肖特基二极管——开关电源中的整流高手

在电源特别是高频开关电源中，肖特基二极管是不可缺少的整流高手，几乎每个电源设计工程师都不可避免要接触肖特基二极管。肖特基二极管是由金属与半导体接触形成的势垒层为基础制成的二极管，也可称为肖特基势垒二极管，属于金属半导体结型二极管。作为一种低功耗、超高速半导体器件，其主要特点是正向导通压降小，反向恢复时间短和开关损耗小，因此广泛应用在变频器、开关电源、模块电源、驱动电路等场合，作为整流二极管、保护二极管、续流二极管等领域，在微波通信等电路中亦可作为整流二极管、小信号检波二极管使用。

随着技术的不断发展，肖特基二极管技术也在不断演进，由于肖特基二极管的结构及特点使其适合于在低压、大电流输出等场合用作高频整流，这就使得肖特基二极管特别适合现在主流的开关电源中的整流功能。除此之外，它在高频率下用于检波和混频，在高速逻辑电路中用作箝位，此外在IC中也常使用肖特基二极管。

开关电源由于体积小，重量轻，效率高，几乎在所有电子设备中得到广泛应用。其中小巧轻薄的趋势要求肖特基二极管的尺寸也尽可能压缩到极致。另一方面开关电源同时要求向低噪音和低能耗方向发展，这就对肖特基二极管的各类参数提出更高的要求。在肖特基二极管的选型中，主要考虑导通压降、反向饱和漏电流、额定电流、最大浪涌电流、最大反向峰值电压、最大直流反向电压、最高工作频率、反向恢复时间、最大耗散功率等参数。

 这一年来的疫情，促使网络设备和服务器市场迎来前所未有的机遇，而碳中和战略的推进则更加速了对电源系统更小体积和更低功耗的追求。另一方面，传统的服务器和网络设备等工业设备越来越多的向着48V供电系统转变，从而能够更好地降低系统损耗。这就对传统的肖特基二极管提出了全新的挑战。越来越多的新产品需要在满足小尺寸和低功耗的同时，适应48V系统的应用要求，比如东芝发布的60V肖特基势垒二极管CUHS15F60及CUHS20F60系列产品，具有低正向电压并侧重于正向电压和反向电流之间的平衡应用需要。新产品采用了US2H封装在实现体积更小（2.5 mm×1.4 mm×0.6 mm（典型值））的前提下，还具有低热阻的特性，小巧紧凑型贴片式封装适宜高密度电路板装配的封装可满足市场对更小、更薄器件的需求。

图1 应用电路示例

图2 新旧产品的特性曲线对比

新产品CUHS20F60拥有0.41V^[1]的低正向电压（典型值）比现型号CUHS10F60还要低约27％，低正向电压有助于电源效率的提高，并有助于提高导通状态下的效率，非常适合在服务器和网络设备及工业设备的电源中进行整流和防反向电流等电路功能。虽然CUHS20F60采用了新的封装工艺降低了器件尺寸并减少了电路板上的装配尺寸，但同时还确保了该产品具有优秀的散热功能，易于系统的散热设计。

由于市场所需的电源性能随输出电压、输出电流和工作频率的不同而相应的不同，需要根据不同的使用条件来选择用于整流电流的SBD。因此除了上述两款低正向电压的产品，东芝半导体还特别针对超低正向电压需求应用提供两个新的型号CUHS15S60和CUHS20S60，确保用户根据实际需要，有更多产品可供选择。

东芝半导体作为全球功率器件的领导者，紧跟客户的设计新需求，提供高性能高能效且具有超小尺寸的肖特基二极管，满足客户的不同设计需要，帮助客户共同构建高能效且轻薄小巧的电源系统。