书摘：肖特基二极管的应用

1.内容

汽车电子设计专栏---有源器件

2.目录

目录

第三部分：有源器件

第一章：二极管

1介绍

2二极管技术规格

2.1二极管电路符号

2.2二极管额定参数

3硅二极管结构

4二极管PN结

5二极管偏置

5.1二极管正向偏置

5.2二极管反向偏置

6半导体制造技术

6.1硅的制备

6.2半导体加工

7肖特基二极管

7.1肖特基二极管技术与结构

7.2肖特基二极管的基本特性

7.3肖特基二极管的优缺点

7.4肖特基二极管的应用

7.5肖特基二极管整流器设计注意事项

8齐纳二极管

8.1齐纳二极管基础知识

8.2齐纳二极管结构

8.3齐纳二极管原理与操作

8.4齐纳二极管的应用

8.5钳位齐纳管

9.激光二极管

9.1激光二极管概述

9.2激光二极管基础知识

9.3激光二极管类型

9.4激光二极管结构

9.5激光二极管操作

9.6控制激光二极管

10隧道二极管

10.1隧道二极管的特性

10.2隧道二极管的应用

10.3隧道二极管的历史

10.4隧道二极管的优点和缺点

11发光二极管

11.1辐射能发射原理

11.2LED中的辐射能发射

11.3电致发光LED

11.4LED的原理图符号

11.5发光二极管操作

11.6电路中的多个LED

11.7用交流电驱动LED

11.8LED的典型规格

11.9LED相较于白炽灯泡的优点

11.10LED的缺点

11.11LED和不同照明的效率和寿命

11.12LED的历史

12光电二极管

12.1光电二极管工作原理

12.2光电二极管结构

12.3光电二极管操作

12.4光电二极管材料

13变容二极管或变容二极管

14快速二极管

14.1阶跃恢复二极管结构

14.2阶跃恢复二极管操作

15PIN二极管

15.1PIN二极管结构

15.2PIN二极管特性

15.3PIN二极管用途及优点

15.3PIN二极管特性

15.4总结

16崩越二极管

17甘恩二极管

18肖克利二极管

19恒流二极管

20碳化硅二极管

21聚合物二极管

22PIN光电二极管

第二章：晶闸管和双向可控硅

1.晶闸管

1.1晶闸管应用

1.2晶闸管发现

1.3晶闸管工作原理

1.4晶闸管符号和基础知识

1.5晶闸管电路和设计注意事项

1.6晶闸管规格

1.7其他类型的晶闸管或可控硅

2.晶闸管结构与制造

2.1晶闸管/可控硅基本结构

2.2晶闸管/可控硅材料

2.3晶闸管半导体结构和制造

2.4非对称晶闸管/可控硅结构

3.晶闸管/可控硅工作原理

3.1晶闸管操作：基础知识

3.2晶闸管/可控硅的基本结构

3.3晶闸管的等效电路

4.栅极关断晶闸管

4.1栅极关断晶闸管

4.2栅极可关断晶闸管结构

4.3栅极关断晶闸管操作

5.三端双向可控硅

5.1双向可控硅基础知识

5.2三端双向可控硅符号

5.3三端双向可控硅开关工作原理

5.4双向可控硅应用

5.5使用三端双向可控硅开关

5.6双向可控硅电路示例

5.7双向可控硅电路和设计注意事项：

5.8三端双向可控硅规格

5.9.了解Triac规格和数据表参数

6.双向开关二极管操作应用电路

6.1双向开关二极管符号

6.2双向开关二极管操作

6.3双向可控硅结构

6.4 DIAC应用

7.晶闸管和双向可控硅

7.1晶闸管与双向可控硅

7.2触发特征

7.3误触发

7.4导通

7.5开启

4.2.7缓冲

第三章：双极晶体管

1.双极晶体管

2晶体管的制造过程

2.1合金扩散晶体管

2.2硅平面晶体管

3双极结型晶体管（BJT）的工作原理

3.1掺杂

3.2BJT层

3.3双极晶体管包含两种类型的半导体材料

4双极结型晶体管(BJT)作为开关

4.1使用BJT作为开关：示例

4.2截止与饱和晶体管

4.3用晶体管来控制电流

4.4太阳能电池用作光传感器

5电流增益

5.1BJT传输特性

5.2BJT输入特性

5.3BJT输出特性

5.4BJT互感特性

第四章：结型场效应晶体管

1场效应晶体管

2.JFET的结构

3结型场效应晶体管的种类

3.1N沟道JFET

3.2P沟道JFET

4.JFET结构

5.夹断电压

6JFET的VI特性曲线

7跨导方程

8总结

第五章：场效应晶体管MOSFET

1.MOSFET类型

1.1N沟道MOSFET

1.2P沟道MOSFET

2低功率MOSFET

3功率MOSFET

4栅极驱动阻抗

5开关速度

6导通电阻

7.功率MOSFET基础知识

第六章：IGBT

1.IGBT绝缘栅双极晶体管

2.IGBT的历史与发展

3.IGBT，绝缘栅双极晶体管基础知识

3.1IGBT电路符号

3.2IGBT物理结构

4.IGBT的优缺点

4.1IGBT的优点

4.2IGBT的缺点

4.3IGBT的总结

5.IGBT应用

6.IGBT类型

7.IGBT的VI特性

8.IGBT 封装

9.IGBT工作原理

3.《汽车电子设计---有源器件》

电子书自序

书籍封面

电子书书摘

汽车电子设计专栏---有源器件篇

肖特基二极管技术在高速计算机电路中得到了广泛的应用，其中快速开关时间相当于高速能力，而低正向压降相当于传导时的低功耗。

工作在100kHz的开关稳压电源不能使用传统的硅二极管作为整流器，因为它们的开关速度很慢当施加到二极管的信号从正向偏压变为反向偏压时，导通会持续很短的时间，同时载流子被扫出耗尽区仅在此反向恢复时间（trr）到期后才停止传导，肖特基二极管的反向恢复时间较短。

无论开关速度如何，硅二极管的0.7V正向压降都会导致低压电源的效率低下。这在10V电源中不是问题，在1V电源中，0.7V压降是输出的主要部分。一种解决方案是使用具有较低正向压降的肖特基功率二极管。

半导体PN结不是唯一显示整流特性的结构。金属-半导体结也具有整流特性。使用此特性的器件称为肖特基二极管。如表4.1所示，可以总结出传统的PN硅二极管和硅肖特基二极管之间的重要区别。

肖特基二极管主要用于其低正向电压降或高速电路应用中。此类型的特征主要体现在三个应用领域：

高速开关和通用信号；

射频和微波混合器；

高效整流器。

参数

符号

硅二极管

肖特基二极管

碳化硅

正向电流

IF

范围非常大

范围很大

范围很大

正向电压

VF

0.6到1V

0.2到0.6V

1到1.5V

反向电流

IR

低漏电流

漏电流中到高

(取决于VF和Tj)

不太依赖于Tj

反向击穿电压

VR

范围广(100V到+2000V)

低(<100V)，范围通常为30–100V

100V到+1000V

反向恢复充电

Qs

约1nC到几uC

约为0

约为0

反向恢复时间

Trr

10ns到几ps

非常快,因为Qs约为0

非常快,因为Qc约为0

极间电容

Cd

约1pF到几nF

相等或更低

Vr的非线性函数

结温

Tj

约150到200℃

约100到150℃

200到250℃

表：二极管参数对比

通用用途

小信号肖特基二极管可与常规二极管用于相同的应用，也可用于较低VF或高开关速度的至关重要的应用。尽管VF和VBR的值不同，但V/I特性的形状相同。VF的温度系数随IF的变化更大，在mA级时约为1mV/℃。泄漏电流比典型的PN结高出一个数量级，并且显示出相同的指数温度依赖性。肖特基二极管比传统的二极管更昂贵，这限制了它们的广泛应用。

射频混频器

对于射频应用，肖特基二极管几乎是混频器电路的理想零件，其中故意引入了非线性，以便提取施加到其输入端的两个频率之间的频差。肖特基的高速，低噪声和大信号处理能力使其特别适合于宽带混频器。它们的最早应用是在该领域，并且有一系列针对应用途的型号。

图：双平衡混频器电路经常使用肖特基二极管

整流器

肖特基整流器的最大增长领域是开关电源的输出级。用于为计算机电路供电的中至高电流的3.3V或5V输出开关应用有着巨大的市场，趋势是效率越来越高，开关速度越来越快，肖特基非常适合这种开关。在较高的电流下，常规整流器的正向电压可能接近1V，因此仅二极管就损失了5V开关总功率的20％，0.5V的肖特基VF会将其削减10％。同时，缺乏反向恢复机制使其对高速应用友好，而在如此低的输出电压下低VBR限制也不再是障碍。肖特基的较高单位成本可通过减少零件数量来补偿。

太阳能电池应用

太阳能电池通常连接到可充电电池，通常是铅酸电池，因为一天 24 小时都需要电力，而且太阳并不总是可用。太阳能电池不喜欢反向充电，因此需要与太阳能电池串联一个二极管。任何电压降都会导致效率降低，因此需要使用低压降二极管。与其他应用一样，肖特基二极管的低压降特别有用，因此它们是该应用中最受欢迎的二极管形式。

钳位

肖特基势垒二极管也可用作晶体管电路中的钳位二极管，以在用作开关时加速操作。多年前，它们在此应用中得到广泛应用，成为 74LS（低功率肖特基）和 74S（肖特基）逻辑电路系列的关键元件。当以这种方式使用时，肖特基二极管被插入到驱动晶体管的集电极和基极之间，起到钳位的作用。为了产生低电平或逻辑“0”输出，晶体管被硬驱动，在这种情况下，二极管中的基极集电极结正向偏置。当存在肖特基二极管时，这会占用大部分电流，并允许晶体管的关断时间大大减少，从而提高电路的速度。

图：具有肖特基二极管钳位的 NPN晶体管

肖特基二极管或肖特基势垒二极管用于许多应用。它的不寻常之处在于它既用于非常低功率的信号检测，也用于高功率整流。肖特基二极管的特性使其适用于光谱的两端。

肖特基二极管也用于从光电二极管到 MOS的许多其他器件。通过这种方式，这种形式的二极管不仅以其分立形式在许多电路中得到应用，而且它也是许多其他组件和技术的重要组成部分。

汽车电子工程知识体系简介

近年来，汽车电子占整车价值的比重越来越高，由2000年的15%到2020年的50%，同时，电子控制越发复杂化，各种功能并不是独立运转，而是与其他系统相互配合，因此电子模块的标准化和可复用性越发重要。今后，这种发展趋势必将越发明显。但是，现在的系统功能极其复杂，单一技术人员难以详细掌握所有的电子模块，全面理解汽车电子技术更是不容易。因此，作者深感行业之痛，不以为陋，自高奋勇将汽车电子工程知识体系及其中使用的重要技术编辑成书，旨在帮助技术人员分类学习汽车电子工程知识，掌握重要技术的原理，全面理解电子系统，并思考今后发展的趋势及技术方法。

内容简介

汽车电子可以涵盖很多主题，可以任选几个主题进行杂揉，但作者没有选这条路，因为作者知道万变不离其宗。因此作者直取本源，《汽车电子硬件设计（电路篇）》直接将汽车电子控制器（ECU）分解为通用电子模块电路，详细解析了过压保护模块电路、防反模块电路、电源监控电路、CAN模块电路、LIN模块电路和和电源模块电路、输入/输出处理电路和主控单元模块等模块，通过大量的插图和数据表，叙述简明扼要，内容丰富详细，专业性强。

同时，作者还规划了《汽车电子硬件设计（电路篇）》的姊妹篇《汽车电子硬件设计（器件篇）》和《汽车电子硬件设计（线路篇）》。《汽车电子硬件设计（器件篇）》主要介绍汽车电子中的常用器件，如：连接器，继电器，电阻，电容，模拟芯片，数字芯片，收发器等的设计要点和注意事项，以及原理和工艺。《汽车电子硬件设计（线路篇）》主要介绍汽车电子中原理图设计，PCB设计，可制造性设计，可测试性设计等。

通过本专栏，你会得到：

1、彩图，原版内容

2、先睹为快