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嘉峪檢測網(wǎng) 2026-04-22 21:27
本文適用于整流二極管、肖特基二極管;不適用于開關(guān)二極管、穩(wěn)壓二極管。
評估二極管的抗瞬態(tài)沖擊電流的能力需要用到I²t(電流平方時間積)參數(shù)。I²t是衡量其短時浪涌 / 過載熱耐受能力的核心參數(shù),其本質(zhì)是焦耳積分,代表器件不被損壞可承受的最大瞬時熱能量。
1.datasheet中的I2T參數(shù)

圖中參數(shù)說明:
60Hz的正弦波的半周期是8.3ms;50Hz的正弦波的半周期是10ms;
datasheet中的I2T參數(shù)是基于正弦波計算的:

計算結(jié)果與手冊中給出的參數(shù)是一致的。
如果是50Hz的半正弦波,從能量恒定的角度出發(fā),浪涌電流應(yīng)該為:

2.非正弦波時的脈沖寬度換算
參數(shù)說明:
等式左邊對應(yīng)的是 手冊中給定的參數(shù),等式右邊是其計算公式。其中:
Ip 是峰值電流;
t 是脈沖寬度
τ 是時間常數(shù)
半正弦波:(手冊中給出的波形周期是8.3ms/60Hz或者10ms/50Hz)

方波:

三角波:

指數(shù)波:(τ為指數(shù)波的時間常數(shù))

3.物理極限問題
既然I²t是定值,那是不是說只要脈沖寬度足夠窄,那電流就可以無限大?例如:

甚至:

由于本人并非從事半導(dǎo)體物理及封測設(shè)計,我也就沒有確證的理論支持。但如此大的數(shù)值,我是沒有足夠的信心的。
有關(guān)半導(dǎo)體器件破壞性電流的公開的信息:(來源于網(wǎng)絡(luò))
l熱失效(最常見):瞬態(tài)電流引起焦耳熱,導(dǎo)致局部結(jié)溫超過硅的本征溫度(約250~300°C)或鋁硅共晶點(diǎn)(約577°C),造成材料熔化或熱應(yīng)力斷裂。
l電遷移/過流燒毀:電流密度超過鋁金屬化層的電遷移極限(約10? A/cm²量級)或使鍵合線熔斷(類似保險絲)。
因此,即使脈沖足夠窄,電流也不是無上限的。在這方面,ESD擊穿應(yīng)該是可以提供一個旁證的。(ESD的電流其實(shí)不大,寬度也只有不到1ns)
那上限怎么確定呢?
我覺得答案還是要源于datasheet:手冊中給出的I²t是有條件的:

我們不妨以1ms確定物理上限:

這一點(diǎn),應(yīng)該是能保證的。
確定無疑的是,廠家肯定留的有裕量:0.5ms,甚至0.1ms會是什么情況呢?


電子行業(yè)經(jīng)驗(yàn)來看:1.4倍的裕量有可能,3倍裕量就有點(diǎn)兒太奢侈了。
結(jié)論:
盡量還是按照1ms的脈沖寬度來校核你的裕量。畢竟任何超出datasheet的應(yīng)用廠商都是不給你明確保證的。雖然我們知道廠家留的肯定有裕量。
4.應(yīng)用領(lǐng)域
電容充電、負(fù)載上電、外部負(fù)載短路(線束有電感)、感性負(fù)載關(guān)斷。
特別是在感性負(fù)載驅(qū)動電路中,所選的續(xù)流二極管是否能耐受關(guān)斷時的續(xù)流電流,I²t給出了一種評估方法。
5.設(shè)計裕量
評估抗沖擊能力時,建議至少按照1.5倍裕量來評估。
6.I²t和EAS
I²t評估的是二極管的正向抗浪涌擊穿能力。
EAS評估的是二極管的反向抗雪崩擊穿能力。關(guān)于這一點(diǎn),盡量不要用到,提高二極管的反向擊穿電壓更有可操作性。

來源:姚XX