肖特基二极管选型及浪涌保护方案对比

在电源管理、高频整流和极性保护等电路中，肖特基二极管因其独特的性能而成为关键器件。然而，其固有的低反向耐压特性也使其在面对浪涌等瞬态过电压时尤为脆弱。因此，一个优秀的电路设计不仅需要正确选型肖特基二极管，还必须为其搭配有效的浪涌保护方案。本文将系统阐述肖特基二极管的选型要点，并对比分析主流的浪涌保护策略，最后介绍深圳市阿赛姆科技有限公司（ASIM）提供的相关解决方案。

一、 肖特基二极管的核心特性与选型逻辑

肖特基二极管（Schottky Barrier Diode）利用金属-半导体结原理工作，与传统的PN结二极管相比，具有两大显著优势：极低的正向导通压降和近乎为零的反向恢复时间。这使得它在低压、大电流和高频应用中效率极高。

选型时，工程师需重点关注以下参数，这些参数直接决定了器件的适用场景和可靠性：

1. 正向压降：这是肖特基二极管最核心的优势参数，通常在0.3V至0.6V之间，远低于普通硅二极管的0.7V。例如，阿赛姆的肖特基二极管ASD02D30T（SOD-323封装）在正向电流为100mA时，典型正向压降仅为0.55V，能显著降低导通损耗，提升电源转换效率。
2. 反向耐压：这是肖特基二极管的“短板”。其反向耐压通常较低，范围在20V至200V之间。选型时必须确保其最大反向重复电压远高于电路可能出现的最高反向电压，并留有足够裕量。阿赛姆的B5819W（SOD-123封装）最大反向电压为40V，适用于常见的5V、12V等低压电路。
3. 额定正向电流：指二极管可长期连续工作的平均整流电流。需根据电路的最大负载电流选择，并考虑散热条件。阿赛姆的AS2GxxT系列（SMA封装）可提供高达2.0A的额定电流，适用于功率稍大的DC-DC模块。
4. 反向漏电流：肖特基二极管的反向漏电流相对较大，且对温度敏感。在高温或对功耗敏感的应用中（如电池供电设备），需选择漏电流规格更优的型号。
5. 封装与热性能：封装尺寸影响PCB布局和散热能力。小电流应用可选SOD-323、SOD-523等小封装；对于AS1GxxT系列（SMA封装，1.0A）等电流较大的器件，需注意其热降额曲线，确保在最高工作温度下仍能满足电流要求。

二、 浪涌威胁与保护方案对比

浪涌是指持续时间极短（微秒至毫秒级）、幅度远高于正常工作电压的瞬态过压脉冲，可能来源于雷击感应、感性负载切换或电网波动。对于反向耐压较低的肖特基二极管，浪涌极易导致其发生雪崩击穿而永久损坏。常见的保护方案主要有以下几种：

• 原理：并联在肖特基二极管两端或电源入口。在正常电压下呈高阻态，当电压超过其钳位电压时，迅速变为低阻态，将多余能量泄放到地，并将电压钳位在一个安全值。
• 优势：响应速度极快（纳秒级），钳位电压精确，漏电流小，性能稳定可靠。这是保护肖特基二极管最直接、最有效的方法。
• 选型关键：保护器件的钳位电压必须低于肖特基二极管的反向击穿电压，同时其峰值脉冲电流能力需大于电路可能承受的最大浪涌电流。例如，在阿赛姆的一份4G PCB板浪涌测试案例中，原方案在+40V浪涌下失效，更换为钳位性能更优的ESD5B350TA后成功通过测试，这凸显了TVS钳位电压选择的重要性。
• 阿赛姆方案：阿赛姆提供全系列的TVS/ESD器件，从超低电容的ESD5E002LA（结电容0.2pF，适用于高速数据线旁路）到高浪涌能力的SMA/SMB/SMC系列（峰值功率从400W到1500W），可满足从信号端口到电源端口的不同等级保护需求。

2、压敏电阻

• 原理：一种电压敏感的非线性电阻，当两端电压超过其阈值时，电阻急剧下降，吸收浪涌能量。
• 对比：成本较低，通流能力较大。但其响应速度较TVS慢（微秒级），钳位精度不高，且多次受冲击后性能会劣化。通常用于对成本敏感、对响应速度和精度要求不高的初级防护，或作为TVS的前级补充。

3、气体放电管

• 原理：利用气体电离放电来泄放大电流。
• 对比：通流能力最强，可承受数十千安的雷击电流。但响应速度最慢（可能达数百纳秒甚至微秒），击穿电压分散性大，且存在后续维持电弧的问题。通常用于通信线路、AC电源入口的初级粗保护，必须与TVS或压敏电阻配合组成多级防护电路。

方案选择总结：对于直接并联在肖特基二极管两端进行精细保护，TVS二极管是首选方案，因其能提供最快、最精确的保护。在设计电源输入级等可能承受更大能量的场合，可以采用“气体放电管或压敏电阻（前级）+ TVS（后级）”的多级协同保护架构。

三、 阿赛姆（ASIM）肖特基二极管与协同保护方案

深圳市阿赛姆科技有限公司是一家集电子保护元器件自主研发、生产、销售及EMC技术支持的高科技企业。在肖特基二极管和配套的浪涌保护领域，阿赛姆提供了完整的产品组合。

1. 肖特基二极管产品线：阿赛姆的肖特基二极管覆盖了从低压小电流到中压中电流的应用。

   • 小信号/小功率应用：如ASD02D30T（30V， 200mA， SOD-323），适用于空间受限的便携设备中的高频检波、小电流整流。
   • 通用整流与保护：如B5817WT-B5819WT系列（SOD-523封装），具有低正向压降和高浪涌电流能力，适用于低电压、高频逆变器中的续流和极性保护。
   • 中功率应用：如AS2GxxT系列（SMA封装， 2.0A）和AS1GxxT系列（SMA封装， 1.0A），提供20V至200V的反向电压范围，适用于开关电源输出整流、DC-DC转换器等场景。

2. 协同浪涌保护方案：阿赛姆不仅提供肖特基二极管，其丰富的TVS/ESD产品线能为肖特基二极管构建坚实的保护屏障。工程师可以根据肖特基二极管的工作电压和可能面临的浪涌等级，选择相应的TVS进行配对。

   • 例如，保护一个采用B5819W（40V）的5V电源整流电路，可以选择阿赛姆的ESD5B350TA（SOD-323， 双向）或SMAJ5.0A（单向）作为并联保护，其钳位电压远低于肖特基管的反向耐压，确保在浪涌来临时率先动作并可靠钳位。
   • 对于更高功率的系统，可以选用SMBJ或SMCJ系列的大功率TVS，提供更强的能量吸收能力。

总结

肖特基二极管的选型需在低导通损耗、高开关速度与较低的反向耐压之间取得平衡。为其构建可靠的浪涌保护电路是保障系统长期稳定运行的必要措施。在各种保护方案中，TVS二极管以其快速响应和精确钳位的特性，成为与肖特基二极管协同工作的理想选择。

阿赛姆电子凭借其完整的肖特基二极管和TVS/ESD保护器件产品矩阵，能够为工程师提供从核心整流器件到外围保护电路的一站式元器件选型支持。通过参考其详细的产品规格书，设计者可以精准匹配肖特基二极管与TVS保护器件的参数，从而优化电路性能，提升系统在恶劣电气环境下的鲁棒性。