二极管的特性

GulfSemiconductorLtd.1序论二极管特性曲线二极管在常用电源电路中Vd/Id计算正向特性反向特性动态特性顺向恢复电压与时间反向恢复特性正向浪涌反向浪涌热阻静电冲击目录GulfSemiconductorLtd.2对二极管应用特性的要求较高的耐压能力较大的电流承载能力较高的di/dt承受能力较高的dv/dt承受能力较快的截止时间较高之工作频率较低之电容性较小的包装及较高的散热能力GulfSemiconductorLtd.3二极管基本特性曲线GulfSemiconductorLtd.4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GulfSemiconductorLtd.5二极管在常用电源电路中Vd/Id计算GulfSemiconductorLtd.6二极管在常用电源电路中Vd/Id计算GulfSemiconductorLtd.7二极管在常用电源电路中Vd/Id计算GulfSemiconductorLtd.8二极管在常用电源电路中Vd/Id计算GulfSemiconductorLtd.9二极管在常用电源电路中Vd/Id计算GulfSemiconductorLtd.10VF波形比较正向特性－If/Vf/△VfGulfSemiconductorLtd.11正向特性－If/Vf/△Vf影响因素：晶粒面积大的，If大，Vf小电压高的材料，If小，Vf大Trr小的材料，Vf大器件内部不同的结构，△Vf值不一样器件内部焊接不良，△Vf大GulfSemiconductorLtd.12正向特性－If/Vf/△Vf应用：根据线路设计要求，选定If/Vf符合要求的产品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Vf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Trr案例：GULFRGP10D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。GulfSemiconductorLtd.13反向特性－Ir/Vbr/DVr1/DVr2IRVBRDV1—SHARPNESS/ROUNDDV2—STABILITY(RIDE-IN,RIDEOUT)GulfSemiconductorLtd.14反向电压、电流标识解释反向特性－Ir/Vbr/DVr1/DVr2GulfSemiconductorLtd.15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－Ir/Vbr/DVr1/DVr2GulfSemiconductorLtd.16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－Ir/Vbr/DVr1/DVr2GulfSemiconductorLtd.17动态特性Vfrm/tfr/Irm/Vrm/ts/tf/Trr/Qrr动态特性曲线GulfSemiconductorLtd.18附上图符号说明：动态特性Vfrm/tfr/Irm/Vrm/ts/tf/Trr/QrrGulfSemiconductorLtd.19顺向恢复电压与时间－Vfrm/TfrGulfSemiconductorLtd.20顺向恢复电压与时间－Vfrm/Tfr影响因素：Vfrm(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Tfr:(1)当温度越高时，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GulfSemiconductorLtd.21顺向恢复电压与时间－Vfrm/Tfr1，高频开关电源开关整流中，影响功耗,产生热量；2，在电源输出整流中，影响输出功率；3，部分特殊应用要求Vfrm,Tfr值上升；4，替代SKY产品时Vfrm,Tfr下降案例1：ASTEC,Boostdiode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GulfSemiconductorLtd.22电压上升斜率－dv/dtDv/dt:电压上升斜率Dv/dt=0.632VD/t1oro.8VD/(t90-t10)GulfSemiconductorLtd.23电压上升斜率－dv/dt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。GulfSemiconductorLtd.24反向恢复时间－TrrGulfSemiconductorLtd.25反向恢复时间－Trr1，铂原子扩散浓度，扩散时间，扩散深度2，晶粒面积大的，Trr较大3，晶粒表面（硼面）浓度上升，Trr较小4，温度大幅上升时，Trr会大幅上升。影响因素GulfSemiconductorLtd.26反向恢复时间－TrrVrm过高会导致过大的反向过电压,使表面钝化衰降。Qrr过大会导致Tj升高，IR过大，或因热阻过高而烧毁。Irm/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GulfSemiconductorLtd.27反向恢复时间－Trr1，高频应用中，对器件及线路影响较大2，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。3，串联使用时Trr不一致时，Trr大的容易发热异常。4，高温环境下，Trr将急速上升，应特别关注。5，某些特殊应用要求Trr值大。案例：PHILIPSRDB1O5S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GulfSemiconductorLtd.28反向恢复时间－Trr软恢复特性描述GulfSemiconductorLtd.29反向恢复时间－Trr恢复特性曲线GulfSemiconductorLtd.30反向恢复时间－Trr软恢复特性案例：某电机公司：在选用SANKENSARS02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。GulfSemiconductorLtd.31反向恢复时间－TrrRG-1标准GulfSemiconductorLtd.32反向恢复时间－Trrdi/dt标准GulfSemiconductorLtd.33正向浪涌－IfsmIfsm－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(结温条件）I2t－电流熔断值＝(Ifsm/2)2*0.01(A2s)GulfSemiconductorLtd.34正向浪涌－IfsmGulfSemiconductorLtd.35正向浪涌－Ifsm1，晶粒面积越大，器件Ifsm越大2，晶片的电阻系数越高时，器件的Ifsm越小3，器件Vr值越大时，它的Ifsm越小4，Irsm能力上升时，则Ifsm能力下降5，Trr越小，Vf越大，Ifsm越小影响因素GulfSemiconductorLtd.36正向浪涌－Ifsm1，交流整流，直流开关整流满足最大浪涌冲击要求2，根据I2t合理配置保险装置保护其它器件及线路装置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GulfSemiconductorLtd.37雪崩能量/反向浪涌－Ersm/VrsmSCHOTTKYSURGEGulfSemiconductorLtd.38雪崩能量/反向浪涌－Ersm/VrsmCONTROLLEDEremTESTGulfSemiconductorLtd.39影响因素：1，晶粒面积大的，Ersm较大2，晶粒电阻系数小(Vr低的），Ersm较大3，GPP表面钝化保护致密度高的，Ersm较大4,Trr小的，Vf小的，Ersm较小雪崩能量/反向浪涌－Ersm/VrsmGulfSemiconductorLtd.40雪崩能量/反向浪涌－Ersm/Vrsm应用：1，不能达到正常浪涌冲击的产品,是有缺陷的产品，2，反向浪涌冲击较大的线路，阻尼/续流…..(按线路要求）3，线路装置要求高可靠性时4，需抵抗输入异常电波冲击时5，线路工作在高温环境中时案例：GEGS2M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。案例：光达电子SKY1N5822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。GulfSemiconductorLtd.41结电容－CjGulfSemiconductorLtd.42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）GulfSemiconductorLtd.43热阻－Rthj-a、j-c、j-lGulfSemiconductorLtd.44热阻－Rthj-a、j-c、j-l影响因素：1，产品的结构，产品的材料性质2，同功率器件，外连接接触面积越大，热阻越小。3，不同的环境条件，热阻值有不同的变化GulfSemiconductorLtd.45热阻－Rthj-a、j-c、j-l应用：1,输出整流，大功率整流PN结结温计算2，按PN结结温要求，电流衰降曲线的设计应用。附：曲线图案例1：补充不同器件实测热阻值案例2：Astec,boostdiode热阻计算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GulfSemiconductorLtd.46热阻－Rthj-a、j-c、j-lGulfSemiconductorLtd.47热阻－Rthj-a、j-c、j-l功率曲线衰降图举例：GESS1M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。GulfSemiconductorLtd.48静电冲击－ESDGulfSemiconductorLtd.49静电冲击－ESD影响因素：1，晶粒电阻系数小，ESD能力稍强2，PN结结面平整，ESD能力较强3，B面扩散深度相对较深的，ESD能力较强GulfSemiconductorLtd.50静电冲击－ESD应用1，客户某装置要求ESD测试时2，测试，组装线的ESD防护案例：测试，组装线的ESD防护不当时，常发生器件不明原因的失效；案例：松下电子对ES1D、ES1G等都提出了ESD的测试标准要求，GULF一一予以满足。GulfSemiconductorLtd.51静电冲击－ESD测试方法GulfSemiconductorLtd.52静电冲击－ESD测试方法GulfSemiconductorLtd.53静电冲击－ESD能力标准