肖特基与普通二极管在DC-DC中的对比
2025-06-03 13:51:18
晨欣小编
肖特基二极管是一种金属-半导体结二极管,不同于传统的PN结结构,它通过金属(如钼、铝)与N型半导体形成势垒,具有极快的开关速度与极低的正向压降。
主要特性:
正向压降低(0.15V~0.45V)
开关速度极快(皮秒级)
无少数载流子存储效应
反向漏电流相对较大
工作温度有限(多为<150°C)
普通二极管通常为硅PN结器件,具有明显的开通与关断过程,其特性由多数与少数载流子共同决定。
正向压降高(一般为0.7V)
恢复时间较慢(几十纳秒以上)
少数载流子恢复效应导致反向恢复电流
反向耐压高
漏电流小,热稳定性好
性能参数
肖特基二极管
普通二极管
正向压降(Vf)
0.2V~0.4V
0.6V~0.7V
反向恢复时间(trr)
极快(<5ns,甚至<1ns)
慢(几十ns到上百ns)
反向恢复电流(Irr)
几乎为0
明显
开关速度
快速
慢
漏电流
较大
极小
反向耐压
低(常见为20V~100V)
高(可达600V以上)
热稳定性
一般
较好
成本
相对高
相对低
三、在DC-DC变换器中的关键作用
在非同步Buck、Boost、Buck-Boost、Flyback等DC-DC拓扑中,二极管通常充当续流二极管(freewheeling diode),用于在主开关关闭后提供电感续流路径,其特性对电源效率与电磁干扰有重要影响。
肖特基低正向压降 → 减少导通损耗 → 提升转换效率
普通二极管正向压降高 → 导致功率浪费,特别是在低压大电流应用中影响更显著
例如,在5V输出、10A负载情况下:
使用肖特基:功耗 ≈ 0.35V × 10A = 3.5W
使用普通二极管:功耗 ≈ 0.7V × 10A = 7W
普通二极管因反向恢复时间长 → 会产生较大的di/dt,带来EMI问题
肖特基反向恢复近似为0 → EMI更低,适用于EMC要求高的场合
随着DC-DC频率由数十kHz向数百kHz甚至MHz级提升:
肖特基因无载流子恢复,适用于高频场合
普通二极管因反向恢复时间限制,不适用于>100kHz频率以上电路
应用场合
推荐器件
高频(>200kHz)DC-DC
肖特基
低压输出(如5V、3.3V)
肖特基(效率提升显著)
大电流输出(>5A)
肖特基(减小发热)
高压输入(>200V)
普通二极管(反向耐压更高)
成本敏感、频率低的场合
工业级温度或高温场合
普通二极管(热稳定性好)
汽车电子(需要AEC-Q认证)
看具体型号,部分肖特基已通过车规认证
五、技术选型建议
肖特基在输出电压较低时优势明显
输出电压越低,Vf所占比例越大,使用肖特基可显著提高效率
肖特基一般适用于<100V输入/输出的DC-DC场合
若需更高耐压(如600V),需选超快恢复二极管(FRD)或SiC二极管
肖特基在高温下漏电流增加明显,可能影响待机功耗与效率
特别在待机功耗严格的应用中(如IoT、智能终端)需谨慎评估
肖特基虽压降低,但漏电带来额外损耗,热管理同样不可忽视
必须搭配合适的PCB散热铜皮或外加散热片
介于肖特基与普通二极管之间,具备高压、高频特性
适用于成本与性能折中场景
更高频率、更高效率、更高温度适应能力
常用于工业、服务器、EV快充等领域
成本仍高,但正逐步普及
替代传统二极管,提高效率
高端DC-DC(同步Buck)常用
适合大电流、低压应用场景
肖特基与普通二极管在DC-DC电路中的作用不可替代,但适用场景与设计目标各有不同。前者在高频、低压、大电流应用中展现出压倒性优势,后者则在高压、高温、低频以及成本敏感型设计中依旧保有市场。
正确的器件选型应综合考虑:
电路工作频率
输入/输出电压等级
负载电流大小
成本/温度/体积等系统指标
只有在科学权衡的基础上选择合适的二极管类型,才能实现DC-DC电源在效率、可靠性和EMI控制方面的最优设计。
X05A20L18T
P6SMBF39A
25121WF1332T4E
RTT012R21FTH
DMP2100U-7
SUP53P06-20-E3
GRM033R11A122MA01
PT0402JR-070R27L
CC0805KRX7R9BB333
TCRG1005(0402)L1960BT25PPM
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