ショットキーダイオードの故障モード

質問

ある回路につけていたショットキーダイオード（MBR360）が壊れてしまいました。
アナログテスターで抵抗を測ると順方向も逆方向も１Ω程度になっています。正常な物は順方向でも2-3Ωあるので、ショート状態になっているようです。
これの原因としては何が考えられるのでしょうか。一般的には過逆電圧、過順電流、高温などが考えられますが、通常の波形を見た限りではこれらの定格値はオーバーしていません。過度現象で一時的にオーバーしたのであれば、どれが原因かあたりをつけて、追いかけたいのです。
数台作って、短期間に１台がこの故障を起こしました。大量生産につなげたいので、原因を今のうちに突き止めたいのです。
どなたか、分かる方お答えください。

回答No.4

anachrockt · ベストアンサー

ショットキーダイオードの破壊原因は，経験上，過逆電圧，過順電流，高温です．
ピーク電圧 -80Vとゆうことは，定格60Vに対してオーバーしていますから，壊れて当然です．
定格200Vのこんなのがエエと思いますが．
http://www.niec.co.jp/products/pdf/discrete/30pha20.pdf
オシロ（DSO）で，過渡状態の電圧・電流を測定し，過電圧にはCRスナバ，過電流（ラッシュ電流）
には，バイパスダイオード（-12Vと出力間に入れる）で対策します．
バイパスダイオードには，サージ電流耐量200AのRM4Zがお勧めです．
http://www.sanken-ele.co.jp/prod/semicon/pdf/rm10zj.pdf

高温は，ショットキーダイオードの電流定格を上げTO-220パッケージに変えてヒートシンクを付けます．

大量生産につなげたいのでしたら，メーカーに解析依頼すれば，原因（過逆電圧，過順電流，高温）を
教えてくれるはずです．
教えてくれなかったり，異常に解析時間のかかるメーカーは，量産時のクレーム処理が大変ですから
品質管理部門と相談して，採用の可否を決定するようにします．

お礼

アドバイスありがとうございます。
一般的にみて、ショート状態になる原因は過逆電圧，過順電流，高温のどれの可能性が高いか分からないでしょうか。
ピーク電圧 -80Vですが、これは順方向の信号になります。逆電圧をオシロでみたところでは、ピークで23V程度しかかかっていません。
安全を見越して、100V以上のものを探した方がよいのかもしれませんね。お薦めいただいた30PHA20等を検討します。

回答No.6

inara1

＞MBR360のAnode側にはCはなく、-12V電源の方につながっています。MBR360の逆電圧をオシロでみたところでは、ピークで23V程度しかかかっていません。
こういう回路ですか。

　　　　　　-12V
　　　　　　　├─────┐ Anode
　　　　　　　L （220μH）　　▼ MBR360
　　　　　　　├─────┘ Cathode
　　　　　　　D
　Vin ─ G　　2SJ380
　　　　　　　S
　GND──┘

昇圧型のスイッチング電源かと思ったのですが。この回路だと、MBR360が壊れていない限り、Cathode側は-15V以下にはならないと思います。MBR360の逆電圧がピークで23V程度ということは、ドレイン電圧がピークで +11V ですね。「MBR360のCathode電圧をみたところ、ピーク電圧 -80Vに 50nS ほどでなっています」というのは、どこの電圧を基準（オシロのGND）にしたものでしょうか。

どういう回路なのかよく分かりません。大量生産につなげたいのでとのことなので、部品交換は極力しないほうがいいのかもしれませんが、Gateに直列抵抗を入れるとかしてGate電圧のdV/dtを抑えるというのは効果があるのでしょうか（ しばしば遭遇する anachrockt さん、フォローお願いします）。

回答No.5

anachrockt

> 一般的にみて、ショート状態になる原因は過逆電圧，過順電流，
> 高温のどれの可能性が高いか分からないでしょうか。
設計によるから，一般的とゆうことはありません．
メーカーに解析依頼することを勧めます．
そうすれば，付き合うに足るメーカーかどうかもわかりますし．

> ピーク電圧 -80Vですが、これは順方向の信号になります。
> 逆電圧をオシロでみたところでは、ピークで23V程度しかかかっていません。
どんな測定をしたんでしょうか？
順方向のピーク電圧 -80Vとゆうのは考えにくいんですが？
普通は，差動プローブで測定して順方向のピーク電圧は1V位ですよ．
大量生産につなげたいんだったら，差動プローブと，電流プローブは
用意しないと，真っ当なデータは取れないと思いますが？

回答No.3

inara1

こういう回路でしょうか。

　　　　　　-12V
　　　　　　　│
　　　　　　　L （220μH）
　　　　　　　│
　　　　　　　├─┐Catohde側
　　　　　　　D　　▲ MBR360
　Vin ─ G　　　 └───┬ Out
　　　　　　　S　2SJ380　　C
　GND──┴─────┴

MBR360のCathodeが -80V になったときというのは、MBR360が ON 状態なのでAnode側もそれに近い電圧になっているはずですが、 2SJ380がONとなってMBR360のCathodeが 0V に落ちたとき、出力に平滑コンデンサがあれば、Anode側は -80V付近のままです。このとき、MBR360 には 80V の逆バイアスがかかります。MBR360 の逆電圧の最大定格は 60V [1] なので壊れると思います。スイッチング電源は詳しくないで対策はコメントできません。

[1]　MBR360データシート（１ページ目のMaximum Ratings）　http://www.rose-hulman.edu/~herniter/Data_Sheets/MBR350-D.pdf

お礼

よりわかりやすい回路を書いていただいてありがとうございます。
このような回路ですが、MBR360のAnode側にはCはなく、-12V電源の方につながっています。MBR360の逆電圧をオシロでみたところでは、ピークで23V程度しかかかっていません。

回答No.2

miran_2006

＃１さんに賛成です。
このままでは、答えようがない。
＞通常の波形を見た限りではこれらの定格値はオーバーしていません
これに関しても測定条件が不明なので何とも言えません。
ぱっと見の波形が正常でも使い方でＮＧの場合もあります。
せめて、ダイオードが使われている所の周辺の回路と、入出力条件を示さなければ回答が得られないと思います。

回答No.1

noname#67841

こんにちは。
ショットキーダイオードの故障ということですが、
回路図がないのでわかりません。
電源回路で使用されているダイオードでしょうか？
絶縁型DC/DCコンバーターのフライホイールとしてのダイオードですか？
それとも、フライバックDC/DCコンバーターの２次側ダイオードですか？
もし、絶縁型DC/DCコンバーターですが、２次側ダイオードの
負荷急峻によるサージ電圧で破損した可能性があります。
ご質問の条件ですと、まだまだ解析できませんので
・回路方式（回路図）
・入力電圧・入力電流・出力電圧・電流
など、ご提示できるものがあれば情報を出されたほうが
良いと思います。

補足

早速のご回答ありがとうございます。
回路ですが、-12Vから高圧のパルス信号を取り出すために、
-12V -- L(220μH)-- MOS(2SJ380)Drain　とつながり、MOS(2SJ380)Drainから MBR360 Cathodeへ取り出しています。
「負荷急峻によるサージ電圧」とは電気特性で dv/dt Max. とうたっているものでしょうか。MBR360は　10000 V/μS となっているようです。
帯域100MHzのデジタルストレージオシロでMBR360のCathode電圧をみたところ、ピーク電圧 -80Vに 50nS ほどでなっています。1600 V/μS に相当しそうです。