Schottky-Diode mit gutem Sperrverhalten bei hohen Temperaturen

Maximilian-Torben schrieb:
> Mit Erschrecken habe ich gerade eine meiner Standard-Schottkys getestet
> und die hat bei 100 Grad schon 48 Ohm (mit dem Multimeter getestet).

Mist gemessen.



> Bei
> 30 Volt anliegender Spannung sind das schon ordentliche Leckströme

Ein paar mA halt.

Ich hänge morgen mal eine Last statt des Multimeters dran.

War nur ein schneller Test. Morgen versuche ich es mit einer Last. Ich 
kann mir aber nicht vorstellen, dass der "Widerstand" größer wird, wenn 
eine höhere Spannung anliegt (ein Multimeter legt ja nur eine sehr 
geringe Spannung an).

Ja, kühlen ist natürlich richtig. Es geht mir aber um den Fall, in dem 
die Kühlung nicht korrekt erfolgt oder ausfällt. Der Schaltregler, für 
den die Schottkydiode ist, schaltet erst bei ~150 Grad ab. Da die Diode 
direkt daneben sitzt, wird sie auch recht warm. Ab einer bestimmten 
Temperatur heizt sie dann auch selbst und das Unglück nimmt seinen Lauf. 
Das kann man nicht einmal mit einer Sicherung verhindern. Bei 30 Volt 
reichen ja schon 100 mA Leckstrom und man hat eine punktuelle 3 Watt 
starke Heizung.

Warum willst du unbedingt bei 30V eine Schottky?
Kommt es dir da auf die 0,4V Unterschied zu einer Si wirklich an?

Weil der Regler laut Datenblatt nach einer "fast low capacitance 
Schottky" verlangt und speziell auch dieses Temperatur-Problem 
anspricht.

Gut zu wissen, um was es geht.
Normalerweise sind im Datenblatt auch die genauen Typen als Beispiel 
angegeben.
Was verbauen andere an dieser Stelle?

Maximilian-Torben schrieb:
> ei 100 Grad schon 48 Ohm (mit dem Multimeter getestet). Bei
> 30 Volt

Glaubst du das im Ernst? - Das hatten nicht mal die grottigsten 
Selen-Gleichrichter.

Habe gerade mal drei Dioden "kontrolliert abbrennen" lassen: Diode in 
Reihe mit Amperemeter, Sicherung und Netzteil (24 Volt). Dann langsam 
erwärmt, bis sich etwas tat. Tatsächlich tut sich bei 100 Grad noch nix, 
insofern war meine Vermutung falsch. Beim weiteren Erwärmen steigt der 
Strom von 0 auf 10-20mA noch relativ langsam. Dann geht es schlagartig, 
so schnell kann man gar nicht gucken (thermal runaway) und die Diode 
lötet sich selbst von dem Draht ab, an dem ich sie befestigt hatte. Das 
geschah bei allen Exemplaren so zwischen 120-130 Grad. Meine 
Heißluftstation ist relativ genau, das hatte ich schonmal in anderem 
Zuammenhang getestet.
Die Dioden sind dann auch nach dem Abkühlen alle defekt, mit einem 
Kurzschluss (0 Ohm) in beide Richtungen (durchlegiert). Das nur mal für 
diejenigen, die sich für die failure modes interessieren.

Fazit: Ab 120 Grad wird es wirklich kritisch und führt zu einem 
katastrophalen Fehler. Je nach Exemplar gibt es sicher auch Ausreißer 
nach unten.

Maximilian-Torben schrieb:
> Fazit: Ab 120 Grad wird es wirklich kritisch und führt zu einem
> katastrophalen Fehler.

Ist auch etwas viel Umgebungstemperatur für Elektronik.

Maximilian-Torben schrieb:
> Ich suche eine Schottkydiode (ab 2A und 40V), die auch bei z.B. 100-120
> Grad noch gute Sperreigenschaften hat.

Schon "gute Sperreigenschaften" und "Schottkydiode" ist ein Widerspruch 
in sich. Es kommt natürlich drauf an, was du bei "gut" als Bezugsgröße 
nimmst.

Falk B. schrieb:

> Der Sperrstrom ist ansatzweise ein Konstantstrom!

Nö - der steigt mit der Temperatur. Einfach einmal in ein Datenblatt 
gucken oder sich mit den Grundlagen der Halbleiterphysik beschäftigen.

Gerald schrieb:

> Falk B. schrieb:
>
>> Der Sperrstrom ist ansatzweise ein Konstantstrom!
>
> Nö - der steigt mit der Temperatur.

"Jaja... so hoch ist noch niemand gekommen, aber wir
machen hier WEITSPRUNG!"

In Falks Erwiderung ging es um die Abhaengigkeit des
"Diodenwiderstandes" von der SPANNUNG, nicht von der
Temperatur.

Danke erstmal für eure Hinweise. Ich werde es mal mit STTH2R02U 
versuchen- sowohl in der realen Schaltung als auch im zerstörerischen 
Härtetest. Wird aber noch noch etwas dauern, bis ich mich wieder melde.

Bei 2A würde ich über einen Synchronen Regler nachdenken.
Für deinen Spannungsbereich (was, 20V?) gibts da schon so einiges.

Stephan C. schrieb:
> Diese hier sieht doch ganz gut aus:
>
>> http://www.mccsemi.com/up_pdf/MBR1550ULPS(TO-277B).pdf
>
> Leider beziehen sich die Werte in der Grafik "Reverse Characteristics"
> nur auf Umgebungstemperatur.

Nein, alles drin.

100° bei 30V macht 30mA. (oder satte 0,9W). Das kann die gute alte SS24 
besser.

Mein Vorschlag wäre eine SS24:
http://www.onsemi.com/pub/Collateral/SS24-D.PDF
Die ist bei 100° / 30V bei 3mA (90mW), was tragbar sein dürfte.
Im Vergleich zur SSTHR02 spart ERHEBLICH Verluste (Vf 0,5V <> 1V).

--> Sollte deine Temperatur unter 100°C bleiben, fährtst du mit der SS24 
besser.

Hmmmmm. Also, die die so katastrophal ausfiel, war eine SK24. Muss jetzt 
noch gucken, wo genau der Unterschied ist...

Maximilian-Torben schrieb:
> Hmmmmm. Also, die die so katastrophal ausfiel, war eine SK24. Muss
> jetzt
> noch gucken, wo genau der Unterschied ist...

Ich tippe mal drauf, dass wenn sie schon anders heißt, auch was anderes 
drin ist (haha). Sicher sagen kann ich es nicht - der Vergleich der 
Datenblätter ist unklar.

Jedenfalls kann ich zur SS24 sagen, dass wir sie viel im Einsatz haben. 
Und es bisher keine Probleme gegeben hat. Und nach Datenblatt würde ich 
sagen, zumnindest die von ONSEMI ist ok für 100°. Darüber wird es 
problematisch, je nach Spannung.

Zwischen der SS24 und meiner SK24 scheint es keine entscheidenden 
Unterschiede zu geben.

Stephan C. schrieb:
> Hurra schrieb:
>> Bei 2A würde ich über einen Synchronen Regler nachdenken.
>> Für deinen Spannungsbereich (was, 20V?) gibts da schon so einiges.
>>
>> Stephan C. schrieb:
>>> Diese hier sieht doch ganz gut aus:
>>>
>>>> http://www.mccsemi.com/up_pdf/MBR1550ULPS(TO-277B).pdf
>>>
>>> Leider beziehen sich die Werte in der Grafik "Reverse Characteristics"
>>> nur auf Umgebungstemperatur.
>>
>> Nein, alles drin.
>>
>> 100° bei 30V macht 30mA. (oder satte 0,9W). Das kann die gute alte SS24
>> besser.
>
> Also wo du da 30mA bei 30V Reverse Voltage und 100°C abliest, ist mir
> ein Rätsel. In der Grafik lese ich da 6-7mA ab. Ergibt dann ungefähr
> 200mW.

Hast recht, da habe ich komplett falsch abelesen!
Ich hab die für die 125°C abgelesen.
Danke für die Korrektur!

Was die SS24 <> SK24 Diskussion angeht:
Ich schrieb ja, dass es unklar ist. Da beides Schottky 40V 2A sind, 
überrascht das nicht wirklich.
Bei einem Preis von 0,05€/Stk könnte man ja mal über einen Versuch 
nachdenken.

Ich würde zunächst das Layout überdenken. Möglicherweise bekommt man die 
Temperatur ja nach unten?

Wie schon geschrieben, geht es um den Fehlerfall. Beim Ausfall der 
Kühlung oder Nichtbeachtung der Kühlungserfordernisse kann es zu diesem 
Problem kommen, sonst nicht. Es mag zwar lächerlich klingen ("dann kühle 
halt besser"), aber es ist ein Problem, wenn die Schaltung thermisch 
durchgehen kann und die Versorgung einfach kurzschließt und dabei 
abBRENNT. Es ist blöd, weil der Regler ja eine Abschaltung bei 
Übertemperatur hat, die aber erst bei etwa 150°C anspricht.

Es wäre nett, wenn Du auf die Anwendung eingehen würdest. Oder 
wenigstens Spannungen und Ströme. Wann u. warum z.B. wirklich ein 
Synchronwandler besser wäre (evtl. auch mit Abschaltung bei niedrigerer 
Temp.?), richtet sich ja auch nach V(in) : V(out), sowie I(out) (auch 
deren Schwankungen). Außer natürlich, Du hast das Konzept bombenfest.

Zu Eigenschaften hunderter versch. Bauteile (aus dem Ärmel, ohne 
Datenblätter) kann ich wg. begrenzter Erfahrung nicht so mitreden...
(schnüff)

Maximilian-Torben schrieb:
> Wie schon geschrieben, geht es um den Fehlerfall. Beim Ausfall der
> Kühlung oder Nichtbeachtung der Kühlungserfordernisse kann es zu diesem
> Problem kommen, sonst nicht. Es mag zwar lächerlich klingen ("dann kühle
> halt besser"), aber es ist ein Problem, wenn die Schaltung thermisch
> durchgehen kann und die Versorgung einfach kurzschließt und dabei
> abBRENNT. Es ist blöd, weil der Regler ja eine Abschaltung bei
> Übertemperatur hat, die aber erst bei etwa 150°C anspricht.

Wenn das so ist, hätte ich noch eine Vermutung:

Im Kurzschlussfall stellt das Problem, dass beim Kurzschluss der Strom 
fast ausschließlich durch die Schottky fließt, wenn du einen Buck hast. 
Grund: Die kleine Spannung.
Der Strom ist ja grob:

I(Diode)= I(Last)*(1-DC)

Und der DC ist nahe 0 bei einem Kurzen, weil:
DC =Uout/Uin
Naja, und die Definition von Uout bei Kurzschluss ist (fast) 0.

Konsequenz: Die arme Diode muss den vollen Kurzschlussstrom tragen.
Zweite Konsequenz: Sperren muss sie fast gar nicht mehr. (was gegen 
Sperrverluste spricht!)

Drum Vermutung: Das Problem sind die Vf-Verluste.

Das kann man seht schön messen. Schließ die Schaltung über ein 
Amperemeter kurz, und kuck dazu die Spannungen Vf an. Dann kannst du die 
Leistung berechnen. Schau dir auch SW an, was der Buck so macht.

Soll der Regler kurzschlussfest sein, muss man neben dem Regler noch 
folgendes beachten:
- Die Drossel darf beim "Peak current limit" des Reglers nicht sättigen
- Die Diode muss das "Peak current limit" dauerhaft aushalten.
--> Lösung: Eine dickere Diode. Und hier ist auch das Package gemeint.

Weitere Lösungen:
- Ein Regler mit Stromfoldback
- Einer mit Synchrongleichrichtung

Wenn die Schottky diesen Kurzschluss erstmal erzeugt hat, ist es zu spät 
(die "arme Diode" ist dann schon tot). Der Fall darf nicht eintreten.

Es sind Ströme von bis zu (Peak) 1,5A und Spannungen von bis zu 30V.

Maximilian-Torben schrieb:
> Wenn die Schottky diesen Kurzschluss erstmal erzeugt hat, ist es
> zu spät
> (die "arme Diode" ist dann schon tot). Der Fall darf nicht eintreten.

Ok, Kommunikaionsproblen ;-)

Was ich meinte ist, wenn der Regler kurzgeschlossen wird, dann wird die 
Diode stark belastet.
Wenn sie DANN heiß wird, ist eher Vf der Grund als der Sperrstrom.

Und dagegen hilft eine dickere Diode, mit weniger Vf beim genannten 
Strom und besserer Entwärmung.