选错低压直流转换二极管，烧毁IC的罪魁祸首！
品慧电子讯本篇文章借由一个损坏的例子开始，逐一排除损坏的原因，最后锁定了整流二极管。并展开了一系列的分析。希望大家在阅读过本篇文章之后能够对低压直流转换整流二极管选择有所了解。在对板子进行调试的过程中，大家有可能会遇到StepDown IC烧毁的问题。经过厂家的失效分析之后，结果很有可能是超过电压或者电流的定额而损坏。那么是什么原因导致了电路的损坏呢?在烧毁的板子中，IC的定额是40V，而电路是18-30V输入，在IC前面有一级射极跟随器，将输入电压钳位在30V，这里就和厂家的解释原因有些出入了。只好将跟随器的电压降低至15V，后面就再没有失效的情况。对比datasheet，输入电容、反馈电阻、继流二极管、滤波电感、输出电容，都没有什么问题，最终怀疑是继流二极管的正向导通问题。手册中推荐的是肖特基管，但是由于对肖特基管的耐压特性不放心，所以选用了100V的快恢复ES2B。上示波器观察发现，在BUCK中，开关管关闭时，二极管上的电压有一个很深的负尖峰。大概有几伏特的样子，受限于示波器的采样速率，不能完全观察此波形。但是从原理上讲，这个负尖峰+输入电压一同施加在开关管上极容易导致开关管过压烧毁。这个倒是同厂家的失效分析能对上。按照手册上面的推荐，改用肖特基二极管后，波形大大改良，基本上看不到负尖峰的存在。由于负尖峰出现在二极管从反向截止转入正向导通的转换过程中，按说应该属于“正向恢复”问题。但是除开CREE的SiC二极管中有“零正向恢复电压”与“零正向恢复电流”的描述，其他二极管对于正向问题均没有描述。重点来了，这里需要特别说明的是，本篇文章文章主要想提醒大家注意一个现象：PN节二极管和肖特基势垒二极管，在由反向阻断转为正向导通的一小段时间内，特性是不同的。这个现象可能会影响到开关管的耐压定额。因为是批量产品，所以用了两个手段，一个是降低跟随器的电压，从30V降低到15V，另一个是增加了RC吸收回路。二极管倒是维持ES2D没有更换。另外还有几百个板子没有加吸收，更换为SK34，电压同样降低到15V。目前两种更改都没有失效的案例。接下来我们再来谈谈PN结的正向导电问题。为什么正向会导电，为什么反向不导电?然后要知道载流子复合需要时间。所以，电源突然反向的时候，少数载流子不会突然消失。这时候可以发现：阻止二极管反向导电的势垒结不能阻止少数载流子(n型半导体中的空穴、p型半导体中的电子)越过势垒——这些越过势垒导电的少数载流子就形成了反向恢复电流。反向恢复时间实际上就是消耗掉少数载流子所需要的时间。反向恢复研究的比较深入。一般认为是少数载流子复合时间导致，根据这个说法可以很好的解释IGBT的拖尾、PN结二极管的反向恢复，肖特基势垒二极管的反向恢复时间近似为零，MOS关断速度等问题。所以反向恢复目前看来还没有什么争议。理论已经可以很好的解释客观现象了。并且依据理论的一些推论也在一些新式设计中得到了验证。肖特基二极管刚出现的时候，的确很多文章都说肖特基二极管的反向恢复时间为零。但现在似乎很少有人这样说了，相反有报到给出肖特基二极管的反向恢复时间。认为肖特基二极管反向恢复时间为零的理由是：肖特基二极管是多数载流子导电的，所以不存在反向恢复电流。但现在的研究认为，在过渡层中，会感应出少数载流子。
图1
图2上面两张图是来自ST的STTH810二极管，标出了两个参数，图1是tfr,正向回复时间，这个时间更长，居然达到了300ns之多。图2就是trr,也就是反向恢复时间， Tfr定义是在If下Vf降低到1.5Vfmax的时间，上面给出的Vfp是5.5V--这个相对600V的Vr来说倒是不算什么。就是不知道这个Vfp是否随Vr递减。如果对于20V的管子来说，5.5V的Vfp就已经很高了。正向，不会增加二极管本身的电压应力，但是会增加开关管的应力。所以需要用吸收电路或者提高开关管定额。
