肖特基 (Schottky) 二极管具有低正向电压降和显著的成本优势，自然成为MR16 LED灯驱动器多种不同参考设计中交流电桥式整流的标准器件。Diodes公司 (Diodes Incorporated) 也一直支持这个做法，提供相关产品。MR16 LED灯替换的市场需求非常大，单单在2013年便录得高达2亿的生产量。这其中是否存在创新和变化的空间？
事实上，MR16 LED灯的厂商已致力于进一步提升产品的可靠性，从而尽可能延长产品的寿命。可是，标准MR16外壳非常局限，因为缺乏通风系统，由LED丛集散发的传导热形成了持续不利的环境。例如，驱动器电路须抵受高达100°C的环境温度，问题因而应运而生。
最大的弱点
若LED灯出现故障，整流器也将受到影响。此时，标准的肖特基二极管便会暴露显而易见的内在弱点。
纵然这个器件的封装、贴装及散热片技术已有所提升，可是高漏电流特性使它对环境温度上的变化仍然敏感。当反向功率超出这款肖特基二极管的散热能力，也就是散热速度不及发热，即使适度受热，但二极管的低能源金属势垒设计使它容易受到破坏性热失控的影响。
除了低正向电压，低漏电也同样重要，因此市场对于采用肖特基二极管非常关注。在交流电桥式整流器内，每对二极管的传导和阻断工作各占周期的一半时间。要把传导损耗减至最低，低正向电压是先决条件。在阻断模式内，低漏电则是把功率损耗降至最低的关键要素。
若负载是完全阻性负载，工作周期就是50%。然而，在实际应用中，一般负载都会连接上电容以减少LED纹波电流，这样每支二极管的工作周期就能够降低至10%。因此反向漏电性能就显得至关重要了，其次才是正向电压。既然如此，我们是否可以考虑使用PN接面二极管呢？
答案很显然是不能考虑。因为相比肖特基二极管，快速恢复外延设备 (FRED) 无疑能够在较高温的情况下，大幅改善漏电问题。可是，其正向电压反映出明显的缺点。所以我们需要避免的是二极管内出现更高的功率损耗及产生更大的热量。 那么有什么其他好的解决方案吗？或是我们只能将就现有的方案？
SBR为理想解决方案
事实上，超级势垒整流器 (Super Barrier Rectifier，简称SBR) 面世已久，并成功提升较高功率和高温电源的效率。SBR把肖特基二极管的低正向电压特点与PN接面二极管的低漏电特性和稳定性结合起来，是增强MR16 LED灯可靠性的首选器件。
对于一般人而言，SBR结构与MOSFET相似。然而，SBR备有短栅极，并且利用数以千计独立储存格来制造并联式栅极通道网络。
这个结构包含了反栅极，在储存格下直接建立反向N-MOS通道。在正向工作模式内，大量电子可可在较低正向传导损耗下，流经反向N通道。电流将从顶电极，经由反向N通道，到达底电极 (图1)。
在反向工作模式内，当外加电压达到数百mVs，夹断电压基于耗尽层的重叠区而产生。随着反向电压上升，反向漏电的变化显著放缓，并且维持平稳的状态，到达击穿电压。这代表SBR没有肖特基二极管的缺点。
此外，SBR的正向传导损耗性能远超过标准的PN接面二极管，这在输入桥应用内充分彰显出SBR器件能够大幅节省功率及节约能源。
测试
在基于Diodes AL8807 LED驱动器所制造的评估电路内 (图2)，我们可比较该公司旗下的DFLS240 2A 40V肖特基二极管及SBR3U60P1 3A 60V SBR的相关性能。有关电路由12V交流电源驱动，并且供应单一的1瓦LED。
流经桥式二极管的平均连续电流一般为300mA；电路则在高达125oC的工作环境温度下接受评估。MR16照明系统设计师在这个“最恶劣”的温度下，评估产品的性能和可靠性。
在进行正式的内部电路评估之前，我们可以理论的形式，探讨SBR和肖特基二极管是否适合在MR16 LED灯内作为桥式二极管。
一般的正向传导损耗 (VF) 及反向漏电损耗 (IR) 在指定的情况下，由个别的数据手册指定典型的正向电压和反向电压特性曲线，并且以表1总结。
产品
| | IR (mA)@ VR=18V @125oC | DFLS240
| 0.32 | 0.8 | SBR3U60P1
| 0.26 | 0.6 |
表1 – 正向电压及反向漏电在125oC下的特性
在这些情况下，二极管桥每支管脚所产生的功率损耗将利用以下方程式计算出来：
PD = (VF * IL + ((1-D) * (VR * IR))
PD =功率损耗
D = 在0与1之间的工作周期
VF = 在IL @ 125oC下的正向电压
IL = 最高连续电流
VR = 反向电压
IR = 在125oC下的反向漏电
把表1的参数改为反映出DFLS240功率损耗的方程式：
PD = (VF * IL) + ((1-D) * (VR * IR))
PD = (0.32* 0.3)) + ((1-0.3) * (18 * 0.0008))
PD = 0.096 + 0.01
PD = 0.106W
把表1参数改为反映出SBR3U60P1功率损耗的方程式：
PD = (VF * IL + ((1-D) * (VR * IR))
PD = (0.26 * 0.3) + ((1-0.3) * (18 * 0.0006))
PD = 0.078 + 0.00075
PD = 0.0885W
这项计算程式已表示，当SBR3U60P1取代DFLS240，二极管桥的一支管脚将减少功率损耗16%。在进行实际测试时，SBR于更低的温度下工作，因而减少功率损耗。即使当两支二极管在交流电输入的每半周期下进行传导，实际的内部电路将减少两倍功率损耗，也没有任何意义。
该评估板被放置在温度控制室，并先后评估肖特基二极管及SBR。室内的环境温度递增至最高的125oC。热像仪用以量度肖特基二极管及SBR在每次环境温度上升时的外壳温度。所得数据请参照图3。
从这些曲线可见，在120oC的环境温度下，SBR的外壳温度 (TC) 比肖特基二极管低3oC。此外，由于二极管的结温 (TJ) 一般比外壳温度高8oC，因此肖特基二极管的结温将约147oC，非常接近其最高额定结温的150oC。加上低能源金属势垒设计，热失控的风险甚高。
器件的温度每减10oC，应用的可靠性便会倍增。基于这一简单原理，SBR的工作温度显著下降，将大幅提升MR16设计的高温可靠性。
总的来说，SBR较低的正向电压及反向漏电特性有助于减少功率损耗，从而实现较低的工作温度，以及大幅降低热失控的风险。SBR显然能够为MR16 LED照明应用提供又一选择，随时准备推出市场。
毋庸置疑，电路设计的成本一向是产品设计重要的一环。若设计人员旨在提升产品的可靠性及延长产品的寿命，SBR价格相对低廉，是提升产品素质及性能的理想之选。
图片说明：
图1. SBR结构的正向工作模式
图2. MR16 LED灯评估电路
图3. 针对肖特基二极管和SBR而言，环境温度对桥外壳温度的影响
Diodes简介
Diodes公司 (Diodes Incorporated) 是一家标准普尔小市值 600 指数 (S&P SmallCap 600 Index) 及罗素 3000 指数公司，是全球分立、逻辑及模拟半导体产品的制造商及供应商，服务于消费电子、计算机、通信、工业及汽车等不同市场。Diodes的产品包括二极管、整流器、晶体管、MOSFET、保护器件、特殊功能阵列、单门逻辑、放大器和比较器、霍尔效应及温度传感器，涵盖 LED 驱动器、AC-DC转换器和控制器、DC-DC 开关和线性稳压器、电压参考在内的电源管理器件，以及 USB 电源开关、负载开关、电压监控器及电机控制器等特殊功能器件。
Diodes公司的总部、物流中心及美国销售办事处位于美国德克萨斯州普莱诺市，在普莱诺市、加利福尼亚州圣荷西、台北、英国曼切斯特和德国诺伊豪斯设有设计、市场及工程中心；在密苏里州堪萨斯城及曼切斯特设有晶圆制造厂，在上海则设有两座；在上海和成都设有两座组装测试设施，以及在德国诺伊豪斯及台北各设一座；在德州沃斯堡、台北、香港、曼切斯特、上海、深圳、南韩城南市和水原市、东京及慕尼黑设有工程、销售、仓储及物流办事处；并在世界各地设有销售及支持办事处。
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