快恢复二极管与肖特基二极管的异同点解析

在电力电子和开关电源设计中，快恢复二极管和肖特基二极管是两类高频应用中的核心器件。尽管两者均用于整流和开关场景，但其工作原理、性能特点及适用场景存在显著差异。

一、结构差异

快恢复二极管（FRD）

结构基础：基于传统的PN结半导体结构，通过优化掺杂工艺和载流子寿命控制，缩短反向恢复时间（trr）。

材料：通常采用硅（Si）材料，部分高压型号使用碳化硅（SiC）或砷化镓（GaAs）。

肖特基二极管（SBD）

结构基础：利用金属-半导体接触形成的肖特基势垒，而非PN结。金属端（如钼、铂）与N型半导体结合，形成单向导电特性。

材料：常用硅或砷化镓，近年氮化镓（GaN）肖特基二极管逐渐应用于高频场景。

二、关键性能参数对比

参数快恢复二极管（FRD）肖特基二极管（SBD）

正向压降（VF）较高（0.8-1.5V）极低（0.3-0.6V）

反向恢复时间短（50ns-200ns）几乎为零（无少数载流子存储效应）

反向耐压（VR）高（可达数kV）低（通常<200V）

反向漏电流较小较大（对温度敏感）

开关损耗较高（受trr影响）极低

三、应用场景差异

快恢复二极管（FRD）

适用场景：

高频开关电路：如开关电源（SMPS）、光伏逆变器中的续流二极管。

高压场景：高压电源、电机驱动电路（如IGBT模块的配套二极管）。

典型案例：

在Boost升压电路中，FRD用于阻断高频反向电流，耐压需高于输入峰值电压。

肖特基二极管（SBD）

适用场景：

低压大电流：如DC-DC转换器、同步整流电路。

高频低损耗：射频电路、信号检波、笔记本电脑电源适配器。

典型案例：

在同步Buck电路中，SBD并联MOSFET用于降低导通损耗，VF低可减少发热。

四、核心共同点

高频特性：两者均适用于高频场景，但实现方式不同——FRD通过缩短载流子复合时间，SBD通过消除少数载流子存储效应。

续流功能：在开关电路中均用于续流，防止电感电流突变损坏器件。

五、选型建议

电压与效率权衡：

高压场景（>200V）：优先选择FRD（如RURG3060）。

低压场景（<100V）：选用SBD（如SS34），可显著降低导通损耗。

温度管理：

SBD反向漏电流随温度升高急剧增加，高温环境下需谨慎使用；FRD漏电流较小，适合高温高压环境。

成本考量：

SBD因金属工艺复杂，成本通常高于同规格FRD，需根据系统预算平衡性能需求。

总之，快恢复二极管和肖特基二极管虽同为高频开关器件，但结构差异导致其性能参数与应用场景显著不同：

FRD以高耐压和可控反向恢复时间见长，适用于高压、高可靠性场景；

SBD以超低正向压降和零反向恢复时间为核心优势，是低压高效系统的首选。

工程师需根据实际电路需求（电压、频率、损耗预算）合理选择，必要时可通过混合使用（如高压侧FRD+低压侧SBD）优化系统效率。