肖特基整流二极管存在热失控的问题，但可以采取适当措施来缓解这一问题。
导致热失控的原因是什么？
热失控是整流二极管漏电流产生的热量形成的。如果不加以控制，该热量的积累会使温度快速升高，导致散热系统无法应对。一旦热量超过临界温度，器件就会失效。虽然有很多因素会导致热失效，但如何做到不产生多余热量和无法快速消除热量仍是关键问题。
图1：肖特基整流器的热失控图解。一旦结温（如x轴所示）超过临界温度，系统产生的热量就会不稳定，二极管产生的反向功耗就会超过封装造成的功耗（比率如y轴所示）。
在电子器件暴露于100°C及更高的环境温度中，往往会发生热失控，因为这种情况下散热非常困难。其中一个例子是汽车，燃料燃烧产生的热量聚积在汽车发动机罩下产生很高的温度。另一个例子是LED照明，LED产生的热量聚积在驱动电路的同一散热器上或附近。如果没有合适的热设计，该热量就会导致电子器件失效。幸运的是，有一些方法可以解决或改善肖特基二极管热失控问题，但是并没有一种通用的解决方案。最好的方法往往因应用而异。
平面肖特基二极管
由于肖特基二极管开关速度快且正向压降低，因此在开关电源和其他应用中用作整流器。对于肖特基二极管而言，降低正向压降通常是以增加漏电流为代价的。这意味着由于较高的反向功耗，肖特基整流器二极管比PN二极管更容易产生热失控。因此热管理和热失控是功率应用中的一项重要问题。
Trench肖特基二极管
Trench肖特基二极管具有更宽的安全操作区域，因此可以用来管理热失控。此二极管是专门设计来防止蚀刻在硅上的沟道结构导致的热失控。与同类平面二极管相比，该结构可作为一种场板，减少漏电流和热量产生。这种设计变化使得器件在高温环境下具有更宽的安全工作温度范围和更低的热失控可能性。
图2：平面肖特基整流器（左）和反方向Trench肖特基整流器（右）中的等势线。
此沟道设计必须在电路设计中作出取舍。虽然肖特基整流器有一些寄生电容，但此沟道设计会因薄介质结构而产生其他寄生电容。因此，对于那些对寄生电容敏感的设计来说，平面肖特基整流器就更为合适。
热优化的封装
热失控的另一个因素是将有效的热量转移到散热器中。如果器件产生的热量不能快速进入散热器中，即便是最好的散热器也无法发挥作用。出于这一原因，降低热阻成为一项重要设计考虑因素。热系统由散热器、器件自身的热阻和散热构成。更好的器件封装设计有利于降低热阻。
图3：采用夹片的CFP5封装可以提高封装的热性能。
安世半导体的CFP封装
安世半导体夹片式的扁平封装(CFP)设计的热阻低，可以减少热失控。它具有较小的封装尺寸和良好的热性能，可与SMA和SMB等传统的表贴设计相媲美。与焊线封装相比，关键设计区别在于使用坚固的铜夹片连接芯片来降低热阻。该设计还具有降低电阻和封装电感的优势。这种较小的尺寸封装可用于平面和Trench肖特基二极管。在肖特基整流器二极管中，CFP设计可以将二极管移出热失控危险区域。
图4：CFP3和CFP5封装以更小的占位面积提供电气性能。
总结
安世半导体同时提供平面和Trench肖特基整流二极管，都有CFP封装，可以以较小的外形尺寸降低热阻。
肖特基整流二极管的热失控在高温环境下是个问题，但是可管理。解决热失控的方法包括仔细选择器件和器件封装。在宽工作温度范围，选择安世半导体的平面肖特基二极管系列和Trench肖特基二极管系列，两者都具有较小外形尺寸和低热阻封装，是解决热失控的最佳方式。
如需在选择合适的肖特基整流二极管并避免热失控方面获得帮助，请联系安世半导体。
作者：Dan Franklin
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