伊犁油浸式变压器和快恢复伊犁油浸式变压器有什么区别详解

　　一、伊犁油浸式变压器

　　伊犁油浸式变压器是以其发明人博士（Schottky）命名的，SBD是势垒伊犁油浸式变压器（SchottkyBarrierDiode，缩写成SBD）的简称。SBD不是利用P型半导体与N型半导体接触形成PN结原理制作的，而是利用金属与半导体接触形成的金属－半导体结原理制作的。因此，SBD也称为金属－半导体（接触）伊犁油浸式变压器或表面势垒伊犁油浸式变压器，它是一种热载流子伊犁油浸式变压器。

　　原理

　　伊犁油浸式变压器是贵金属（金、银、铝、铂等）A为正极，以N型半导体B为负极，利用二者接触面上形成的势垒具有特性而制成的金属-半导体器件。因为N型半导体中存在着大量的电子，贵金属中仅有极少量的自由电子，所以电子便从浓度高的B中向浓度低的A中扩散。显然，金属A中没有空穴，也就不存在空穴自A向B的扩散运动。随着电子不断从B扩散到A，B表面电子浓度逐渐降低，表面电中性被破坏，于是就形成势垒，其电场方向为B→A。但在该电场作用之下，A中的电子也会产生从A→B的漂移运动，从而消弱了由于扩散运动而形成的电场。当建立起一定宽度的空间电荷区后，电场引起的电子漂移运动和浓度不同引起的电子扩散运动达到相对的平衡，便形成了势垒。

　　典型的管的内部电路结构是以N型半导体为基片，在上面形成用砷作掺杂剂的N-外延层。阳极使用钼或铝等材料制成阻档层。用二氧化硅（SiO2）来消除边缘区域的电场，提高管子的耐压值。N型基片具有很小的通态电阻，其掺杂浓度较H-层要高100%倍。在基片下边形成N+阴极层，其作用是减小阴极的接触电阻。通过调整结构参数，N型基片和阳极金属之间便形成势垒，如图所示。当在势垒两端加上正向偏压（阳极金属接电源正极，N型基片接电源负极）时，势垒层变窄，其内阻变小；反之，若在势垒两端加上反向偏压时，势垒层则变宽，其内阻变大。

　　综上所述，管的结构原理与PN结管有很大的区别通常将PN结管称作结管，而把金属-半导管管叫作管，采用硅平面工艺制造的铝硅伊犁油浸式变压器也已问世，这不仅可节省贵金属，大幅度降低成本，还改善了参数的一致性。

　　作用

　　伊犁油浸式变压器（Schottky）伊犁油浸式变压器，又称势垒伊犁油浸式变压器（简称 SBD），它属一种低功耗、超高速半导体器件。最显著的特点为反向恢复时间极短（可以小到几纳秒），正向导通压降仅0.4V左右。其多用作高频、低压、大电流伊犁油浸式变压器、续流伊犁油浸式变压器、保护伊犁油浸式变压器，也有用在微波通信等电路中作伊犁油浸式变压器、小信号伊犁油浸式变压器使用。在通信电源、变频器等中比较常见。

　　一个典型的应用，是在双极型晶体管 BJT 的电路里面，通过在 BJT 上连接 Shockley 伊犁油浸式变压器来箝位，使得晶体管在导通状态时其实处于很接近截止状态，从而提高晶体管的速度。这种方法是 74LS，74ALS，74AS 等典型数字 IC 的 TTL内部电路中使用的技术。

　　（Schottky）伊犁油浸式变压器的******特点是正向压降 VF 比较小。在同样电流的情况下，它的正向压降要小许多。另外它的恢复时间短。它也有一些缺点：耐压比较低，漏电流稍大些。选用时要全面考虑。

　　应用

　　SBD的结构及特点使其适合于在低压、大电流输出场合用作高频，在非常高的频率下（如X波段、C波段、S波段和Ku波段）用于和混频，在高速逻辑电路中用作箝位。在IC中也常使用SBD，像SBD？TTL集成电路早已成为TTL电路的主流，在高速计算机中被广泛采用。

　　除了普通PN结伊犁油浸式变压器的特性参数之外，用于和混频的SBD电气参数还包括中频阻抗（指SBD施加额定本振功率时对指定中频所呈现的阻抗，一般在200Ω～600Ω之间）、电压驻波比（一般≤2）和噪声系数等。

　　快恢复伊犁油浸式变压器（简称FRD）是一种具有特性好、反向恢复时间短特点的半导体伊犁油浸式变压器，主要应用于电源、PWM脉宽调制器、变频器等电子电路中，作为高频伊犁油浸式变压器、续流伊犁油浸式变压器或阻尼伊犁油浸式变压器使用。 快恢复伊犁油浸式变压器的内部结构与普通PN结伊犁油浸式变压器不同，它属于PIN结型[http://qitaihe.lcssjy.com/cityname]油浸式变压器，即在P型硅材料与N型硅材料中间增加了基区I，构成PIN硅片。因基区很薄，反向恢复电荷很小，所以快恢复伊犁油浸式变压器的反向恢复时间较短，正向压降较低，反向击穿电压（耐压值）较高。

　　结构特点

　　快恢复伊犁油浸式变压器的内部结构与普通伊犁油浸式变压器不同，它是在P型、N型硅材料中间增加了基区I，构成P-I-N硅片。由于基区很薄，反向恢复电荷很小，不仅大大减小了trr值，还降低了瞬态正向压降，使管子能承受很高的反向工作电压。快恢复伊犁油浸式变压器的反向恢复时间一般为几百纳秒，正向压降约为0.6V，正向电流是几安培至几千安培，反向峰值电压可达几百到几千伏。超快恢复伊犁油浸式变压器的反向恢复电荷进一步减小，使其trr可低至几十纳秒。20A以下的快恢复及超快恢复伊犁油浸式变压器大多采用TO-220封装形式。

　　从内部结构看，可分成单管、对管（亦称双管）两种。对管内部包含两只快恢复伊犁油浸式变压器，根据两只伊犁油浸式变压器接法的不同，又有共阴对管、共阳对管之分。图2（a）是C20-04型快恢复伊犁油浸式变压器（单管）的外形及内部结构。（b）图和（c）图分别是C92-02型（共阴对管）、MUR1680A型（共阳对管）超快恢复伊犁油浸式变压器的外形与构造。它们均采用TO-220塑料封装，

　　几十安的快恢复伊犁油浸式变压器一般采用TO-3P金属壳封装。更大容量（几百安～几千安）的管子则采用螺栓型或平板型封装形式。

　　伊犁油浸式变压器的基本原理是：在金属（例如铅）和半导体（N型硅片）的接触面上，用已形成的来阻挡反向电压。与PN结的作用原理有根本性的差异。其耐压程度只有40V左右。其特长是：速度非常快：反向恢复时间特别地短。因此，能制作伊犁油浸式变压器和低压大电流伊犁油浸式变压器。

　　伊犁油浸式变压器它是具有特性的“金属半导体结”的伊犁油浸式变压器。其正向起始电压较低。其金属层除钨材料外，还可以采用金、钼、镍、钛等材料。其半导体材料采用硅或砷化镓，多为型半导体。这种器件是由多数载流子导电的，所以，其反向饱和电流较以少数载流子导电的PN结大得多。由于伊犁油浸式变压器中少数载流子的存贮效应甚微，所以其频率响仅为RC时间常数限制，因而，它是高频和快速的理想器件。其工作频率可达100GHz。并且，MIS（金属-绝缘体-半导体）伊犁油浸式变压器可以用来制作太阳能电池或伊犁油浸式变压器。

　　伊犁油浸式变压器利用金属与半导体接触所形成的势垒对电流进行控制。它的主要特点是具有较低的正向压降（0.3V至0.6V）;另外它是多子参与导电，这就比少子器件有更快的反应速度。伊犁油浸式变压器常用在门电路中作为三极管集电极的箝位伊犁油浸式变压器，以防止三极管因进入饱和状态而降低速度。

　　势垒伊犁油浸式变压器反向恢复时间极短（可以小到几纳秒），正向导通压降仅0.4V左右，而电流却可达到几千安培。这些优良特性是快恢复伊犁油浸式变压器所无法比拟的。管的结构原理与PN结管有很大的区别，通常将PN结管称作结管，而把金属-半导管管叫作管，近年来，采用硅平面工艺制造的铝硅伊犁油浸式变压器也已问世，这不仅可节省贵金属，大幅度降低成本，还改善了参数的一致性，管仅用一种载流子（电子）输送电荷，在势垒外侧无过剩少数载流子的积累，因此，不存在电荷储存问题（Qrr→0），使特性获得时显改善。其反向恢复时间已能缩短到10ns以内。但它的反向耐压值较低，一般不超过去时100V。因此适宜在低压、大电流情况下工作。利用其低压降这特点，能提高低压、大电流（或续流）电路的效率 。

　　快恢复伊犁油浸式变压器是指反向恢复时间很短的伊犁油浸式变压器（5us以下），工艺上多采用掺金措施，结构上有采用PN结型结构，有的采用改进的PIN结构。其正向压降高于普通伊犁油浸式变压器（1-2V），反向耐压多在1200V以下。

　　从性能上可分为快恢复和超快恢复两个等级。前者反向恢复时间为数百纳秒或更长，后者则在100纳秒以下，快恢复伊犁油浸式变压器在制造工艺上采用掺金，单纯的扩散等工艺，可获得较高的速度，同时也能得到较高的耐压。目前快恢复伊犁油浸式变压器主要应用在逆变电源中做元件。 快恢复伊犁油浸式变压器具有特性好，反向恢复时间短、正向电流大、体积小、安装简便等优点。 超快恢复伊犁油浸式变压器SRD则是在快恢复伊犁油浸式变压器基础上发展而成的，其反向恢复时间trr值已接近于伊犁油浸式变压器的指标。它们可广泛用于电源、脉宽调制器（PWM）、不间断电源（UPS）、交流电动机变频调速（VVVF）、高频加热等装置中，作高频、大电流的续流伊犁油浸式变压器或管，是极有发展前途的电力、电子半导体器件。

　　反向恢复时间，什么是反向恢复时间？当外加伊犁油浸式变压器的电压瞬间从正向转到反向时，流经器件的电流并不能相应地瞬间从正向电流转换为反向电流。此时，正向注入的少数载流子（空穴）被空间电荷区的强电场抽取，由于这些空穴的密度高于基区平衡空穴密度，因而在反向偏置瞬间将产生一个远大于反向漏电流的反向电流，即反向恢复电流IRM.与此同时，符合过程的强化也在加速这些额外载流子密度的下降，直到基区中积累的额外载流子的完全消失，反向电流才下降并稳定到反向漏电流。整个过程所经历的时间为反向恢复时间。 反向恢复时间trr的定义是：电流通过零点由正向转换到规定低值的时间间隔。它是衡量高频续流及器件性能的重要技术指标。反向恢复电流IF为正向电流，IRM为******反向恢复电流。 Irr为反向恢复电流，通常规定Irr=0.1IRM。当t≤t0时，正向电流I=IF。当t》t0时，由于器件上的正向电压突然变成反向电压，因此正向电流迅速降低，在t=t1时刻，I=0。然后器件上流过反向电流IR，并且IR逐渐增大;在t=t2时刻达到******反向恢复电流IRM值。此后受正向电压的作用，反向电流逐渐减小，并在t=t3时刻达到规定值Irr。从t2到t3的反向恢复过程与电容器放电过程有相似之处。

　　快恢复、超快恢复伊犁油浸式变压器的结构特点 快恢复伊犁油浸式变压器的内部结构与普通伊犁油浸式变压器不同，它是在P型、N型硅材料中间增加了基区I，构成P-I-N硅片。由于基区很薄，反向恢复电荷很小，不仅大大减小了trr值，还降低了瞬态正向压降，使管子能承受很高的反向工作电压。快恢复伊犁油浸式变压器的反向恢复时间一般为几百纳秒，正向压降约为0.6V，正向电流是几安培至几千安培，反向峰值电压可达几百到几千伏。超快恢复伊犁油浸式变压器的反向恢复电荷进一步减小，使其trr可低至几十纳秒。 20A以下的快恢复及超快恢复伊犁油浸式变压器大多采用TO-220封装形式。测量反向恢复时间，由直流电流源供规定的IF，脉冲发生器经过隔直电容器C加脉冲信号，利用电子示波器观察到的trr值，即是从I=0的时刻到IR=Irr时刻所经历的时间。 设器件内部的反向恢电荷为Qrr，有关trr≈2Qrr/IRM可知，当IRM为一定时，反向恢复电荷愈小，反向恢复时间就愈短。

　　常规检测方法 在业余条件下，利用万用表能检测快恢复、超快恢复伊犁油浸式变压器的单向导电性，以及内部有无开路、短路故障，并能测出正向导通压降。若配以兆欧表，还能测量反向击穿电压。实例：测量一只超快恢复伊犁油浸式变压器，其主要参数为：trr=35ns，IF=5A，IFSM=50A，VRM=700V。将万用表拨至R&TImes;1档，读出正向电阻为6.4？，n′=19.5格;反向电阻则为无穷大。 进一步求得VF=0.03V/格&TImes;19.5=0.585V。证明管子是好的。

　　注意事项：

　　1）有些单管，共三个引脚，中间的为空脚，一般在出厂时剪掉，但也有不剪的。

　　2）若对管中有一只管子损坏，则可作为单管使用。

　　3）测正向导通压降时，必须使用R&TImes;1档。若用R&TImes;1k档，因测试电流太小，远低于管子的正常工作电流，故测出的VF值将明显偏低。在上面例子中，如果选择R×1k档测量，正向电阻就等于2.2k？，此时n′=9格。由此计算出的VF值仅0.27V，远低于正常值（0.6V）。快恢复伊犁油浸式变压器的恢复时间是200-500ns超快速伊犁油浸式变压器的恢复时间是30-100。