功率二极管11-SBD和FRD的种类

根据PN二极管FRD的制造方法及其特性，有单位为100ns的反向恢复时间较长的FRD，还有单位为10ns的FRD产品。后者虽有厂商固有的叫法，但在海外都通称为FRED (Fast Recovery Epitaxial Diode)。前者的工作频率为数10kHz为止，工作频率高于10kHz时使用后者。另外，在与反向耐压为200V左右的SBD相交界的区域中，存在兼容了SBD和FRD的长处的JBS (Junction Barrier Schottky)或 MPS (Merged PIN Schottky)二极管产品。

SBD的特性受势垒金属的影响较大。即使在同一反向耐压时，根据厂商的不同，所使用的势垒金属也可能有所不同。

SBD产品系列示例

选择产品时关键是，不要只关注正向电压低，还应该注意反向电流。这是由于如前面所述，在SBD中反向电流的损耗较大，不可以忽略。下面介绍正向电压高的SBD在实际使用状态下综合损耗变小的示例。

这是SBD产品系列的示例。可以从三系列选择30V耐压品。例如，1A、30V的SOD-123封装品中，有EP10QY03、EP10LA03和EP10HY03。这些产品在数据表上的数值如下。

同一封装1A 30V SBD 三品种的特性
通过观察这些数值，可以获知正向电压最低的EP10LA03最好，而正向电压比EP10LA03高出40%以上的EP10HY03觉得好像不可能成为选择对象。

接下来，让我们估测一下代表性的DC至DC降压转换器的整体损耗。

以输入电压15V、输出电流0.2A、工作温度100℃为前提条件。正向电流IF=0.2A、反向电压VR=15V、Tj=100℃时具有代表性的三种SBD的正向电力损耗PF、反向电流IR、以及反向电力损耗PR如下。

在输出电压为12V和1.5V的两个条件下估测整体损耗。

首先考虑输出为12V的情况。二极管上有正向电流流动的时间为21%，剩余期间内施加反向电压。接下来考虑输出为1.5V的情况。二极管上有正向电流流动的时间为90.4%，剩余期间内施加反向电压。

品名全損失(W)

EP10LA03 0.124

EP10QY03 0.0168

EP10HY03 0.0141

输入:15V 输出 :1.5V / 0.2A

Forward 0.904 Reverse 0.096

品名整体损耗(W)

EP10LA03 0.0427

EP10QY03 0.0450

EP10HY03 0.0567

由上可知，如果正向电流流动的比例较大，如文字所述，正向电压VF最低的二极管的整体损耗为最小。但是，如果施加反向电压的比例较大，则反向电流IR较小的二极管有利。在实际的电路中，开通-关断的比例在不停地变化。但如果是以特定范围的降压比工作的电路，则有进行这样讨论的价值。

SBD的热失控

由于SBD的反向电流大，在现实中，应该考虑到可能发生由此起因的热失控问题。即使是时间常数为一个小时的变化，如果反向电流的增加不停止，就应该视为发生了热失控。

温度上升时，反向电流以指数函数的关系增加。当温度超过一定限度时，便会发生热失控。这时由于反向电力损耗和结温之间是正反馈的关系。

以下算式表示热量的产生和发散的平衡，如果满足该条件，就会发生热失控。

dP / dTj ＜ 1 / Rth

P：整体损耗

Tj：结温

Rth：热阻

下面是对进行了整体损耗比较的三种SOD-123外形1A 30V SBD 3产品发生热失控温度的估测结果。将反向电流作为反向电压和温度的函数，以热阻为参数进行了计算。在这里，所采用的反向电压以100%负载的条件施加，这比大多数工作条件都要苛刻得多。
本封装的基板装配时热阻为200～270℃/W左右。从下一页的表中可以获知，在某些工作条件下，热失控是重要的讨论事项。在此提到的热阻是器件热阻加上基板相关的热阻。对于后者的热阻，可以通过扩大边缘、让其远离其它发热物体、使通风良好等措施来降低热阻。

三种产品发生热失控的温度不同。像EP10LA03一类重视正向电压的系列，适用于几乎没有施加反向电压的OR二极管。这样的使用方法时不会发生热失控现象。而像EP10HA03一类反向电流小的系列，在上面的示例中整体损耗得到了降低。这也与表中所描述的不易发生热失控有密切关系。

考虑热失控问题时，另一个重要的因素是器件本身的热阻特性。照片中所示的芯片固定不良的产品可能无法满足规定的热阻值。因而，使用在严格控制的制造工程下生产的产品较为安心。

如果温度上升时电路的工作变得不稳定，试着降低SBD的温度（例如喷涂冷却剂），如果能够使电路恢复稳定的话，

*降低施加在二极管上的反向电压

*降低所施加反向电压的负载

*改善冷却效果

*更换不容易发生热失控的SBD

请尝试以上措施后看一看效果。