MDD肖特基二極管的雪崩耐量及其工程意義

在功率器件的參數表中，我們常看到 MOSFET 的 Avalanche Energy (EAS) 或 Avalanche Current (IAR) 指標，用于描述器件在雪崩條件下的承受能力。然而，在 MDD肖特基二極管 的規格書中，“雪崩耐量”并不總是顯式列出，甚至很多工程師會忽略這一特性。實際上，在高壓、大電流、感性負載場景下，SBD 也可能面臨雪崩沖擊，如果忽視這一點，輕則效率下降，重則器件擊穿失效。

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。

二、雪崩耐量的重要性
保護系統可靠性
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，也可能因偶發高能量沖擊導致提前失效，尤其在車規與工業系統中風險更高。
提升耐瞬態能力
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 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，耐量稍好；而 SiC SBD 因禁帶寬度大、擊穿場強高，其雪崩耐量普遍優于硅器件，可在 650V~1200V 場景中穩定工作。

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。
查看雪崩參數
優先選用 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 TVS 管或 RC Snubber 吸收尖峰。
SiC 優先于 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 走線優化，降低寄生電感約 40%。
并聯 RC 吸收網絡。
改進后系統運行 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先關注的參數，但它直接決定了系統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，結合電路優化與器件升級，確保系統長期穩定運行。尤其是在新能源、汽車電子等領域，高雪崩耐量已成為優質二極管的重要標簽。