一、雪崩現象的原理
雪崩擊穿是半導體器件在反向偏置超過擊穿電壓時,載流子在強電場作用下加速并碰撞產生新的電子-空穴對,形成連鎖反應,反向電流急劇上升。
在SBD中:由于其 PN 結被金屬-半導體結取代,理論上擊穿電壓由漂移區(qū)厚度決定。
實際應用中:當電路中存在感性負載(如電機線圈、變壓器)且開關器件快速關斷時,SBD 承受的反向電壓會瞬間超過額定值,進入雪崩狀態(tài)。
二、雪崩耐量的重要性
保護系統(tǒng)可靠性
在 DC/DC 轉換器、同步整流、汽車電子和光伏逆變等場景中,寄生電感和突變電流不可避免,偶發(fā)的雪崩事件可能導致器件局部過熱、勢壘層損傷甚至封裝熱失效。
抑制隨機失效
如果器件雪崩耐量不足,即使平均功耗符合設計要求,也可能因偶發(fā)高能量沖擊導致提前失效,尤其在車規(guī)與工業(yè)系統(tǒng)中風險更高。
提升耐瞬態(tài)能力
高雪崩耐量意味著器件能承受更高的浪涌電流與電壓尖峰,對系統(tǒng) ESD、雷擊浪涌、Load Dump 等抗擾性有幫助。
三、肖特基二極管雪崩耐量的測試與參數
常見的測試方式參考 IEC 60747 與 JEDEC 標準:
單脈沖雪崩能量 (EAS):在一定電感、初始電流條件下,將器件擊穿到反向雪崩,計算吸收的能量。
重復雪崩耐量 (EAR):在多次雪崩沖擊下的累計能量耐受能力。
浪涌電流 (IFSM):間接反映器件承受高沖擊電流的能力,但不等同于雪崩耐量。
對于 Si SBD,一般低壓器件(45V100V)的雪崩耐量有限,高壓器件(150V300V)會有更厚的漂移區(qū),耐量稍好;而 SiC SBD 因禁帶寬度大、擊穿場強高,其雪崩耐量普遍優(yōu)于硅器件,可在 650V~1200V 場景中穩(wěn)定工作。
四、FAE的設計與選型建議
留足電壓裕量
額定反向電壓(VRRM)與實際工作峰值電壓至少保持 20% 以上裕量,避免頻繁進入雪崩區(qū)。
查看雪崩參數
優(yōu)先選用 datasheet 中明確標注 EAS / IAR 的器件。如果沒有標注,可向廠商申請雪崩測試數據,避免“盲用”。
優(yōu)化電路布局
減少寄生電感(PCB走線短直、回路面積小),在關鍵位置并聯(lián) TVS 管或 RC Snubber 吸收尖峰。
SiC 優(yōu)先于 Si
在高壓(>600V)、高溫(>150℃)、感性負載多的場景(如車載 OBC、光伏 Boost)中,SiC SBD 幾乎是雪崩耐量與效率的雙保險。
五、案例分享
在一個 3kW 工業(yè)電源 項目中,客戶使用 200V Si SBD 做同步整流,負載端接感性負載,關斷時反向電壓尖峰高達 260V。由于器件雪崩耐量不足,三個月內出現批量失效。FAE 介入后:
改用 250V SiC SBD(EAS 提升至 30mJ)。
PCB 走線優(yōu)化,降低寄生電感約 40%。
并聯(lián) RC 吸收網絡。
改進后系統(tǒng)運行 6 個月無再現失效,效率從 94.8% 提升至 95.4%。

雪崩耐量雖然不是每個工程師在選型時都會優(yōu)先關注的參數,但它直接決定了系統(tǒng)在極端情況下的生存能力。對于 FAE 來說,在高功率、高壓、高感性負載的應用場景中,應主動評估并驗證 SBD 的雪崩性能,結合電路優(yōu)化與器件升級,確保系統(tǒng)長期穩(wěn)定運行。尤其是在新能源、汽車電子等領域,高雪崩耐量已成為優(yōu)質二極管的重要標簽。