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助力電子設備進一步降低功耗的第5代平面型蕭特基二極體

2025.05.28

重點

・隨著對節能減碳措施的要求提高，在各種電氣和電子設備中，高效開關電源的應用日益廣泛。

・ROHM第5代平面蕭特基二極體的效率比上一代產品又提高了25%，有助進一步提高開關電源效率。

為了實現碳中和，要求進一步降低功耗

近年來，在世界各地嚴重的氣象災害頻繁發生。要弄清楚氣象災害與全球暖化之間的明確關係並非易事。然而，日益嚴重的氣候變化導致未來暴雨和極端熱浪的風險進一步增加，有觀點指出，這些問題可能會對農林漁業、生態系統、健康、工業和經濟活動等造成前所未有的嚴重影響。

只為了追求眼前的富裕和發展而形成的工業和社會體系，已經無法創造永續發展的未來。為了應對這種危機狀況，全球120多個國家和地區正在以“2050年實現碳中和”為目標，努力採取各種措施推動進節能減碳。2021年，日本政府也制定了《2050年碳中和綠色成長戰略》。除了推廣使用太陽能和海上風電等可再生能源外，日本政府還宣佈將推動進一步降低汽車、工廠設備以及家庭和辦公場所用的各種裝置和設備的功耗。

對於現代社會不可或缺的電子設備而言，也同樣需要進一步降低功耗。在考慮如何降低電子設備的功耗時，往往容易只針對諸如電腦和智慧手機中的處理器、顯示器和通訊電路這類功耗較大的零件考慮相關措施。當然，降低這類零件的功耗也很重要，但要想更有效地節能減碳，還需要針對電源電路、保護電路等確保設備穩定運行和可靠性所必需的電路，採取更好的措施來降低功耗（圖1）。為了滿足這些社會需求，傳統優先考慮低價而非電源效率的應用，也開始越來越多地採用更小型、功率轉換效率更高的開關電源。

圖1. 為了進一步節能減碳，要求電子設備的電源電路也要進一步降低功耗

圖1. 為了進一步節能減碳，要求電子設備的電源電路也要進一步降低功耗

適用於小型高效開關電源應用的二極體的選擇方法

在車載設備、工業設備、消費電子設備等領域，在開關電源中負責整流和保護電路免受過電壓等影響的保護電路中，廣泛地使用小型高效的蕭特基二極體（SBD）。在電流只能沿一個方向流動的電子元件：二極體中，蕭特基二極體是一種利用了由金屬和半導體接觸形成的電子屏障的產品。與PN接面二極體相比，這種二極體具有順向電壓（VF）更低、功率損耗更少、開關特性更優異的特點。為了實現功率轉換效率更高的開關電源，並受到追求節能減碳型應用產品的開發熱潮推動，蕭特基二極體的應用正在不斷擴大。

不過，要想使其適用於更多的應用，就需要根據應用需求選擇具有最佳特性的蕭特基二極體了。與PN接面二極體相比，蕭特基二極體具有反向流動的逆向電流(IR)較大、發熱量較大、如果不進行適當的熱設計就會導致熱失控的缺點。另外，通常VF和IR之間存在權衡取捨關係，因此需要正確判別是要求低VF的應用還是要求低IR的應用，然後選擇具有合適特性的蕭特基二極體，即根據需求區分使用。

蕭特基二極體的應用領域眾多，不同的應用產品所要求的特性也各不相同。根據不同的應用產品需求，正確判斷VF和IR之間的最佳平衡，並選擇具有適當耐壓能力和電流容量的蕭特基二極體，這一點非常重要。

ROHM推出第5代平面型蕭特基二極體，有助應用產品實現更高效率

針對存在權衡取捨關係的VF和IR特性，透過改進蕭特基二極體的元件結構和製程，可以在兩者之間實現更好的平衡。

ROHM提供超低VF的“RBS系列”、低VF的“RBR系列”、低IR的“RBQ系列”、超低IR的“RBxx8系列”等豐富的產品，適合不同的應用（圖2）。尤其是在對品質要求特別高的車載市場，ROHM產品已獲得廣泛使用。

圖2. ROHM提供多種蕭特基二極體，可以滿足不同的應用需求

圖2. ROHM提供多種蕭特基二極體，可以滿足不同的應用需求

另外，ROHM也在持續推動產品性能的不斷改進。2021年6月，在RBR系列和RBQ系列中，新增了採用ROHM自有平面型元件製程的第5代產品。在這二個系列中，新產品的效率均比上一代提高了25%。RBR系列和RBQ系列中均有符合AEC-Q101汽車電子產品可靠性標準、能夠確保高可靠性的產品。

有助進一步降低功耗和小型化的第5代RBR/RBQ系列

RBR系列中新增的產品不僅保持了目標應用所要求的IR特性，與相同尺寸的傳統產品相比，其VF特性改善了約25%，損耗更低（圖2）。第5代產品與性能同等級傳統產品相比，封裝尺寸更小。

圖3. 基本特性得以顯著改善的第5代蕭特基二極體

圖3. 基本特性得以顯著改善的第5代蕭特基二極體
（左）RBR系列與傳統產品的順向電壓（VF）比較、
（右）RBQ系列與傳統產品的逆向電流（IR）導致的反向功率損耗比較

RBR系列中新增的12款（消費電子和車載各6款）第5代產品，晶片採用的是尺寸僅為2.5mm×1.6mm的PMDE封裝。透過替換為PMDE封裝晶片，實現了與傳統3.5mm×1.6mm尺寸PMDU封裝元件同等特性，並且安裝面積也比傳統產品少約42%。目前新產品已被眾多應用採用，其中包括用較低電壓驅動的電動車（EV）的車載充電器、LED頭燈、汽車配件和筆記型電腦等應用。

RBQ系列新增的產品，與傳統產品相比，反向功率損耗降低了60%。該優勢可進一步降低高溫工作期間產生熱失控的風險，實現優異的溫度特性。RBQ系列中新增的12款第5代產品（消費電子和車載各6款）均為100V耐壓產品。適用於工業設備用電源、音響、筆記型電腦、電動車（xEV）、引擎控制用ECU、AC-DC轉換器、DC-DC轉換器的二次側整流等需要高電壓驅動和可能在高溫環境中使用的應用。

ROHM的蕭特基二極體RBR系列和RBQ系列可以說是實現電子設備節能減碳目標不可或缺的元件。

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