ダイオード技術資料｜放熱・損失・熱暴走まで網羅した設計ガイド

ダイオード技術資料 J_rev.4(2025.07)

目次 はじめにお読みください ................................................ 3 2-5-3. 接続部温度Tjの推定方法 ......................... 23 1. ご注意事項 ............................................................ 4 2-6. サージ順電流特性 ........................................... 24 1-1. 半導体製品採用に当たってのご注意 ...................... 4 2-6-1. サージ順電流 IFSM ................................... 24 1-2. 安全上のご注意 ................................................ 4 2-6-2. 電流二乗時間積 I2t .................................. 24 1-2-1. 危険度表示の説明 ..................................... 4 2-6-3. 高温時の突入電流について ....................... 25 1-2-2. 図記号による指示の定義 ............................ 5 2-7. サージ逆電圧特性 ........................................... 25 1-2-3. 半導体製品全般でのご注意 ......................... 5 2-7-1. ピーク非繰り返し逆電圧 VRSM .................. 26 1-3. 製品保管・使用環境／取扱上のご注意 ................... 8 2-7-2. 繰り返しせん頭サージ逆電圧 VRRSM ........... 26 1-3-1. 製品保管 ................................................. 8 2-7-3. 繰り返しせん頭サージ逆電力 PRRSM ........... 26 1-3-2. 静電気対応 .............................................. 8 2-8. ダイオードの並列・直列接続 ............................ 26 1-3-3. 過電圧・過電流破壊対応 .......................... 10 2-8-1. ダイオードの並列接続 ............................. 26 1-3-4. 製品に対する衝撃・応力・振動対応 ........... 10 2-8-2. ダイオードの直列接続 ............................. 27 1-3-5. その他使用時の環境についての対応 ........... 11 2-9. 熱暴走について .............................................. 27 2. ダイオード .......................................................... 12 3. 基板設計 ............................................................. 28 2-1. ダイオードの種類 ........................................... 12 3-1. ソルダリングパッドの設計 ............................... 28 2-2. 特性用語一覧 ................................................. 12 3-2. 挿入型パッケージの取り付け穴の設計 ................ 28 2-2-1. 製品構成 ............................................... 12 3-3. 放熱設計 ....................................................... 28 2-2-2. 絶対最大定格 ......................................... 13 3-4. 部品の配置 .................................................... 28 2-2-3. 電気的・熱的特性 ................................... 14 4. 加工 ................................................................... 29 2-2-4. 付 記 ................................................... 14 4-1. マガジン梱包品の製品取り出し時のご注意 ........... 29 2-3. 電気的特性 .................................................... 15 4-2. 端子フォーミング・切断の際のご注意 ................ 29 2-3-1. 順方向特性 VF ....................................... 16 5. 実装 ................................................................... 31 2-3-2. 順電力損失 PF........................................ 17 5-1. 実装時のご注意 .............................................. 31 2-3-3. 逆方向特性 IR ........................................ 17 5-2. はんだ付け時のご注意 ..................................... 31 2-3-4. 逆電力損失 PR ....................................... 18 5-3. 推奨鉛フリーはんだ付け条件 ............................ 32 2-3-5. スイッチング特性 ................................... 18 5-4. フラックス洗浄 .............................................. 33 2-3-6. スイッチング損失 PS............................... 19 5-5. 二次モールド・プラスチック封入 ...................... 33 2-4. ディレーティングカーブ .................................. 19 5-6. 放熱フィンの取り付けについて ......................... 34 2-5. 接合部温度の推定 ........................................... 20 5-7. 固定（ネジ止め）について ............................... 35 2-5-1. 熱抵抗 .................................................. 20 5-8. 実装後の保管について ..................................... 37 2-5-2. 電力損失の求め方 ................................... 21 2

はじめにお読みください 1. ご採用に際しては、別途仕様書をご請求の上、ご確認をお願いいたします。 2. 本資料に記載されている当社製品の品質水準は、一般的な信頼度が要求される標準用途を意図しています。 その製品の故障や誤動作が直接生命や人体に影響を及ぼすような極めて高い品質、信頼度を要求される特別、特定用途の機器、装 置にご使用の場合には必ず事前に当社へご連絡の上、確認を得て下さい。 当社製品の品質水準は以下のように分類しております。 【標準用途】 コンピュータ、OA 等の事務機器、通信用端末機器、計測器、AV 機器、アミューズメント機器、家電、 工作機器、パーソナル機器、産業用機器等 【特別用途】 輸送機器（車載、船舶等）、基幹用通信機器、交通信号機器、防災/防犯機器、各種安全機器、医療機器等 【特定用途】 原子力制御システム、航空機器、航空宇宙機器、海底中継機器、生命維持のための装置、システム等 3. 当社は品質と信頼性の向上に絶えず努めていますが、必要に応じ、安全性を考慮した冗長設計、延焼防止設計、 誤動作防止設計等の手段により結果として人身事故、火災事故、社会的な損害等が防止できるようご検討下さい。 4. 本資料に記載されている内容は、製品改良などのためお断りなしに変更することがありますのでご了承下さい。 製品のご購入に際しましては事前に当社または特約店へ最新の情報をご確認下さい。 5. 本資料の使用によって起因する損害または特許権その他権利の侵害に関しては、当社は一切その責任を負いません。 6. 本資料によって第三者または当社の特許権その他権利の実施に対する保証または実施権の許諾を行うものでは ありません。 7. 本資料に記載されている製品が、外国為替及び外国貿易管理法に基づき規制されている場合、輸出には同法に基づく 日本国政府の輸出許可が必要です。 8. 本資料の一部または全部を当社に無断で転載または複製することを堅くお断りいたします。 3

1. ご注意事項 1-1. 半導体製品採用に当たってのご注意 当社は品質・信頼性の向上に努めていますが、一般に半導体製品は誤作動したり、故障したりすることがあります。当社半導 体製品をご使用いただく場合は、半導体製品の誤作動や故障により、生命・身体・財産が侵害されることのないように、購入者 側の責任において、機器の安全設計を行うことをお願いします。なお、設計に際しては、最新の製品仕様をご確認の上、製品の 保証範囲内でご使用いただくとともに、考慮されるべき注意事項や条件については、本記載内容にご注意いただくようお願いし ます。 1-2. 安全上のご注意 本項には、お使いになる方や他の人への危害と財産の損害を未然に防ぎ、デバイスを安全に正しくお使いいただくために、重 要な内容を記載しています。 次の内容（表示・図記号）をよく理解してから本文をお読みになり、記載事項をお守り下さい。 1-2-1. 危険度表示の説明 取扱いを間違った場合、使用者が死亡または重傷（*1）を負うことがあり、かつその切迫の度合いが高い危害の程度 を示します。 取扱いを間違った場合、使用者が死亡または重傷（*1）を負うことが想定される危害の程度を示します。 取扱いを間違った場合、使用者が傷害（*2）を負うことが想定されるか、または物的損害（*3）の発生が想定される 危害・損害の程度を示します。 *1：重傷とは、失明、けが、やけど（高温・低温）、感電、骨折、中毒等で、後遺症の残るもの、及び治療に入院・長期の通院を要すもの を指します。 *2：傷害とは、治療に入院や長期の通院を必要としない、けが、やけど、感電等を指します。 *3：物的損害とは、装置・機器等に関わる拡大損害を指します。 4

1-2-2. 図記号による指示の定義 禁止（してはいけないこと）を示します。 具体的な禁止内容は、図記号の中や近くに絵や文章で指示します。 指示する行為の強制(しなければならないこと)を示します。 具体的な強制内容は、図記号の中や近くに絵や文章で指示します。 注意（気をつける必要があること）を示します。 具体的な注意内容は、図記号の中や近くに絵や文章で指示します。 1-2-3. 半導体製品全般でのご注意 電源投入中及び遮断後で電荷が放電するまでは身体を触れないで下さい。 感電による死亡、重傷を負うことがあります。 デバイスの評価・検査・試験時には、電極やプローブ等の接続前に電荷の放電を行って下さい。 電荷を放電せず接続操作を行うと、感電による死亡、重傷を負うことがあります。 デバイスの評価・検査・試験時には、電極やプローブ等の接続後に電源を投入して下さい。 電源投入中の接続操作は感電による死亡、重傷を負うことがあります。 終了時には電荷の放電を行って下さい。 電荷の放電を実施していないと、次回電源投入前の操作において、感電による死亡、重傷を負うことがあります。 5

絶対最大定格（電流、電圧、安全動作領域、温度等）を超えて使用しないで下さい。 デバイスが破壊することで短絡電流が発生し、破裂・燃焼を起こして火災の原因となることや傷害を負うことがありま す。 短絡電流を検出できる装置を用い、短絡発生時は供給電源全線を遮断して下さい。 電源を遮断しないと、短絡による大電流が流れ続け、破裂・燃焼を起こし、火災の原因となることや傷害を負うことが あります。 筐体は破裂・燃焼による飛散防止などを考慮した設計をして下さい。 飛散物による傷害を負うことがあります。 評価・検査・試験時にはデバイスにカバーなどの安全保護具を使用して下さい。 デバイスは、破壊時のオーバーストレスあるいは電極と接地電位間のアーク放電により、破裂・燃焼を起こし、火災の 原因になることや傷害を負うことがあります。 製品の電極、端子以外の金属部は接地して使用する設計にして下さい。 デバイスの電極と金属ケース部が絶縁されている製品でも、静電容量によりケース部の電位が上がることがあります。 絶縁の劣化、破壊によってケース部が高電圧になり、接触すると感電による死亡、重傷を負うことがあります。 ショットキーバリアダイオードは、順方向、逆方向損失を考慮した放熱設計、安全設計をして下さい。 一般の整流素子に比べ、逆電流が大きくなり、使用環境(高温度、高電圧等)が厳しい場合には、逆方向損失の増加によ りデバイスが破壊し、短絡電流などにより破裂・燃焼を起こし、火災の原因となることや傷害を負うことがあります。 デバイスの主回路の動作時を除き、制御回路への通電時は、主回路を確実に非動作にする設計をして下さい。 デバイスが誤動作すると、重大な事故の発生や傷害を負うことがあります。 6

絶対最大定格は瞬時たりとも超えてはいけません。複数の絶対最大定格のいずれに対しても、超えないよう設計して下 さい。 絶対最大定格を超えると破壊、損傷及び劣化の原因となり、破裂・燃焼による傷害を負うことがあります。 デバイスの逆差し、差し間違い、または電源のプラスとマイナスの逆接続はしないで下さい。 電流や消費電力が絶対最大定格を超え、破壊、損傷及び劣化の原因になるだけでなく、破裂・燃焼により傷害を負うこ とがあります。なお、逆差し及び差し違いのままで通電したデバイスは、以降使用しないで下さい。 デバイスに通電中または通電終了直後は、放熱フィンに触れないで下さい。 放熱フィンが高温になっていますので、やけどを負うことがあります。 デバイスのリード先端に触れないで下さい。 先端が尖っているタイプがあり、刺し傷を負うことがあります。 測定設備やはんだごて等は漏電がないことを確認の上、アースをして下さい。 漏電した場合、デバイスが電気的に破壊したり、感電したりすることがあります。 リードカッティング時は、保護メガネを使用して下さい。 カッティング屑の飛散により目に傷害を負うことがあります。 評価・検査・試験時には、デバイスの取扱いは、冷却後または保護手袋を使用して行って下さい。 デバイスは動作することにより高温になり、供給電源を切っても、余熱によりやけどを負うことがあります。 7

1-3. 製品保管・使用環境／取扱上のご注意 1-3-1. 製品保管 製品保管時は下記の点にご注意下さい。 1) 製品は、水に濡れる場所・直射日光が当たる場所・腐食性ガスが発 生する場所・塵埃が多い場所・振動や衝撃等機械ストレスを受け る場所・塩害が発生する場所では保管せず、結露を避け、温度・湿 度が一定環境の場所にて保管して下さい。（温度5～30℃、湿度45 ～75%の常温常湿を推奨） 2) 乾燥時期に加湿して、湿度を一定に保つ場合、水道水を使用する と、含有塩素により製品リードにさびが発生することがあります。 一度沸騰させた水や純水等の塩素が入っていない水を使用するよ うにご注意下さい。 図1-1 悪い保管場所の例 3) 保管及び製品輸送時に急激な温度変化が発生すると、製品に結露を発生させ、製品に変色や腐食を発生させる原因とな ります。 4) 保管時には、製品に直接荷重がかからないように考慮下さい。 5) 製品の長期保管が想定される場合は、防湿梱包や密閉容器にシリカゲルを入れて、乾燥状態が維持される環境で保管し て下さい。長期保管した製品を使用する場合は、使用前にはんだ付け性などの確認をお願いします。 6) ダンボール状態の製品を積み重ねて一時保管する場合は、規定された一定方向で積み重ねて下さい。規定以外の状態(上 下逆さまや横にした状態)で積み重ねると、製品に想定外の荷重がかかり、破壊の原因となることがあります。積み重ね 可能な段数については製品により異なります。 また、当社出荷時に防湿梱包された製品については、上記に加えて下記についてもご注意下さい。 7) 防湿梱包された梱包袋が破れ、破損が起きないように保管をお願いします。 8) 防湿梱包された製品を開封後使用する場合、製品毎に規定された時間内で使用するようにして下さい。なお規定時間は 製品により異なります。 9) 開封後の製品を全て使用せずに一時保管したい場合は、防湿梱包袋内に乾燥材を入れて、再圧着して封をして保管する か、低湿度が維持されたデシケータ装置などの環境で保管して下さい。なお乾燥材を使用する際は、乾燥材の吸湿量に 一定限界がありますので、使用の際にはご注意下さい。 1-3-2. 静電気対応 半導体製品を梱包材から取り出し、製品単体を取扱う場合は、以下に示す事項に注意して作業を実施して下さい。製品によ っては“静電気注意”表示されているものがあります。これら表示のある製品の取扱いについては、特に注意が必要です。 1) 静電気の帯電を防ぐ目的で、作業エリアの湿度を40～60%を目安に調整して下さい。 2) 作業エリア内に設置してある装置・作業台・椅子・治工具についてはアース接地を行って下さい。 3) 作業エリア内の床及び作業台表面は静電気対策用マットを敷いて下さい。なお静電気対策用マットは表面の汚れなどに より、抵抗値が変化しますので適時清掃を行って下さい。 4) 作業エリア内で帯電が懸念される箇所がある場合はアース接地を行い、アース接地できない場所は必要に応じて、イオ ナイザーを用いて帯電しないようにご注意下さい。 8

5) 作業エリア内にモニターを設置する場合、モニターが帯電しないものを選び、モニター表面に帯電防止処理を行って下 さい。 図1-2 作業台・エリアの静電気対策例 6) 製品に触れるもの（マウンターの製品ピックアップ部/ピンセット/はんだごて等）は、アース接地や帯電しない材質・ 帯電防止処理されたものを使用して下さい。なお、はんだごては低電圧（12～24V）のものを使用して下さい。 図1-3 はんだごての接地 7) 製品が帯電された状態で金属に接触すると、急激な放電により製品が破壊されることがございます。製品が帯電してし まった場合は、急激な放電を起こさないようにご注意下さい。 8) 作業者は帯電防止作業服や帯電防止靴を着用し、かつ作業時には人体の感電防止のためのリストストラップなどをつけ て作業を実施して下さい。また、汚れ防止のため、作業者が手袋や指サックを用いる場合は、手袋や指サックに帯電防 止処理されたものを使用して下さい。 図1-4 作業者の静電気対策例 9

9) 作業エリア内の帯電状況を定期的に測定し、帯電していないことを確認する作業の実施をお勧めします。 10) 製品保管する棚や運搬する際に台車を使用する場合は、棚や台車の帯電にもご注意下さい。 図1-5 パーツボックスの静電気対策例 図1-6 保管棚の静電気対策例 1-3-3. 過電圧・過電流破壊対応 静電気以外の要因によっても、製品耐量を超える電圧・電流が印加され、製品が破壊（過電圧・過電流破壊）されることが あります。過電圧・過電流破壊の原因は様々考えられ、原因の特定や対策が非常に難しい破壊です。 1) 製品付近に高電圧に帯電されたものがないか。 2) 周辺装置などから漏電が起きてないか。 3) 雷サージなどの外部サージの影響がないか。 4) 製品動作時や製品試験時に過電圧・過電流が印加されていないか。 5) 回路内で発生させているサージがないか。 6) 測定時にオシロスコープのプローブなどを接続することで負荷容量が大きくなり、ノイズ発生などの誤動作を起こして いないか。 7) 回路内のコンデンサに電荷が蓄積されており、その電荷が放電され、破壊原因となっていないか。 等をご確認いただき、このような破壊が疑われる製品について当社にお問い合わせいただく場合には、製品だけでなく、破 壊時の周囲の状況や動作状態等をできる限り詳しくご呈示下さい。 1-3-4. 製品に対する衝撃・応力・振動対応 製品や梱包材は一定以上の衝撃・応力・振動により、破壊の危険性がありますので、取扱い及び製品輸送の際にはご注意下 さい。 1) 製品の基板実装時の製品ピックアップやマウント時に過剰の衝撃や応力を加え、製品を破壊することがありますので、 適切な管理を行って下さい。 2) モールド樹脂中央部付近内部にチップが存在しております。衝撃・応力によっては、製品外観上問題がなかったとして も、内部チップが破壊されていることがございますので、取扱いの際にご注意下さい。 10

1-3-5. その他使用時の環境についての対応 使用時の環境について以下の点にご注意下さい。 1) 腐食性ガスが存在・発生した場合、製品特性に影響を及ぼし、製品不良を発生する原因となります。 2) 製品は、放射線・宇宙線を考慮した設計がなされていません。放射線・宇宙線の影響で製品が正常動作しないことが考 えられます。 3) 強電界・強磁界の環境下の場合、製品特性に影響を及ぼし、製品が正常動作しないことが考えられます。 4) 外部光（紫外線・太陽線等）はその光量や強さによっては、製品が正常動作しないことが考えられます。 5) 塵・埃・油があると製品特性に影響を及ぼし、製品が正常動作しないことが考えられます。 6) 製品に使用されているモールド樹脂については、難燃性を考慮した設計を実施しておりますが、これは不燃を保証する ものではありません。過電圧・過電流により、製品が破壊した場合や周辺に可燃性物質がある場合は引火の危険性があ ります。また製品燃焼が起きた場合は、毒性を持ったガスが発生する可能性もあります。製品規格仕様内で使用し、燃 焼物・発熱物・発火物・引火物等の周辺で製品を設置および使用しないで下さい。 11

2. ダイオード 2-1. ダイオードの種類 一般整流ダイオード 一般整流ダイオードは、高耐圧のPN接合型整流素子です。 チップ構造については、当社独自の化学的物理的に安定したガラスパッシベーションを使用しており、耐湿性・耐熱性に優れ た構造です。 ブリッジダイオード ブリッジダイオードは、商用電源の整流用に適しています。高 IFSM・低ノイズ・低VF製品を取り揃えております。 また、2 次側整流用途等として、ショットキーバリアダイオードやファストリカバリダイオード等の高速ダイオードを搭載し たブリッジダイオードも取り揃えております。 ショットキーバリアダイオード（SBD） ショットキーバリアダイオードは、金属と半導体の接合で生じる障壁を利用したダイオードです。 PN接合と比較して順方向の立ち上がり電圧が低く、スイッチング速度が極めて速いため、高速低VFダイオードとして最適の 整流素子です。 ファストリカバリダイオード（FRD） ファストリカバリダイオードは、逆回復特性を改善した高耐圧のPN接合型高速整流素子です。 高速化のためのキャリアライフタイムをコントロールしています。 2-2. 特性用語一覧 2-2-1. 製品構成 表2-１ 製品構成 項 目 用 語 の 説 明 単体ダイオード 1製品当たり1チップで構成されているダイオードの総称 1製品当たり2チップ構成されているダイオードの総称 ツインダイオード さらにセンタータップ、ダブラー、アレイに分類される 2 チップが内部配線にて並列接続されており、カソードを 1端子で共有している“カソード センタータップ コモン”、アノードを1端子で共有している“アノードコモン”がある ダブラー 2チップが内部配線にて直列接続されているもの 2チップがそれぞれ独立して配線されているもの アレイ 1製品当たりカソードおよびアノード端子2組にて構成される 1製品当たり複数チップで構成されており、内部配線にてブリッジ回路を形成しているダイ オードの総称 ブリッジダイオード SIP(Single In-line Package)、DIP(Dual In-line Package)、SQIP(Square In-line Package)、SMD(Surface Mounting Device：面実装)等のパッケージ種がある 12

2-2-2. 絶対最大定格（瞬時であっても超えてはならない値） 表2-２ 絶対最大定格 項 目 記 号 用 語 の 説 明 保存温度 Tstg 素子非動作中に超えてはならない保存周囲温度 Storage temperature 接合部温度 Tj 素子動作中に超えてはならない接合部温度 Junction temperature ピーク繰返し逆電圧 VRRM 素子に印加可能な交流逆電圧の最大ピーク値 Repetitive peak reverse voltage 非繰返しピーク逆電圧 VRSM 素子に印加可能な単発サージ逆電圧の最大値 Non-repetitive peak reverse voltage サージの規定条件にご注意下さい 繰返しせん頭サージ逆電圧 VRRSM 素子に印加可能な連続サージ逆電圧の最大値 Repetitive peak surge reverse voltage サージの規定条件にご注意下さい 平均順電流 IF(AV) 抵抗負荷で50Hzの正弦波整流し、得られる最大出力電流平均値 Average forward current 平均順電流は50Hzでも60Hzでも同じになります。 使用温度からディレーティングを行い、指定箇所が、その温度以 下となる条件にて、ご使用下さい サージ順電流 IFSM 50Hz(パルス幅10ms)の正弦波1サイクルでの非繰り返し最大 Surge forward current 許容電流ピーク値 約1.09倍すると60Hz(パルス幅8.3ms)での値になります。 使用温度からディレーティングを行い、ご使用下さい IFSM1 1msのパルス幅の正弦波1サイクルでの非繰り返し最大許容電 流ピーク値 使用温度からディレーティングを行い、ご使用下さい 電流二乗時間積 I2t パルス幅1ms以上10ms未満での非繰り返し最大許容電流ピー Current squared time ク値を算出するための値 使用温度からディレーティングを行い、ご使用下さい 絶縁耐圧 Vdis AC電圧の実効値を印加した時の端子-ケース,放熱フィン間の絶 Dielectric strength 縁耐圧値 締付けトルク TOR 製品を放熱フィンに実装する時のネジ止めの締付けトルクの最大 Mounting torque 値 13

2-2-3. 電気的・熱的特性 表2-３ 電気的・熱的特性 項 目 記 号 用 語 の 説 明 順方向電圧 VF 規定条件にて、順電流を流した時に生じる電圧降下の値 Forward voltage 逆電流 IR 規定条件にて、逆電圧を印加した時に流れる電流値 Reverse current 逆回復時間 trr 規定条件にて、順方向に電圧を印加し、電流を流し、逆方向に変 Reverse recovery time わった後、電流がなくなるまでの時間 接合容量（端子間容量） Ct 規定条件での容量値 Total capacitance 熱抵抗 Rth(j-x) 規定条件にて、定常状態での熱の伝導の度合いを表す数値または Thermal resistance 1W当たりに接合部とx間で生じる温度差 Rth(j-a) : 接合部と周囲間の定常熱抵抗 Rth(j-c) : 接合部とケース間の定常熱抵抗 Rth(j-l) : 接合部とリード間の定常熱抵抗 2-2-4. 付 記 当社では2017年度より、JEITA ED-4511Bに従って、従来使用していた特性記号を一部変更いたしました。 読み替えの際は、下表を参照して下さい。 新 表 記 旧 表 記 備 考 接合部温度Tj 接合部温度 Tj 基本的に同義 Junction temperature Operating Junction Temperature ED-4511B では“推定接合部温度”としている が、当社では“接合部温度”と呼称する ピーク繰返し逆電圧VRRM せん頭逆電圧VRM 交流電圧印加を対象とする Repetitive peak reverse voltage Maximum Reverse Voltage 直流電圧印加を保証する場合はVR(DC)で表す 平均順電流 IF(AV) 出力電流 Io 同義 Average forward current Average Rectified Forward Current 接合容量Ct 接合容量Cj 基本的に同義 Total capacitance Junction Capacitance 熱抵抗Rth(j-x) 熱抵抗θjx 同義 Thermal resistance Thermal Resistance 過渡熱抵抗はZth(j-x)で表す 14

2-3. 電気的特性 整流用ダイオードの理想的な特性は、順方向の電圧降下が無く(VF=0V)、逆 方向に電圧を印加しても電流を完全に阻止する(IR=0A)ものです。 しかし、ダイオードの電流電圧特性は、現実には図2-1のように順方向に電 流を流すと電圧降下VFが生じ、逆方向に電圧を印加すると逆電流 IRが流れ ます。このVFや IR（及び後述の trr）によって電力損失が発生し、温度が上 昇する原因となります。 図2-1 ダイオードの電流電圧特性 表2-４ ショットキーバリアダイオード定格表（例） 項 目 記 号 条 件 規格値 単位 保存温度 Tstg -55～150 ℃ Storage temperature 接合部温度 Tj -55～150 ℃ Junction temperature ピーク繰返し逆電圧 VRRM 60 V Repetitive peak reverse voltage 繰返しせん頭サージ逆電圧 VRRSM パルス幅0.5ms, duty 1/40 65 V Repetitive peak surge reverse voltage Pulse width 0.5ms, duty 1/40 平均順電流 IF(AV) 50Hz正弦波, 抵抗負荷, フィン付き 20 A Average forward current 1素子当たりの平均順電流 IF(AV)/2, Tc＝ 118℃ 50Hz sine wave, Resistance Load, With heatsink, Per diode IF(AV)/2, Tc＝118℃ サージ順電流 IFSM 50Hz正弦波, 非繰り返し1サイクル 230 A Surge forward current せん頭値, Tj＝25℃ 50Hz sine wave, Non-repetitive 1cycle peak value, Tj＝25℃ 絶縁耐圧 Vdis 一括端子・ケース間, AC1分間印加 2.0 kV Dielectric strength Terminals to case, AC 1 minute 締付けトルク TOR (推奨値：0.3N・m) 0.5 N・m Mounting torque (Recommended torque：0.3N・m) 順方向電圧 VF IF＝10Aパルス測定, 1素子当りの規格値 0.63 max. V Forward voltage Pulse measurement, Per diode 逆電流 IR VR＝VRRMパルス測定, 1素子当りの規格値 8.0 max. mA Reverse current Pulse measurement, Per diode 接合容量 Ct f＝1MHz, VR＝10V, 1素子当りの規格値 370 typ. pF Total capacitance Per diode 熱抵抗 Rth(j-c) 接合部・ケース間 1.8 max. ℃/W Thermal resistance Junction to case 15

2-3-1. 順方向特性 VF 順方向特性（例）を図2-2に示します。縦軸を順電流 IF、横軸を順電圧VF とした片対数グラフで表しています。ダイオードの順方向特性には以下の ような特長があります。 ・電流が微小でも電圧降下がある。 ・シリコンによって作られているダイオードでは温度係数が負となる。 （温度が高いほどVFが小さくなる） ・シリコンカーバイドショットキーバリアダイオード（SiC-SBD）で は温度係数が正となる。（温度が高いほどVFが大きくなる） ご使用になる際には、順方向特性図から、印加する電流での電圧降下概算 値をご確認頂き、設計上の参考としてご使用下さい。 図2-2 順方向特性 （例、25℃で10A流れた場合：0.64V max.） また、ご使用の際は以下の点にもご留意下さい。 ・VFを測定する場合は、ケルビン接続（4端子法）にて測定下さい。 ・ダイオードには特性バラツキがあります。 ・特性図にない、微小な電流領域のVFおよび温度に関しては、担当営業までお問い合わせ下さい。 図2-3に示すようにVF-IFカーブは、1チップ当たりの順電流の平均値IF(AV) とピーク値 IPの2点を結んだ直線で近似されることがあります。 定格表の平均順電流 IF(AV)と、IP(=3×IF(AV))の 2 点での近似であっても微 少電流や大電流以外の領域では、誤差はほとんどありません。 近似直線を式で表すと、図2-3の IF＝0の点のVFをVo、直線の傾きの逆 数dVF/dIFを roとすると VF = Vo + ro × IF で表されます。Voおよび roのパラメータが必要な場合は、担当営業まで お問い合わせ下さい。 図2-3 VF-IFカーブ 16

2-3-2. 順電力損失 PF 順電力損失曲線の例を図2-4に示します。 図2-4 順電力損失曲線 図2-5 Duty 印加される電流波形が図2-5のような矩形波の場合は、Duty Dは0.2となり、平均順電流 IF(AV)は10Aと計算されます。 この場合の順電力損失PFは、図2-4のD＝0.2のライン上の IF(AV)＝10A点から順電力損失を読み取り、7.5Wとなります。 Dはダイオードの順方向に電流が印加されている時の間隔を表しています。 2-3-3. 逆方向特性 IR SBDはPN接合している一般ダイオードに比べ、逆電流 IRが大きく損失が 無視できません。一方で SBD以外のダイオードについては IRが小さく、 損失もほとんど無視することができます。 逆方向特性の例を図 2-6 に示します。縦軸を逆電流 IR、横軸を逆電圧 VR とした片対数グラフで表しています。 逆方向特性は温度係数が正(温度が高いほど IRが大きくなる)という特長が あります。グラフでは代表的な温度についての特性値を表しています。 記載されていない温度での特性や、参考図としての一般ダイオード及び FRDの IR特性については、担当営業までお問い合わせ下さい。 図2-6 逆方向特性 周囲温度による影響 SBDの場合、周囲温度により逆電力損失が増加し、放熱量によっては熱暴走により素子が破壊する場合があります。 （詳細は、「2-9. 熱暴走について」を参照下さい） 素子の使用条件及び放熱条件には充分考慮のうえご使用下さい。 17

2-3-4. 逆電力損失 PR 逆電力損失PRとは、逆電流 IRが原因で発生する損失のことで、逆方向特性 と同様にSBDのみ記載しています。 参考に逆電力損失曲線の例を図2-7に示します。縦軸を逆電力損失PR、横 軸を逆電圧 VRのグラフで表しています。条件は図左上の波形で示されま す。Dはダイオードの逆方向に電圧が印加されていない時の間隔（Duty） を表しています。 図2-7 逆電力損失曲線 2-3-5. スイッチング特性 1) 逆回復時間 trr PN接合は、少数キャリアの蓄積効果のため動作周波数に限界があります。 逆回復時間 trrは動作周波数の限界を示す指標として用います。 trrの測定回路モデルと測定方法は、図2-8の通りです。 a) 測定回路にE1、E2、R1、R2を設定し、測定条件の順電流 IF及び逆電流 IRを測定します。 b) SW1をONし、E1より順電流 IFを流します。 c) SW2をONし、E2から逆電圧を印加することにより順電流 IFが減少します。続いて逆電流 IRが流れたのち、 電流がほぼ流れない状態となります。このときの波形を図2-9に示します。 d) 電流のゼロ点から逆回復電流ピーク値 IR1を経て IR2まで減少する期間を逆回復時間 trrと呼びます。 図2-8 trr測定回路 図2-9 リカバリ電流波形 2) 接合容量 Ct 一般ダイオードおよびFRDは少数キャリア動作なので trrが存在します。 一方、SBDは多数キャリア動作なので理論上 trrは存在しませんが、接合部の容量により、trrと同じような動作が確 認されます。接合容量Ctは、SBDの trrに代わる動作周波数の指標となります。 18

2-3-6. スイッチング損失 PS 前述したようにダイオード順バイアス時の少数キャリア蓄積効果により、 ターンオフ時、逆電圧を阻止できずに瞬間的に逆電流が流れてしまう期間 が発生します。図2-10のダイオード逆回復時間 trrに生じる電力損失がス イッチング損失です。スイッチング損失PSは一般的に 1 ???? = 6 V?? × ?????? × trr × f で計算されます。 動作周波数が高い場合には、スイッチング損失が大きくなり、ダイオード 図2-10 スイッチング波形 トータル損失に対するスイッチング損失の割合が無視できなくなります。 よって実際の動作波形を確認の上、スイッチング損失PSを求めて下さい。 2-4. ディレーティングカーブ ディレーティングカーブは、各種温度(ケース・リード・周囲)と平均順電流 IF(AV)から絶対最大定格である接合部温度 Tjを限 度として規定されます。 一般ダイオードは電源一次側整流用として使用するため正弦波入力を、SBDおよび FRDは二次側で使用するためDutyを規 定した特性図を作成しています。一般ダイオードを例に、実使用に関する判断方法を示します。 まず、ダイオードに流れるピーク電流 IP実測値から平均順電流 IF(AV)を求 めます。 例、IP＝1A, tp＝10ms, T＝20msの場合 2tp 2 × 10 × 10−3 ????(AV) = × ???? = πT 3.14 × 20 × 10−3 × 1 = 0.32A 図2-11 正弦波電流 波形例 図2-12 順電力損失曲線 図2-13 ディレーティングカーブ 上記より求めた IF(AV)値より、順電力損失曲線(図2-12)を用いて、順電力損失PFを求めます。 特性図より IF(AV)＝0.32A時の順電力損失PFは約0.55Wと読み取れます。ここで求めた順電力損失に熱抵抗を掛け、実測 温度を足した値がTjとなります。製品仕様の絶対最大定格にあるTj以下であれば使用可能です。 また、求めた IF(AV)値(0.32A)とディレーティングカーブ(図2-13)より、周囲温度は約65℃以下と導出できますので、それ 以下であればTjmax以下と判断できます。 19

2-5. 接合部温度の推定 2-5-1. 熱抵抗 ダイオードの動作時に発生する電力損失は、全て熱に変換され、接合部温度 Tjを上昇させます。設計された放熱系(放熱フ ィンなど)で、定格表に指定されるTjmax以下に接合部温度が抑えられているかを確認し、Tjmaxを超える場合は、定格温 度以下とするために放熱フィンや周囲温度条件の見直しを行わなければなりません。 モールド樹脂などで密閉されたダイオードチップの接合部温度を直接測定することはできませんので、外部温度より接合部 の温度を推定する必要があります。この推定に使われるのが熱抵抗Rthで、ダイオードの消費電力(電力損失)に対する熱伝 導の抵抗度合いを表します。この接合部から周囲(外気)への熱の伝導経路は、図 2-14 のような電気的等価回路で表されま す。定格表や特性図に出てくる温度及び熱抵抗は、添字によりどの位置なのかを表します。 図2-14 熱抵抗等価回路 それぞれの添字は、下記のような位置を表します。 Rth(j-c)：接合部-ケース間の熱抵抗 Cjc：接合部-ケース間の熱容量 Rth(c-f)：ケース-放熱フィン間の熱抵抗 Cfa：放熱フィン-周囲間の熱容量 Rth(f-a)：放熱フィン-周囲間の熱抵抗 Cca：ケース-周囲間の熱容量 Rth(c-a)：ケース-周囲間の熱抵抗 Cs：絶縁板の熱容量 Rth(S)：絶縁板の熱抵抗 Cc：ケースの熱容量 Rth(c)：ケースの熱抵抗 Tjはダイオードの接合部の温度のことであり、Rth(j-c)は接合部とケースの間の熱抵抗のことです。 実際にダイオードに印加される電圧・電流より、順方向損失・逆方向損失を求めます。両損失を足した値が、ダイオードト ータル損失となります。トータル損失に熱抵抗Rth(j-□)を掛けた値が、ダイオードの接合部と対象箇所（位置）間の温度差 となります。 20