本文的關(guān)鍵要點

?隨著對節(jié)能減碳措施的要求提高，在各種電氣和電子設(shè)備中，高效開關(guān)電源的應(yīng)用日益廣泛。

?ROHM第5代平面肖特基勢壘二極管的效率比上一代產(chǎn)品又提高了25%，有助于進(jìn)一步提高開關(guān)電源的效率。

為了實現(xiàn)碳中和，要求進(jìn)一步降低功耗

近年來，在世界各地嚴(yán)重的氣象災(zāi)害頻發(fā)。要弄清氣象災(zāi)害與全球變暖之間的明確關(guān)系并非易事。然而，日益嚴(yán)重的氣候變化導(dǎo)致未來暴雨和極端熱浪的風(fēng)險進(jìn)一步增加，有觀點指出，這些問題可能會對農(nóng)林漁業(yè)、生態(tài)系統(tǒng)、健康、工業(yè)和經(jīng)濟(jì)活動等造成前所未有的嚴(yán)重影響。

只為了追求眼前的富裕和發(fā)展而形成的工業(yè)和社會體系，已經(jīng)無法創(chuàng)造可持續(xù)發(fā)展的未來。為了應(yīng)對這種危機(jī)狀況，全球120多個國家和地區(qū)正在以“2050年實現(xiàn)碳中和”為目標(biāo)，努力采取各種措施推進(jìn)節(jié)能減碳。

2021年，日本政府也制定了《2050年碳中和綠色增長戰(zhàn)略》。除了推廣使用太陽能和海上風(fēng)電等可再生能源外，日本政府還宣布將推動進(jìn)一步降低汽車、工廠設(shè)備以及家庭和辦公場所用的各種裝置和設(shè)備的功耗。

對于現(xiàn)代社會不可或缺的電子設(shè)備而言，也同樣需要進(jìn)一步降低功耗。在考慮如何降低電子設(shè)備的功耗時，往往容易只針對諸如電腦和智能手機(jī)中的處理器、顯示器和通信電路這類的功耗較大的部件考慮措施。當(dāng)然，降低這類部件的功耗也很重要，但要想更有效地節(jié)能減碳，還需要針對電源電路、保護(hù)電路等確保設(shè)備穩(wěn)定運行和可靠性所必需的電路，采取更好的措施降低功耗（圖1）。

為了滿足這些社會需求，以往優(yōu)先考慮低價而非電源效率的應(yīng)用，也開始越來越多地采用更小型、功率轉(zhuǎn)換效率更高的開關(guān)電源。

適用于小型高效開關(guān)電源應(yīng)用的二極管的選型方法

在車載設(shè)備、工業(yè)設(shè)備、消費電子設(shè)備等領(lǐng)域，在開關(guān)電源中負(fù)責(zé)整流和保護(hù)電路免受過電壓等影響的保護(hù)電路中，廣泛地使用小型高效的肖特基勢壘二極管（SBD）。在電流只能沿一個方向流動的電子器件——二極管中，肖特基勢壘二極管是一種利用了由金屬和半導(dǎo)體接觸形成的勢壘的產(chǎn)品。

與PN結(jié)二極管相比，這種二極管具有正向電壓（VF）更低、功率損耗更少、開關(guān)特性更優(yōu)異的特點。為了實現(xiàn)功率轉(zhuǎn)換效率更高的開關(guān)電源，加之受到追求節(jié)能減碳型應(yīng)用產(chǎn)品的開發(fā)熱潮推動，肖特基勢壘二極管的應(yīng)用正在不斷擴(kuò)大。

不過，要想使其適用于更多的應(yīng)用，就需要根據(jù)應(yīng)用需求選擇具有最佳特性的肖特基勢壘二極管了。與PN結(jié)二極管相比，肖特基勢壘二極管具有反向流動的漏電流(IR)較大、發(fā)熱量較大、如果不進(jìn)行適當(dāng)?shù)臒嵩O(shè)計就會導(dǎo)致熱失控的缺點。另外，通常VF和IR之間存在此消彼長的權(quán)衡關(guān)系，因此需要正確判別是要求低VF的應(yīng)用還是要求低IR的應(yīng)用，然后選擇具有合適特性的肖特基勢壘二極管，即根據(jù)需求區(qū)分使用。

肖特基勢壘二極管的應(yīng)用領(lǐng)域眾多，不同的應(yīng)用產(chǎn)品所要求的特性也各不相同。根據(jù)不同的應(yīng)用產(chǎn)品需求，正確判斷VF和IR之間的最佳平衡，并選擇具有適當(dāng)耐壓能力和電流容量的肖特基勢壘二極管，這一點非常重要。

ROHM推出第5代平面型肖特基勢壘二極管

有助于應(yīng)用產(chǎn)品實現(xiàn)更高的效率

針對存在權(quán)衡關(guān)系的VF和IR特性，通過改進(jìn)肖特基勢壘二極管的器件結(jié)構(gòu)和制造工藝，可以在兩者之間實現(xiàn)更好的平衡。

ROHM提供超低VF的“RBS系列”、低VF的“RBR系列”、低IR的“RBQ系列”、超低IR的“RBxx8系列”等豐富的產(chǎn)品，適合不同的應(yīng)用（圖2）。尤其是在對品質(zhì)要求特別高的車載市場，ROHM產(chǎn)品已經(jīng)得到廣泛使用。

圖2. ROHM提供多種肖特基勢壘二極管，可以滿足不同的應(yīng)用需求

另外，ROHM也在持續(xù)推動產(chǎn)品性能的不斷改進(jìn)。2021年6月，在RBR系列和RBQ系列中，新增了采用ROHM自有平面型元件工藝的第5代產(chǎn)品。在這兩個系列中，新產(chǎn)品的效率均比上一代提高了25%。RBR系列和RBQ系列中均有符合AEC-Q101汽車電子產(chǎn)品可靠性標(biāo)準(zhǔn)、能夠確保高可靠性的產(chǎn)品。

有助于進(jìn)一步降低功耗和小型化的

第5代RBR/RBQ系列

RBR系列中新增的產(chǎn)品不僅保持了目標(biāo)應(yīng)用所要求的IR特性，與相同尺寸的以往產(chǎn)品相比，其VF特性改善了約25%，損耗更低（圖2）。第5代產(chǎn)品與性能同等的以往產(chǎn)品相比，封裝尺寸更小。

圖3. 基本特性得以顯著改善的第5代肖特基勢壘二極管

（左）RBR系列與以往產(chǎn)品的正向電壓（VF）比較、
（右）RBQ系列與以往產(chǎn)品的反向電流（IR）導(dǎo)致的反向功率損耗比較

RBR系列中新增的12款（消費電子設(shè)備用和車載設(shè)備用各6款）第5代產(chǎn)品，芯片采用的是尺寸僅為2.5mm×1.6mm的PMDE封裝。通過替換為PMDE封裝芯片，實現(xiàn)了與以往3.5mm×1.6mm尺寸PMDU封裝中的元件同等的特性，并且安裝面積也比以往產(chǎn)品少約42%。目前，新產(chǎn)品已被眾多應(yīng)用產(chǎn)品采用，其中包括用較低電壓驅(qū)動的電動汽車（EV）的車載充電器、LED前照燈、汽車配件和筆記本電腦等應(yīng)用。

RBQ系列新增的產(chǎn)品，與以往產(chǎn)品相比，反向功率損耗降低了60%。該優(yōu)勢可進(jìn)一步降低高溫工作期間產(chǎn)生熱失控的風(fēng)險，實現(xiàn)優(yōu)異的溫度特性。RBQ系列中新增的12款第5代產(chǎn)品（消費電子設(shè)備用和車載設(shè)備用各6款）均為100V耐壓產(chǎn)品。適用于工業(yè)設(shè)備用電源、音響、筆記本電腦、各種電動汽車（xEV）、引擎控制用的ECU、AC-DC轉(zhuǎn)換器、DC-DC轉(zhuǎn)換器的二次側(cè)整流等需要高電壓驅(qū)動和可能在高溫環(huán)境中使用的應(yīng)用。

ROHM的肖特基勢壘二極管RBR系列和RBQ系列可以說是實現(xiàn)電子設(shè)備節(jié)能減碳目標(biāo)不可或缺的器件。