，开关频率300Khz，周期就是3.3us，半个周期是1.67us，在这个频率下，二极管基本可以看作是一直导通了。
这个就不截图演示了。小结本节主要从波形上面来对比肖特基和超快恢复二极管之间的区别，希望同志们在头脑中对于二极管反向恢复时间有一个更为清晰的认识。文章中的仿真原文件，芯片手册文档等。我都放在了网盘，微信公众号后台回复“炼成之路”即可下载了，东西有点多。
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