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二极管，你真的搞懂了吗？

关于二极管话题，很多电源工程师工作中会遇到不同的问题。其实找到问题的根源，才能对症下药。下面给大家分享几篇不错的文章，供大家学习~

二极管使用时应注意哪些参数

二极管是我们平时做硬件经常会用到的基本元器件之一，那我们在使用时应该注意其哪些参数呢?二极管的基本原理和工作曲线虽然二极管的种类繁多，但是其工作原理相差不大，下面对二极管的原理做简要和工作曲线做简要介绍。

二极管最显著的特性便是正向导通，反向截止，且在正向导通时两端压降为0.2V-0.7V(根据二极管种类与型号的不同有所差异)。反向截止其实也是有条件的，否则二极管便会出现击穿。

通过上图的工作曲线可以看到：

在二极管的正向导通电压大于其典型导通电压时其流过的正向电流突然变大，呈现“导通”的状态；

反之，当二极管的反向电压低于最大反向电压PIV时，二极管呈现“截止”状态。

在二极管中的选型中我们一般要注意6个参数：

1.反向峰值电压（PIV）或稳压电压Vz

2.最大整流电流Iomax

3.反向漏电流Ir

4.响应速度（二极管导通及关断的时间）

5.最大正向导通压降

6.二极管功率

对以上六个参数进行逐一解释：

1.反向峰值电压（PIV）或稳压电压Vz

当二极管反向耐压超过反向耐压峰值时，二极管会体现为反向导通，也称为击穿，从上面的曲线可以看出，击穿后反向电流即使很大，二极管的反向压降也几乎不变。普通二极管在击穿后可能会损坏，而稳压二极管恰恰利用这个特性实现稳压……

原文链接 : /d/file/gt/2023-09/ek5r50taukk mosfet的体二极管可靠性探讨

SiC mosfet器件的体二极管是其组成的重要部分，其可可靠性对系统设计非常重要，本文通过重点分析一篇典型外文文献来说明SiC mosfet的体二极管的可靠性机理。

图1 SiC mosfet的体二极管可靠性典型文献

本篇文章来自于美国Ohio州立大学电气及计算机工程系，对理解SiC mosfet的体二极管的可靠性机理有很大帮助。

图2 文章摘要

文章摘要表明，在1700V耐压的4H-SiC MOSFET的漂移层由于存在堆垛缺陷，会导致内部体二极管的降级，也就是说在导通状态下有较差的载流性能，而在关断状态下具有较高的漏电流。文章主要分析在商业化的1700V的4H-SiC MOSFET上，体二极管的正向电流应力效应。经过测试，发现一些器件，在经过内部体二极管的正向应力测试后，显示出明显的降级。这些测试表明，器件中存在非常多的数量的BPDs（外延层基晶面错位），这些BPDs或许最初就存在于漂移层，或者他们被制成过程所引入，如常温离字注入过程等。

为了运行在高结温和大功率密度的应用上，SiC MOSFET，及JFET和IGBT，晶闸管等，在很大程度上改善了晶元生长技术，器件制成等。即使SiC MOSFET有制成技术的主要进步，单极型和双极型的SiC 器件，并未完全在高压大功率中使用，源于体二极管的降级。器件漂移层的BPDs导致堆垛缺陷，这会导致SiC MOSFET体二极管的降级。

内部的体二极管在正向偏置时，电子和空穴对在漂移层重组，这个重组过程提供了激活SF的能量，由于SF的存在，载流子的寿命和移动性会降低。重组导致的SF的影响，在于在体二极管的正向导通应力测试后，主载流子导通电流能力，以及正向阻断模式下的反向漏电流等。这一过程是在2007年基于10kV的SiC MOSFET展示过。

由于堆垛缺陷大小取决于漂移层厚度，那么，由于高压器件具有更厚的漂移层，所以，体二极管的降级更多的在高压器件上。BPDs最初来自于衬底，在外延层生长中形成，或者在随后的器件制造中产生。近年来，Stahlbush et al也报告了BPDs可以来自于高剂量铝离子注入过程产生。

通过以上堆垛缺陷的机理分析，本文的主要目的是基于商业化的1700V的SiC MOSFET上，通过实验来揭示堆垛缺陷如何影响主载流子导通和反向漏电流的性能。

图3 实验所需要的高压1700V器件

从所需要的器件上看，有平面型的器件，也有沟槽型器件，所有的测试都是基于以上器件。

本文涉及到的测试，主要包括三象限ID-VD特性，一象限ID-VD,ID-VG特性，正向阻断模式时的正向漏电流特性，均在常温下进行了测量。封装器件的I-V曲线测试是使用Keysight B1505A功率器件分析仪。为了实现正向偏置应力在体二极管上，10个器件串联在一起，体二极管正向偏置，如图4所示。

图4 体二极管正向应力实验电路图

直流电源电流设置为合适的电流等级。隔离DC/DC变换器和LDO用来给每一个器件以确保稳定的运行期间的VGS电压。

为了实现体二极管的正向偏置，负偏置电压应用到drain和source之间，一个-5V的偏置电压应用到门级去确保完全关断SiC MOSFET的通道。体二极管正向导通10小时, 跟随这个初始的应力，所有的测试重复进行。应力测试之后，在电气测试前，器件允许冷却到室温，这个过程重复20小时，和100小时。在体二极管的正向偏置应力期间，器件安装在散热片上，采用一个水冷却器保持MOSFET封装的case温度低于50C……

原文链接：/d/file/gt/2023-09/10atgwfq2nk Maximum Ratings”绝对最大额定值表格。

①、Peak Repetitive Peak Reverse Voltage：重复性峰值反向电压。这里最大能到40V。

②、RMS Reverse Voltage：反向有效值电压。反向电压的有效值不要超过28V，设计上这里要注意留余量，余量建议按80%设计，所以正负反接的电源，其电压不要超过 28 x 80% = 22.4V……

原文链接：/d/file/gt/2023-09/pijebmpvd1i 二次侧整流二极管&用于缓冲器的辅助开关二极管

电流谐振电路---自举二极管&二次侧整流二极管

PFC 电路--- 旁路二极管&升压二极管

静态特性：

● 正向压降，VF，正向电流，IF正向施加电压时流过的电流称为正向电流 IF。中频流过时的电压称为正向压降，VF。比较二极管的中频-VF特性时，流过相同量中频所需的VF越低，功率损耗越低，特性越好。VF具有负温度特性，因此温度越高，VF 越低。

● 反向电压，VR，反向漏电流，IR反向施加电压时流过的电流称为反向漏电流，IR。 IR 流动时的电压称为反向电压 VR。当反向施加电压时，会流过轻微的漏电流 IR。 IR较小的二极管功耗较小，可以防止热失控。IR具有正温度特性，因此温度越高，IR越高。

● 击穿电压，VZ当反向电压 VR 增加时，反向漏电流 IR 在一定电压下急剧增加。该电压称为击穿电压 VZ。击穿电压也称为齐纳电压……

原文链接：/d/file/gt/2023-09/gro2gwdigkv IEC 61000-4-2 Level4标准，IEC 61000-4-2标准是针对ESD的，对应国标GB/T 17626.2，但请注意，这也只是针对TVS IC，过这个标准，保证TVS不会损坏，被保护电路会不会损坏，还是需要看钳位电压。

IEC 61000-4-2 ESD空气和接触放电的四个等级TVS一般也会过IEC 61000-4-4(EFT)和IEC 61000-4-5(surge)标准，在TVS的数据手册里可以看到，EFT有的不给出，和ESD的测试方法不一样，在这里不展开。

5、根据被保护信号能承受的最大电压，在TLP曲线中选择合适的钳位电压。如下是一个TVS的钳位电压数据，有4个值，选型时，该看哪一个呢？

上面两个都是14V，因为TLP 16A 100ns和IEC 61000-4-2 ESD接触放电 8KV是有对等关系的，IEC等级和TLC的对照关系如下：

IEC 1-kV level = 2 A, 100 ns TLP pulseIEC 2-kV level = 4 A, 100 ns TLP pulseIEC 4-kV level = 8 A, 100 ns TLP pulseIEC 6-kV level = 12 A, 100 ns TLP pulseIEC 8-kV level = 16 A, 100 ns TLP pulse

下面两个Vc=8.3V和10V，测试的标准是IEC 61000-4-5，指定的浪涌波形是8/20us，指8us达到100%Ipp，20us后达到50%Ipp，所以看到，反向峰值电流Ipp为4A时的钳位电压是要比1A时的大的。

IEC 61000-4-5标准8/20us浪涌波形当两个TVS都都能过IEC 61000-4-2 8KV ESD时，在TLP曲线中，看16A电流对应的钳位电压，越低的代表这个TVS性能越好……

原文链接：/d/file/gt/2023-09/nofzoli0j00 APP（/d/file/gt/2023-09/ttqka20ceyg