一、基本原理与结构差异

1.1 肖特基二极管简介

肖特基二极管是一种金属-半导体结二极管，不同于传统的PN结结构，它通过金属（如钼、铝）与N型半导体形成势垒，具有极快的开关速度与极低的正向压降。

主要特性：

• 正向压降低（0.15V~0.45V）

• 开关速度极快（皮秒级）

• 无少数载流子存储效应

• 反向漏电流相对较大

• 工作温度有限（多为<150°C）

1.2 普通二极管简介

普通二极管通常为硅PN结器件，具有明显的开通与关断过程，其特性由多数与少数载流子共同决定。

主要特性：

• 正向压降高（一般为0.7V）

• 恢复时间较慢（几十纳秒以上）

• 少数载流子恢复效应导致反向恢复电流

• 反向耐压高

• 漏电流小，热稳定性好

二、电性能对比分析

在非同步Buck、Boost、Buck-Boost、Flyback等DC-DC拓扑中，二极管通常充当续流二极管（freewheeling diode），用于在主开关关闭后提供电感续流路径，其特性对电源效率与电磁干扰有重要影响。

3.1 对效率的影响

• 肖特基低正向压降 → 减少导通损耗 → 提升转换效率

• 普通二极管正向压降高 → 导致功率浪费，特别是在低压大电流应用中影响更显著

例如，在5V输出、10A负载情况下：

• 使用肖特基：功耗 ≈ 0.35V × 10A = 3.5W

• 使用普通二极管：功耗 ≈ 0.7V × 10A = 7W

3.2 对EMI的影响

• 普通二极管因反向恢复时间长 → 会产生较大的di/dt，带来EMI问题

• 肖特基反向恢复近似为0 → EMI更低，适用于EMC要求高的场合

3.3 对高频工作的适应性

随着DC-DC频率由数十kHz向数百kHz甚至MHz级提升：

• 肖特基因无载流子恢复，适用于高频场合

• 普通二极管因反向恢复时间限制，不适用于>100kHz频率以上电路

四、应用场景对比

5.1 关注正向压降（Vf）

• 肖特基在输出电压较低时优势明显

• 输出电压越低，Vf所占比例越大，使用肖特基可显著提高效率

5.2 考虑反向耐压（VR）

• 肖特基一般适用于<100V输入/输出的DC-DC场合

• 若需更高耐压（如600V），需选超快恢复二极管（FRD）或SiC二极管

5.3 注意漏电流（IR）

• 肖特基在高温下漏电流增加明显，可能影响待机功耗与效率

• 特别在待机功耗严格的应用中（如IoT、智能终端）需谨慎评估

5.4 热设计匹配

• 肖特基虽压降低，但漏电带来额外损耗，热管理同样不可忽视

• 必须搭配合适的PCB散热铜皮或外加散热片

六、未来趋势与替代技术

6.1 超快恢复二极管（FRD）

• 介于肖特基与普通二极管之间，具备高压、高频特性

• 适用于成本与性能折中场景

6.2 碳化硅（SiC）二极管

• 更高频率、更高效率、更高温度适应能力

• 常用于工业、服务器、EV快充等领域

• 成本仍高，但正逐步普及

6.3 集成MOSFET的同步整流方案

• 替代传统二极管，提高效率

• 高端DC-DC（同步Buck）常用

• 适合大电流、低压应用场景

七、总结

肖特基与普通二极管在DC-DC电路中的作用不可替代，但适用场景与设计目标各有不同。前者在高频、低压、大电流应用中展现出压倒性优势，后者则在高压、高温、低频以及成本敏感型设计中依旧保有市场。

正确的器件选型应综合考虑：

• 电路工作频率

• 输入/输出电压等级

• 负载电流大小

• 成本/温度/体积等系统指标

只有在科学权衡的基础上选择合适的二极管类型，才能实现DC-DC电源在效率、可靠性和EMI控制方面的最优设计。