+7 495 120-13-73 | 8 800 500-97-74

(для регионов бесплатно)

Содержание

Диод Шоттки. Особенности и обозначение на схеме.

Обозначение, применение и параметры диодов Шоттки

К многочисленному семейству полупроводниковых диодов названных по фамилиям учёных, которые открыли необычный эффект, можно добавить ещё один. Это диод Шоттки.

Немецкий физик Вальтер Шоттка открыл и изучил так называемый барьерный эффект возникающий при определённой технологии создания перехода металл-полупроводник.

Основной «фишкой» диода Шоттки является то, что в отличие от обычных диодов на основе p-n перехода, здесь используется переход металл-полупроводник, который ещё называют барьером Шоттки. Этот барьер, так же, как и полупроводниковый p-n переход, обладает свойством односторонней электропроводимости и рядом отличительных свойств.

В качестве материала для изготовления диодов с барьером Шоттки преимущественно используется кремний (Si) и арсенид галлия (GaAs), а также такие металлы как золото, серебро, платина, палладий и вольфрам.

На принципиальных схемах диод Шоттки изображается вот так.

Как видим, его изображение несколько отличается от обозначения обычного полупроводникового диода.

Кроме такого обозначения на схемах можно встретить и изображение сдвоенного диода Шоттки (сборки).

Сдвоенный диод – это два диода смонтированных в одном общем корпусе. Выводы катодов или анодов у них объединены. Поэтому такая сборка, как правило, имеет три вывода. В импульсных блоках питания обычно применяются сборки с общим катодом.

Так как два диода размещены в одном корпусе и выполнены в едином технологическом процессе, то их параметры очень близки. Поскольку они размещены в едином корпусе, то и температурный режим их одинаков. Это увеличивает надёжность и срок службы элемента.

У диодов Шоттки есть два положительных качества: весьма малое прямое падение напряжения (0,2-0,4 вольта) на переходе и очень высокое быстродействие.

К сожалению, такое малое падение напряжения проявляется при приложенном напряжении не более 50-60 вольт. При дальнейшем его повышении диод Шоттки ведёт себя как обычный кремниевый выпрямительный диод. Максимальное обратное напряжение для Шоттки обычно не превышает 250 вольт, хотя в продаже можно встретить образцы, рассчитанные и на 1,2 киловольта (VS-10ETS12-M3).

Так, сдвоенный диод Шоттки (Schottky rectifier) 60CPQ150 рассчитан на максимальное обратное напряжение 150V, а каждый из диодов сборки способен пропустить в прямом включении 30 ампер!

Также можно встретить образцы, выпрямленный за полупериод ток которых может достигать 400А максимум! Примером может служит модель VS-400CNQ045.

Очень часто в принципиальных схемах сложное графическое изображение катода попросту опускают и изображают диод Шоттки как обычный диод. А тип применяемого элемента указывают в спецификации.

К недостаткам диодов с барьером Шоттки можно отнести то, что даже при кратковременном превышении обратного напряжения они мгновенно выходят из строя и главное необратимо. В то время как кремниевые силовые вентили после прекращения действия превышенного напряжения прекрасно самовосстанавливаются и продолжают работать. Кроме того обратный ток диодов очень сильно зависит от температуры перехода. На большом обратном токе возникает тепловой пробой.

К положительным качествам диодов Шоттки кроме высокого быстродействия, а, следовательно, малого времени восстановления можно отнести малую ёмкость перехода (барьера), что позволяет повысить рабочую частоту. Это позволяет использовать их в импульсных выпрямителях на частотах в сотни килогерц. Очень много диодов Шоттки находят своё применение в интегральной микроэлектронике. Выполненные по нано технологии диоды Шоттки входят в состав интегральных схем, где они шунтируют переходы транзисторов для повышения быстродействия.

В радиолюбительской практике прижились диоды Шоттки серии 1N581x (1N5817, 1N5818, 1N5819). Все они рассчитаны на максимальный прямой ток (

IF(AV)) – 1 ампер и обратное напряжение (VRRM) от 20 до 40 вольт. Падение напряжения (VF) на переходе составляет от 0,45 до 0,55 вольт. Как уже говорилось, прямое падение напряжения (Forward voltage drop) у диодов с барьером Шоттки очень мало.

Также достаточно известным элементом является 1N5822. Он рассчитан на прямой ток в 3 ампера и выполнен в корпусе DO-201AD.

Также на печатных платах можно встретить диоды серии SK12 – SK16 для поверхностного монтажа. Они имеют довольно небольшие размеры. Несмотря на это SK12-SK16 выдерживают прямой ток до 1 ампера при обратном напряжении 20 – 60 вольт. Прямое падение напряжения составляет 0,55 вольт (для SK12, SK13, SK14) и 0,7 вольт (для SK15, SK16). Также на практике можно встретить диоды серии SK32 – SK310, например,

SK36, который рассчитан на прямой ток 3 ампера.

Применение диодов Шоттки в источниках питания.

Диоды Шоттки активно применяются в блоках питания компьютеров и импульсных стабилизаторах напряжения. Среди низковольтных питающих напряжений самыми сильноточными (десятки ампер) являются напряжения +3,3 вольта и +5,0 вольт. Именно в этих вторичных источниках питания и используются диоды с барьером Шоттки. Чаще всего используются трёхвыводные сборки с общим катодом. Именно применение сборок может считаться признаком высококачественного и технологичного блока питания.

Выход из строя диодов Шоттки одна из наиболее часто встречающихся неисправностей в импульсных блоках питания. У него может быть два «дохлых» состояния: чистый электрический пробой и утечка. При наличии одного из этих состояний блок питания компьютера блокируется, так как срабатывает защита. Но это может происходить по-разному.

В первом случае все вторичные напряжения отсутствуют. Защита заблокировала блок питания. Во втором случае вентилятор «подёргивается» и на выходе источников питания периодически то появляются пульсации напряжения, то пропадают.

То есть схема защиты периодически срабатывает, но полной блокировки источника питания при этом не происходит. Диоды Шоттки гарантированно вышли из строя, если радиатор, на котором они установлены, разогрет очень сильно до появления неприятного запаха. И последний вариант диагностики связанный с утечкой: при увеличении нагрузки на центральный процессор в мультипрограммном режиме блок питания самопроизвольно отключается.

Следует иметь в виду, что при профессиональном ремонте блока питания после замены вторичных диодов, особенно с подозрением на утечку, следует проверить все силовые транзисторы выполняющие функцию ключей и наоборот: после замены ключевых транзисторов проверка вторичных диодов является обязательной процедурой. Всегда необходимо руководствоваться принципом: беда одна не приходит.

Проверка диодов Шоттки мультиметром.

Проверить диод Шоттки можно с помощью рядового мультиметра. Методика такая же, как и при проверке обычного полупроводникового диода с p-n переходом. Но и тут есть подводные камни. Особенно трудно проверить диод с утечкой. Прежде всего, элемент необходимо выпаять из схемы для более точной проверки. Достаточно легко определить полностью пробитый диод. На всех пределах измерения сопротивления неисправный элемент будет иметь бесконечно малое сопротивление, как в прямом, так и в обратном включении. Это равносильно короткому замыканию.

Сложнее проверить диод с подозрением на «утечку». Если проводить проверку мультиметром DT-830 в режиме «диод», то мы увидим совершенно исправный элемент. Можно попробовать измерить в режиме омметра его обратное сопротивление. На пределе «20кОм» обратное сопротивление определяется как бесконечно большое. Если же прибор показывает хоть какое-то сопротивление, допустим 3 кОм, то этот диод следует рассматривать как подозрительный и менять на заведомо исправный. Стопроцентную гарантию может дать полная замена диодов Шоттки по шинам питания +3,3V и +5,0V.

Где ещё в электронике используются диоды Шоттки? Их можно обнаружить в довольно экзотических приборах, таких как приёмники альфа и бета излучения, детекторах нейтронного излучения, а в последнее время на барьерных переходах Шоттки собирают панели солнечных батарей. Так, что они питают электроэнергией и космические аппараты.

Главная &raquo Радиоэлектроника для начинающих &raquo Текущая страница

Также Вам будет интересно узнать:

 

Универсальные и импульсные диоды: Диоды Шоттки

 

Диоды с барьером Шоттки (их также называют диоды Шоттки, а в специальной литературе и технической документации встречается аббревиатура ДБШ) — это полупроводниковые приборы, построенные на основе структуры металл-полупроводник. Такой электрический переход обладает рядом особенных свойств (отличных от свойств полупроводникового p-n-перехода). К ним относятся:

  • пониженное падение напряжения при прямом включении,
  • высокий ток утечки,
  • очень маленький заряд обратного восстановления.

Последнее объясняется тем, что по сравнению с обычным \(p\)-\(n\)-переходом у таких диодов отсутствует диффузия, связанная с инжекцией неосновных носителей, т.е. они работают только на основных носителях, а их быстродействие определяется только барьерной емкостью.

Импульсные (высокочастотные) свойства диодов Шоттки определяются их граничной рабочей частотой: \(f_р = \cfrac{1}{2 \pi r_с C_б}\), где \(r_с\) — сопротивление перехода, \(C_б\) — барьерная емкость. В диодах Шоттки предельная частота значительно выше, чем у диодов на \(p\)-\(n\)-переходах. Это достигается как за счет технологии изготовления диодов, так и выбором оптимальной конструкции.

Диоды Шоттки изготавливаются обычно на основе кремния (Si) или арсенида галлия (GaAs), реже — на основе германия (Ge), а для приборов субмиллиметрового диапазона длинн волн находят применение такие материалы как фосфид индия (InP) и арсенид галлия-индия (InGaAs). Выбор металла для контакта с полупроводником определяет многие параметры диода. В первую очередь важна величина контактной разности потенциалов, образующейся на границе металл-полупроводник. При использовании диода Шоттки в качестве детектора она определяет его чувствительность, а при использовании в смесителях — необходимую мощность гетеродина. Поэтому чаще всего используются металлы Ag, Au, Pt, Pd, W, которые наносятся на полупроводник и дают величину потенциального барьера 0,2…0,9 эВ.

Диоды Шоттки используются для выпрямления малых напряжений высокой частоты, в высокочастотных смесителях, в ключах и коммутаторах, умножителях частоты и других быстродействующих импульсных цепях. Например, включение диода Шоттки между базой и коллектором биполярного транзистора, работающего в ключевом режиме, позволяет предотвратить накопление избыточных носителей заряда в базовой области транзистора, тем самым сократив время срабатывания ключа.

Часто переходы Шоттки вводят непосредственно в полупроводниковые структуры разных электронных приборов (биполярных и полевых транзисторов, тиристоров и т.д.) для улучшения их импульсных характеристик. Упомянутое выше, включение диода Шоттки между базой и коллектором биполярного транзистора можно реализовать на интегральном уровне, раширив контакт базы на коллекторную область — так называемый транзистор Шоттки, который широко используется в цифровых микросхемах и является основой логики ТТЛШ. Аналогичным образом в полевых транзисторах с управляющим переходом замена обычного p-n-перехода на переход Шоттки позволяет существенно улучшить импульсные и частотные характеристики (см. Полевые транзисторы Шоттки).

Прямая ветвь ВАХ у диодов Шоттки подчиняется экспоненциальному закону в широком диапазоне токов, что позволяет их использовать как прецизионные логарифмирующие элементы (см. Схемы логарифмирования сигналов).

Важной особенностью диодов Шоттки является меньшее прямое падение напряжения (примерно на 0,2 В) по сравнению с обычными диодами, что делает их очень удобными (более эффективными) для использования не только в импульсной, но и в силовой электронике. В связи с этим широкое распространение получили также выпрямительные диоды с барьером Шоттки.

В различной литературе часто можно встретить специальное обозначение для диодов Шоттки (рис. 2.4‑1), которое обычно применяется только тогда, когда необходимо сделать особенный акцент на том, что используемые в схеме диоды — это диоды Шоттки.

 

Рис. 2.4-1. Обозначение диода Шоттки

 

 

< Предыдущая   Следующая >

Диод шоттки отличие от обычного диода

Диоды Шоттки: описание, принцип работы, схема, основные параметры, применение, характеристики

В конце 30-х годов XX века немецкий физик Вальтер Шоттки обнаружил, что внешнее электрическое поле заставляет свободные электроны покидать зону проводимости и в буквальном смысле выходить из твёрдого тела. Данная квантовая зависимость впоследствии была названа именем её первооткрывателя и теперь известна, как эффект Шоттки.

Несмотря на то, что открытие германского учёного относится к области теоретической физики, оно находит применение в практической радиотехнике и лежит в основе функциональности таких радиокомпонентов, как диоды Шоттки. Их отличие от обычных электрических вентилей заключается в отсутствии классического полупроводникового p-n-перехода. Его роль играет контакт между полупроводником и металлом.

Металл и полупроводник: особенности контакта.

В контактной области полупроводниковых и металлических материалов эффект Шоттки приводит к образованию в полупроводнике слоя, сильно обеднённого электронами. Он обладает вентильными свойствами, присущими полупроводниковому p-n-переходу. Эта зона представляет собой преграду для носителей заряда, поэтому данные радиокомпоненты часто называют диодами с барьером Шоттки.

Элементы отличаются от обычных полупроводниковых вентилей следующими качествами:
  1. пониженное падение напряжения при прямом смещении;
  2. незначительная собственная ёмкость;
  3. малый обратный ток;
  4. низкое допустимое обратное напряжение.

При прямом смещении разность потенциалов на диоде Шоттки не превышает 0,5 В, тогда как на обычном выпрямительном вентиле падение напряжения составляет около 2-3 В. Это объясняется небольшим сопротивлением переходного участка между полупроводником и металлом.

Хорошие частотные характеристики диодов Шоттки обусловлены отсутствием в переходной зоне неосновных носителей заряда. Из-за этого в контактной области не протекают обычные для чисто полупроводникового p-n-перехода процессы диффузии и рекомбинации дырок и электронов. Следовательно, собственная ёмкость этого слоя стремится к нулю. Данное свойство делает диоды с барьером Шоттки предпочтительными для использования в высоко- и сверхвысокочастотных схемах, а также аппаратуре с импульсными режимами работы – всевозможных цифровых устройствах, системах управления электроникой и импульсных блоках питания.

Низковольтные диоды.

Особенность диодов Шоттки состоит в том, что они являются низковольтными. Если приложенная разность потенциалов превышает некоторый допустимый уровень, то в соответствии с квантовыми законами происходит пробой, который в обычном полупроводниковом радиокомпоненте может быть туннельным, лавинным или тепловым. После первых двух диод восстанавливается и продолжает исправно работать. Тепловой пробой означает фатальную поломку.

В диодах с барьером Шоттки пробой всегда бывает только тепловым. Такова особенность металло-полупроводникового перехода. При большом обратном смещении элемент выходит из строя и нуждается в замене. Этим, кстати, объясняется сильная чувствительность диодов Шоттки к статическому электричеству – при их монтаже и обслуживании радиоаппаратуры с этими элементами необходимо заземлять спецодежду и инструменты.

Однако чувствительность этих радиокомпонентов не всегда является их недостатком. Например, благодаря этой характеристике диоды с барьером Шоттки используются в особо чувствительных гетеродинах, которые получают способность обрабатывать радиосигналы очень малой мощности.

Основные параметры.

  1. Максимальное постоянное обратное напряжение;
  2. Максимальное импульсное обратное напряжение;
  3. Максимальный (средний) прямой ток;
  4. Максимальный импульсный прямой ток;
  5. Постоянное прямое напряжение на диоде при заданном прямом токе через него;
  6. Обратный ток диода при предельном обратном напряжении;
  7. Максимальная рабочая частота диода;
  8. Время обратного восстановления;
  9. Общая емкость диода.

Производство диодов Шоттки.

В качестве полупроводниковой составляющей используются стандартные материалы – кремний, германий и арсенид галлия. На них в процессе изготовления радиокомпонентов напыляются такие металлы, как золото, серебро, палладий, вольфрам. Именно эти элементы таблицы Менделеева обеспечивают достаточно высокий потенциальный барьер, определяющий функциональность диодов Шоттки.

Германиевые радиокомпоненты показывают высокую устойчивость к изменению температурного режима, поэтому данный материал чаще кремния и арсенида галлия используется при производстве диодов для мощных схем питания. Зато кремниевые и галлиевые элементы демонстрируют лучшие частотные параметры.

Обозначение, применение и параметры диодов Шоттки

К многочисленному семейству полупроводниковых диодов названных по фамилиям учёных, которые открыли необычный эффект, можно добавить ещё один. Это диод Шоттки.

Немецкий физик Вальтер Шоттка открыл и изучил так называемый барьерный эффект возникающий при определённой технологии создания перехода металл-полупроводник.

Основной «фишкой» диода Шоттки является то, что в отличие от обычных диодов на основе p-n перехода, здесь используется переход металл-полупроводник, который ещё называют барьером Шоттки. Этот барьер, так же, как и полупроводниковый p-n переход, обладает свойством односторонней электропроводимости и рядом отличительных свойств.

В качестве материала для изготовления диодов с барьером Шоттки преимущественно используется кремний (Si) и арсенид галлия (GaAs), а также такие металлы как золото, серебро, платина, палладий и вольфрам.

На принципиальных схемах диод Шоттки изображается вот так.

Как видим, его изображение несколько отличается от обозначения обычного полупроводникового диода.

Кроме такого обозначения на схемах можно встретить и изображение сдвоенного диода Шоттки (сборки).

Сдвоенный диод – это два диода смонтированных в одном общем корпусе. Выводы катодов или анодов у них объединены. Поэтому такая сборка, как правило, имеет три вывода. В импульсных блоках питания обычно применяются сборки с общим катодом.

Так как два диода размещены в одном корпусе и выполнены в едином технологическом процессе, то их параметры очень близки. Поскольку они размещены в едином корпусе, то и температурный режим их одинаков. Это увеличивает надёжность и срок службы элемента.

У диодов Шоттки есть два положительных качества: весьма малое прямое падение напряжения (0,2-0,4 вольта) на переходе и очень высокое быстродействие.

К сожалению, такое малое падение напряжения проявляется при приложенном напряжении не более 50-60 вольт. При дальнейшем его повышении диод Шоттки ведёт себя как обычный кремниевый выпрямительный диод. Максимальное обратное напряжение для Шоттки обычно не превышает 250 вольт, хотя в продаже можно встретить образцы, рассчитанные и на 1,2 киловольта (VS-10ETS12-M3).

Так, сдвоенный диод Шоттки (Schottky rectifier) 60CPQ150 рассчитан на максимальное обратное напряжение 150V, а каждый из диодов сборки способен пропустить в прямом включении 30 ампер!

Также можно встретить образцы, выпрямленный за полупериод ток которых может достигать 400А максимум! Примером может служит модель VS-400CNQ045.

Очень часто в принципиальных схемах сложное графическое изображение катода попросту опускают и изображают диод Шоттки как обычный диод. А тип применяемого элемента указывают в спецификации.

К недостаткам диодов с барьером Шоттки можно отнести то, что даже при кратковременном превышении обратного напряжения они мгновенно выходят из строя и главное необратимо. В то время как кремниевые силовые вентили после прекращения действия превышенного напряжения прекрасно самовосстанавливаются и продолжают работать. Кроме того обратный ток диодов очень сильно зависит от температуры перехода. На большом обратном токе возникает тепловой пробой.

К положительным качествам диодов Шоттки кроме высокого быстродействия, а, следовательно, малого времени восстановления можно отнести малую ёмкость перехода (барьера), что позволяет повысить рабочую частоту. Это позволяет использовать их в импульсных выпрямителях на частотах в сотни килогерц. Очень много диодов Шоттки находят своё применение в интегральной микроэлектронике. Выполненные по нано технологии диоды Шоттки входят в состав интегральных схем, где они шунтируют переходы транзисторов для повышения быстродействия.

В радиолюбительской практике прижились диоды Шоттки серии 1N581x (1N5817, 1N5818, 1N5819). Все они рассчитаны на максимальный прямой ток (IF(AV)) – 1 ампер и обратное напряжение (VRRM) от 20 до 40 вольт. Падение напряжения (VF) на переходе составляет от 0,45 до 0,55 вольт. Как уже говорилось, прямое падение напряжения (Forward voltage drop) у диодов с барьером Шоттки очень мало.

Также достаточно известным элементом является 1N5822. Он рассчитан на прямой ток в 3 ампера и выполнен в корпусе DO-201AD.

Также на печатных платах можно встретить диоды серии SK12 – SK16 для поверхностного монтажа. Они имеют довольно небольшие размеры. Несмотря на это SK12-SK16 выдерживают прямой ток до 1 ампера при обратном напряжении 20 – 60 вольт. Прямое падение напряжения составляет 0,55 вольт (для SK12, SK13, SK14) и 0,7 вольт (для SK15, SK16). Также на практике можно встретить диоды серии SK32 – SK310, например, SK36, который рассчитан на прямой ток 3 ампера.

Применение диодов Шоттки в источниках питания.

Диоды Шоттки активно применяются в блоках питания компьютеров и импульсных стабилизаторах напряжения. Среди низковольтных питающих напряжений самыми сильноточными (десятки ампер) являются напряжения +3,3 вольта и +5,0 вольт. Именно в этих вторичных источниках питания и используются диоды с барьером Шоттки. Чаще всего используются трёхвыводные сборки с общим катодом. Именно применение сборок может считаться признаком высококачественного и технологичного блока питания.

Выход из строя диодов Шоттки одна из наиболее часто встречающихся неисправностей в импульсных блоках питания. У него может быть два «дохлых» состояния: чистый электрический пробой и утечка. При наличии одного из этих состояний блок питания компьютера блокируется, так как срабатывает защита. Но это может происходить по-разному.

В первом случае все вторичные напряжения отсутствуют. Защита заблокировала блок питания. Во втором случае вентилятор «подёргивается» и на выходе источников питания периодически то появляются пульсации напряжения, то пропадают.

То есть схема защиты периодически срабатывает, но полной блокировки источника питания при этом не происходит. Диоды Шоттки гарантированно вышли из строя, если радиатор, на котором они установлены, разогрет очень сильно до появления неприятного запаха. И последний вариант диагностики связанный с утечкой: при увеличении нагрузки на центральный процессор в мультипрограммном режиме блок питания самопроизвольно отключается.

Следует иметь в виду, что при профессиональном ремонте блока питания после замены вторичных диодов, особенно с подозрением на утечку, следует проверить все силовые транзисторы выполняющие функцию ключей и наоборот: после замены ключевых транзисторов проверка вторичных диодов является обязательной процедурой. Всегда необходимо руководствоваться принципом: беда одна не приходит.

Проверка диодов Шоттки мультиметром.

Проверить диод Шоттки можно с помощью рядового мультиметра. Методика такая же, как и при проверке обычного полупроводникового диода с p-n переходом. Но и тут есть подводные камни. Особенно трудно проверить диод с утечкой. Прежде всего, элемент необходимо выпаять из схемы для более точной проверки. Достаточно легко определить полностью пробитый диод. На всех пределах измерения сопротивления неисправный элемент будет иметь бесконечно малое сопротивление, как в прямом, так и в обратном включении. Это равносильно короткому замыканию.

Сложнее проверить диод с подозрением на «утечку». Если проводить проверку мультиметром DT-830 в режиме «диод», то мы увидим совершенно исправный элемент. Можно попробовать измерить в режиме омметра его обратное сопротивление. На пределе «20кОм» обратное сопротивление определяется как бесконечно большое. Если же прибор показывает хоть какое-то сопротивление, допустим 3 кОм, то этот диод следует рассматривать как подозрительный и менять на заведомо исправный. Стопроцентную гарантию может дать полная замена диодов Шоттки по шинам питания +3,3V и +5,0V.

Где ещё в электронике используются диоды Шоттки? Их можно обнаружить в довольно экзотических приборах, таких как приёмники альфа и бета излучения, детекторах нейтронного излучения, а в последнее время на барьерных переходах Шоттки собирают панели солнечных батарей. Так, что они питают электроэнергией и космические аппараты.

Диод Шоттки — полупроводниковый диод с малым падением напряжения при прямом включении. Назван в честь немецкого физика Вальтера Шоттки. В специальной литературе часто используется более полное название — Диод с барьером Шоттки.

В диодах Шоттки в качестве барьера Шоттки используется переход металл-полупроводник, в отличие от обычных диодов, где используется p-n-переход. Переход металл-полупроводник обладает рядом особенных свойств (отличных от свойств полупроводникового p-n-перехода). К ним относятся: пониженное падение напряжения при прямом включении, высокий ток утечки, очень маленький заряд обратного восстановления. Последнее объясняется тем, что по сравнению с обычным p-n-переходом у таких диодов отсутствует диффузия, связанная с инжекцией неосновных носителей, т.е. они работают только на основных носителях, а их быстродействие определяется только барьерной ёмкостью.

Диоды Шоттки изготавливаются обычно на основе кремния (Si) или арсенида галлия (GaAs), реже — на основе германия (Ge). Выбор металла для контакта с полупроводником определяет многие параметры диода Шоттки. В первую очередь — это величина контактной разности потенциалов, образующейся на границе металл-полупроводник. При использовании диода Шоттки в качестве детектора она определяет его чувствительность, а при использовании в смесителях — необходимую мощность гетеродина. Поэтому чаще всего используются металлы Ag, Au, Pt, Pd, W, которые наносятся на полупроводник и дают величину потенциального барьера 0,2. 0,9 эВ.

Допустимое обратное напряжение выпускаемых диодов Шоттки ограничено 1200 вольтами (CSD05120 и аналоги), на практике большинство диодов Шоттки применяются в низковольтных цепях при обратном напряжении порядка единиц и нескольких десятков вольт.

Содержание

Свойства диодов Шоттки [ править | править код ]

Номенклатура диодов Шоттки [ править | править код ]

Диоды Шоттки — составные части современных дискретных полупроводниковых приборов:

  • МОП-транзисторы со встроенным обратным диодом Шоттки (впервые выпущены компанией International Rectifier под торговой маркой FETKY в 1996) — основной компонент синхронных выпрямителей. В отличие от обычного МОП-транзистора, обратный диод которого отличается высоким прямым падением напряжения и посредственными временны́ми характеристиками (так как представляет собой обычный диод на p-n переходе, образуемый областями стока и подложкой, объединённой с истоком), использование обратного диода Шоттки позволяет строить силовые синхронные выпрямители с частотой преобразования в сотни кГц и выше. Существуют приборы этого класса со встроенными драйверами затворов и устройствами управления синхронным выпрямлением.
  • Так называемые ORing [3] -диоды и ORing-сборки — силовые диоды и диодные сборки, применяемые для объединения параллельных источников питания общей нагрузки в устройствах повышенной надёжности (логическое ИЛИ по питанию). Отличаются особо низким, нормируемым прямым падением напряжения. Например, специализированный миниатюрный диод MBR140 (30 В, 1 А) при токе 100 мА имеет прямое падение напряжения не более 360 мВ при +25 °C и 300 мВ при +85 °C. ORing-диоды характеризуются относительно большой площадью p-n-перехода и низкими удельными плотностями тока.

Диод Шоттки — это… Что такое Диод Шоттки?

Условное обозначение диода Шоттки НЕ по ГОСТ 2.730-73 Структура детекторного диода Шоттки : 1 — полупроводниковая подложка; 2 — эпитаксиальная плёнка; 3 — контакт металл — полупроводник; 4 — металлическая плёнка; 5 — внешний контакт

Диод Шоттки (также правильно Шотки, сокращённо ДШ) — полупроводниковый диод с малым падением напряжения при прямом включении. Назван в честь немецкого физика Вальтера Шоттки. Диоды Шоттки используют переход металл-полупроводник в качестве барьера Шоттки (вместо p-n перехода, как у обычных диодов). Допустимое обратное напряжение промышленно выпускаемых диодов Шоттки ограничено 250 В (MBR40250 и аналоги), на практике большинство диодов Шоттки применяется в низковольтных цепях при обратном напряжении порядка единиц и нескольких десятков вольт.

Свойства диодов Шоттки

Достоинства

  • В то время, как обычные кремниевые диоды имеют прямое падение напряжения около 0,6—0,7 вольт, применение диодов Шоттки позволяет снизить это значение до 0,2—0,4 вольт. Столь малое прямое падение напряжения присуще только диодам Шоттки с максимальным обратным напряжением порядка десятков вольт, выше же падение напряжения становится сравнимым с аналогичным параметром кремниевых диодов, что ограничивает применение диодов Шоттки.
  • Барьер Шоттки (открыл нем. физик Вальтер Шоттки — Walter Schottky) также имеет меньшую электрическую ёмкость перехода, что позволяет заметно повысить рабочую частоту. Это свойство используется в интегральных микросхемах, где диодами Шоттки шунтируются переходы транзисторов логических элементов. В силовой электронике малое время восстановления позволяет строить выпрямители на частоты в сотни кГц и выше. Например, диод MBR4015 (15 В, 40 А), оптимизированный под высокочастотное выпрямление, нормирован для работы при dV/dt до 10 кВ/мкс.

Недостатки

  • при кратковременном превышении максимального обратного напряжения диод Шоттки необратимо выходит из строя (КЗ — короткое замыкание), в отличие от обычных кремниевых p-n диодов, которые переходят в режим обратимого[1] пробоя, и, при условии непревышения рассеиваемой на диоде максимальной мощности после падения напряжения, диод полностью восстанавливает свои свойства.
  • диоды Шоттки характеризуются повышенными (относительно обычных кремниевых p-n диодов) обратными токами, возрастающими с ростом температуры кристалла. Для 30CPQ150 обратный ток при максимальном обратном напряжении изменяется от 0,12 мА при +25 °C до 6,0 мА при +125 °C. У низковольтных диодов в корпусах ТО220 обратный ток может превышать сотни миллиампер (MBR4015 — до 600 мА при +125 °C). При неудовлетворительных условиях теплоотвода у диодов Шоттки может возникнуть тепловая положительная обратная связь, приводящая к тепловому пробою его полупроводниковой структуры.

Номенклатура диодов Шоттки

Диоды Шоттки — составные части современных дискретных полупроводниковых приборов:

  • МОП-транзисторы со встроенным обратным диодом Шоттки (впервые выпущены компанией International Rectifier под торговой маркой FETKY в 1996) — основной компонент синхронных выпрямителей. В отличие от обычного МОП-транзистора, обратный диод которого отличается высоким прямым падением напряжения и посредственными временны́ми характеристиками (т.к. представляет из себя обычный диод на p-n переходе, образуемый областями стока и подложкой, объединённой с истоком), использование обратного диода Шоттки позволяет строить силовые синхронные выпрямители с частотой преобразования в сотни кГц и выше. Существуют приборы этого класса со встроенными драйверами затворов и устройствами управления синхронным выпрямлением.
  • Так называемые ORing-диоды и ORing-сборки — силовые диоды и диодные сборки, применяемые для объединения параллельных источников питания общей нагрузки в устройствах повышенной надёжности (логическое ИЛИ по питанию). Отличаются особо низким, нормируемым прямым падением напряжения. Например, специализированный миниатюрный диод MBR140 (30 В, 1 А) при токе 100 мА имеет прямое падение напряжения не более 360 мВ при +25 °C и 300 мВ при +85 °C. ORing-диоды характеризуются относительно большой площадью P-N перехода и низкими удельными плотностями тока.

Ссылки

  1. Статья «Полупроводниковый диод» в БСЭ

Для чего нужен диод шоттки

Обозначение, применение и параметры диодов Шоттки

К многочисленному семейству полупроводниковых диодов названных по фамилиям учёных, которые открыли необычный эффект, можно добавить ещё один. Это диод Шоттки.

Немецкий физик Вальтер Шоттка открыл и изучил так называемый барьерный эффект возникающий при определённой технологии создания перехода металл-полупроводник.

Основной «фишкой» диода Шоттки является то, что в отличие от обычных диодов на основе p-n перехода, здесь используется переход металл-полупроводник, который ещё называют барьером Шоттки. Этот барьер, так же, как и полупроводниковый p-n переход, обладает свойством односторонней электропроводимости и рядом отличительных свойств.

В качестве материала для изготовления диодов с барьером Шоттки преимущественно используется кремний (Si) и арсенид галлия (GaAs), а также такие металлы как золото, серебро, платина, палладий и вольфрам.

На принципиальных схемах диод Шоттки изображается вот так.

Как видим, его изображение несколько отличается от обозначения обычного полупроводникового диода.

Кроме такого обозначения на схемах можно встретить и изображение сдвоенного диода Шоттки (сборки).

Сдвоенный диод – это два диода смонтированных в одном общем корпусе. Выводы катодов или анодов у них объединены. Поэтому такая сборка, как правило, имеет три вывода. В импульсных блоках питания обычно применяются сборки с общим катодом.

Так как два диода размещены в одном корпусе и выполнены в едином технологическом процессе, то их параметры очень близки. Поскольку они размещены в едином корпусе, то и температурный режим их одинаков. Это увеличивает надёжность и срок службы элемента.

У диодов Шоттки есть два положительных качества: весьма малое прямое падение напряжения (0,2-0,4 вольта) на переходе и очень высокое быстродействие.

К сожалению, такое малое падение напряжения проявляется при приложенном напряжении не более 50-60 вольт. При дальнейшем его повышении диод Шоттки ведёт себя как обычный кремниевый выпрямительный диод. Максимальное обратное напряжение для Шоттки обычно не превышает 250 вольт, хотя в продаже можно встретить образцы, рассчитанные и на 1,2 киловольта (VS-10ETS12-M3).

Так, сдвоенный диод Шоттки (Schottky rectifier) 60CPQ150 рассчитан на максимальное обратное напряжение 150V, а каждый из диодов сборки способен пропустить в прямом включении 30 ампер!

Также можно встретить образцы, выпрямленный за полупериод ток которых может достигать 400А максимум! Примером может служит модель VS-400CNQ045.

Очень часто в принципиальных схемах сложное графическое изображение катода попросту опускают и изображают диод Шоттки как обычный диод. А тип применяемого элемента указывают в спецификации.

К недостаткам диодов с барьером Шоттки можно отнести то, что даже при кратковременном превышении обратного напряжения они мгновенно выходят из строя и главное необратимо. В то время как кремниевые силовые вентили после прекращения действия превышенного напряжения прекрасно самовосстанавливаются и продолжают работать. Кроме того обратный ток диодов очень сильно зависит от температуры перехода. На большом обратном токе возникает тепловой пробой.

К положительным качествам диодов Шоттки кроме высокого быстродействия, а, следовательно, малого времени восстановления можно отнести малую ёмкость перехода (барьера), что позволяет повысить рабочую частоту. Это позволяет использовать их в импульсных выпрямителях на частотах в сотни килогерц. Очень много диодов Шоттки находят своё применение в интегральной микроэлектронике. Выполненные по нано технологии диоды Шоттки входят в состав интегральных схем, где они шунтируют переходы транзисторов для повышения быстродействия.

В радиолюбительской практике прижились диоды Шоттки серии 1N581x (1N5817, 1N5818, 1N5819). Все они рассчитаны на максимальный прямой ток (IF(AV)) – 1 ампер и обратное напряжение (VRRM) от 20 до 40 вольт. Падение напряжения (VF) на переходе составляет от 0,45 до 0,55 вольт. Как уже говорилось, прямое падение напряжения (Forward voltage drop) у диодов с барьером Шоттки очень мало.

Также достаточно известным элементом является 1N5822. Он рассчитан на прямой ток в 3 ампера и выполнен в корпусе DO-201AD.

Также на печатных платах можно встретить диоды серии SK12 – SK16 для поверхностного монтажа. Они имеют довольно небольшие размеры. Несмотря на это SK12-SK16 выдерживают прямой ток до 1 ампера при обратном напряжении 20 – 60 вольт. Прямое падение напряжения составляет 0,55 вольт (для SK12, SK13, SK14) и 0,7 вольт (для SK15, SK16). Также на практике можно встретить диоды серии SK32 – SK310, например, SK36, который рассчитан на прямой ток 3 ампера.

Применение диодов Шоттки в источниках питания.

Диоды Шоттки активно применяются в блоках питания компьютеров и импульсных стабилизаторах напряжения. Среди низковольтных питающих напряжений самыми сильноточными (десятки ампер) являются напряжения +3,3 вольта и +5,0 вольт. Именно в этих вторичных источниках питания и используются диоды с барьером Шоттки. Чаще всего используются трёхвыводные сборки с общим катодом. Именно применение сборок может считаться признаком высококачественного и технологичного блока питания.

Выход из строя диодов Шоттки одна из наиболее часто встречающихся неисправностей в импульсных блоках питания. У него может быть два «дохлых» состояния: чистый электрический пробой и утечка. При наличии одного из этих состояний блок питания компьютера блокируется, так как срабатывает защита. Но это может происходить по-разному.

В первом случае все вторичные напряжения отсутствуют. Защита заблокировала блок питания. Во втором случае вентилятор «подёргивается» и на выходе источников питания периодически то появляются пульсации напряжения, то пропадают.

То есть схема защиты периодически срабатывает, но полной блокировки источника питания при этом не происходит. Диоды Шоттки гарантированно вышли из строя, если радиатор, на котором они установлены, разогрет очень сильно до появления неприятного запаха. И последний вариант диагностики связанный с утечкой: при увеличении нагрузки на центральный процессор в мультипрограммном режиме блок питания самопроизвольно отключается.

Следует иметь в виду, что при профессиональном ремонте блока питания после замены вторичных диодов, особенно с подозрением на утечку, следует проверить все силовые транзисторы выполняющие функцию ключей и наоборот: после замены ключевых транзисторов проверка вторичных диодов является обязательной процедурой. Всегда необходимо руководствоваться принципом: беда одна не приходит.

Проверка диодов Шоттки мультиметром.

Проверить диод Шоттки можно с помощью рядового мультиметра. Методика такая же, как и при проверке обычного полупроводникового диода с p-n переходом. Но и тут есть подводные камни. Особенно трудно проверить диод с утечкой. Прежде всего, элемент необходимо выпаять из схемы для более точной проверки. Достаточно легко определить полностью пробитый диод. На всех пределах измерения сопротивления неисправный элемент будет иметь бесконечно малое сопротивление, как в прямом, так и в обратном включении. Это равносильно короткому замыканию.

Сложнее проверить диод с подозрением на «утечку». Если проводить проверку мультиметром DT-830 в режиме «диод», то мы увидим совершенно исправный элемент. Можно попробовать измерить в режиме омметра его обратное сопротивление. На пределе «20кОм» обратное сопротивление определяется как бесконечно большое. Если же прибор показывает хоть какое-то сопротивление, допустим 3 кОм, то этот диод следует рассматривать как подозрительный и менять на заведомо исправный. Стопроцентную гарантию может дать полная замена диодов Шоттки по шинам питания +3,3V и +5,0V.

Где ещё в электронике используются диоды Шоттки? Их можно обнаружить в довольно экзотических приборах, таких как приёмники альфа и бета излучения, детекторах нейтронного излучения, а в последнее время на барьерных переходах Шоттки собирают панели солнечных батарей. Так, что они питают электроэнергией и космические аппараты.

Что такое диод Шоттки? Это полупроводниковый элемент, название которого соответствует фамилии знаменитого физика и изобретателя, работавшего в Германии. Специфика диода Шоттки заключается в минимальном снижении напряжения. Эта низкая динамика наблюдается при прямом введении компонента в цепь. На практике используется при обратном напряжении с небольшими значениями (в среднем 3-10В), при возможности применять в промышленности с гораздо большими величинами значение может достигать до 1200В.


Внешний вид

Разновидности диодов Шоттки

Все полупроводниковые элементы, работающие по принципу барьера Шоттки, делятся по мощности на:


Сдвоенный диод

На рисунке показан сдвоенный элемент, являющий собой по сути два элемента. Они расположены в едином корпусе, в одно целое соединены катодом или анодом. В этом случае чаще всего имеется три вывода диода. При идентичных параметрах собранных таким образом элементов обеспечивается надежность работы всего устройства, в первую очередь, за счет единой температуры.

Особенности и принцип работы диода Шоттки

Как работает диод Шоттки? В чем принципиальные отличия его работы от аналогов с другим барьерным переходом?

Устройство диода Шоттки имеет отличие от других элементов того же назначения использованием барьером в виде перехода между металлом и полупроводником. У аналогов обычно работает с этой же целью p-n переход. Так в первом случае имеется односторонняя электропроводность. В зависимости от того, какой конкретно металл выбран для перехода в элементе, различаются и характеристики элемента. Чаще всего выбирается кремний, возможно применение арсенида галлия. Реже могут применяться сплавы вольфрама, платины и других материалов.

Кремний — самый распространенный и надежный элемент в диодах Шоттки, с ним конструкция надежно работает в условиях высокой мощности. Изделие стабильнее в работе, чем другие полупроводниковые аналоги, а простота изготовления и устройства диода Шоттки делают его очень доступным вариантом.


Структура элемента

Принцип работы диода Шоттки основан на особенностях барьера. Эффект Шоттки при контакте компонентов, из которых выполнен непосредственно полупроводник и металл заключается в образовании бедного электронами участка. Последний имеет вентильные характеристики, аналогичные p-n взаимодействию. Контактный слой останавливает носителей заряда. По сравнению с другими типами полупроводниковых вентилей такое решение обладает:

  • минимальным обратным током;
  • стремящейся к нулю собственной емкостью;
  • обратным напряжением самой низкой допустимой величины;
  • при прямом включении — меньшим снижением напряжения (до 0.5 В в сравнении с 2-3 В в случае аналога).

В переходной зоне нет лишних носителей заряда. Благодаря этому там не возникают диффузии и рекомбинации, что наблюдается в контактных слоях p-n перехода. Так обеспечивается минимальная собственная емкость диода Шоттки, что делает возможным с большей эффективностью использовать его в устройствах с высокими и сверхчастотами.

Преимущества и недостатки диода Шоттки

Несомненными преимуществами подобных полупроводниковых изделий являются:

  • надежное удерживание электротока;
  • минимальная емкость барьера обеспечивает длительную эксплуатацию;
  • быстродействие.

Высокие показатели обратного тока — основной недостаток устройств с диодом Шоттки. Из-за этого при скачке обратного тока диод может выйти из строя.

Важно! При внедрении подобных диодов в цепи с высокой мощностью электротока создается риск теплового пробоя.

Маркировка и схема диода Шоттки

На схеме преподносится почти как стандартный полупроводниковый диод, но имеются и отличия.


Обозначения диодов

В маркировке используется набор символов, они всегда обозначаются сбоку изделия. Используются международные стандарты, но в зависимости от производителя маркировка может отличаться.

Сочетание цифр и букв на корпусе не всегда понятно, но в радиотехнических справочниках всегда можно найти точную расшифровку.

Работа в ИБП

Подобные элементы очень широко используются в импульсных схемах, в приборах для стабилизации напряжения, а также в блоках питания. Преимущественно выбираются сдвоенные элементы, имеющие в одном корпусе общий катод.

Использование в ИБП сдвоенного диода Шоттки с общим катодом является признаком высокого качества и надежности блока питания.

При этом сгоревший элемент относится к частым и типовым неисправностям импульсного устройства. Нерабочее состояние возникает при:

  • утечке на корпус;
  • электроприборе.

Встроенная защита приводит к блокировке ИБП в обоих случаях. При утечке возможно присутствие незначительных нестабильных пульсаций напряжения на выходе, а также слабые «подергивания» вентилятора. В случае пробоя напряжения в блоке питания полностью исключены. Так можно определить вероятную причину нерабочего состояния диода Шоттки, но для окончательного решения понадобится диагностика.

Для диагностики следует выполнить шаги:

  1. Выпаять элемент и схемы.
  2. Осмотреть на предмет механических повреждений, присутствия следов разрушительных химических реакций.
  3. Выполнить проверку мультиметром.


Проверка мультиметром

Отличие процедуры от диагностики обычных диодов заключается в необходимости демонтажа сборки или элемента, иначе проверить его состояние будет очень сложно. Утечку диагностировать сложнее. При использовании типичного мультиметра может отображаться полная работоспособность элемента при работе прибора в режиме «диод». Потому лучше устанавливать режим «омметр» и заменить элемент при демонстрации сопротивления. Показатель 5 кОм не устанавливает точно неисправность диода, но лучше считать его подозрительным и выполнить замену. Доступная стоимость диодов Шоттки позволяет сделать это практически в любой момент без особых трат.

Важно! Если для проверки работоспособности диода Шоттки используется типовой мультиметр, нужно учитывать указанный сбоку показатель электротока.

Применение

Отличительные особенности и принцип работы диода Шоттки обусловливают его широкое применение в быту и в промышленности. Кроме блоков питания компьютера, его часто можно встретить в схемах:

  • бытовых электроприборов;
  • стабилизаторов напряжения;
  • во всем спектре радио- и телеаппаратуры;
  • в другой электронике.

Подобные элементы используются в современных батареях и транзисторах, работа которых обеспечивается сенечной энергией.

Такое универсальное использование элемента связано с способностью полупроводникового диода с эффектом Шоттки во много раз усиливать работоспособность любого прибора и увеличивать его эффективность. Обратное сопротивление электротока восстанавливается, за счет чего он сохраняется в электрической сети. Потери динамики напряжения минимизируются. Также диод Шоттки вбирает несколько видов излучений.

Диод с барьером Шоттки — неприхотливый и простой элемент, обеспечивающий бесперебойную работу множества современных приборов. Доступный, надежный, отличается широкой сферой применения благодаря особенностям в своей конструкции.

Диод Шоттки, принцип работы которого мы опишем сегодня, является очень удачным изобретением немецкого ученого Вальтера Шоттки. В его честь устройство и было названо, а встретить его можно при изучении самых разных электрических схем. Для тех, кто еще только начинает знакомиться с электроникой, будет полезным узнать о том, зачем его используют и где он чаще всего применяется.

Что это такое

Это полупроводниковый диод с минимальным падением уровня напряжения во время прямого включения. Он имеет две главные составляющие: собственно, полупроводник и металл.
Как известно, допустимый уровень обратного напряжения в любых промышленных электронный устройствах составляет 250 В. Такое U находит практическое применение в любой низковольтной цепи, препятствуя обратному течению тока.

Структура самого устройства несложна и выглядит следующим образом:

  • полупроводник;
  • стеклянная пассивация;
  • металл;
  • защитное кольцо.

При прохождении электрического тока по цепи положительные и отрицательные заряды скапливаются по всему периметру устройства, включая защитное кольцо. Скопление частиц происходит в различных элементах диода. Это обеспечивает возникновение электрического поля с последующим выделением определенного количества тепла.

Отличие от других полупроводников

Главное его отличие от других полупроводников состоит в том, что преградой служит металлический элемент с односторонней проводимостью.

Такие элементы изготавливают из целого ряда ценных металлов:

  • арсенида галлия;
  • кремния;
  • золота;
  • вольфрама;
  • карбида кремния;
  • палладия;
  • платины.

От того, какой металл выбирается в качестве материала, зависят характеристики нужного показателя напряжения и качество работы электронного устройства в целом. Чаще всего применяют кремний — по причине его надежности, прочности и способности работать в условиях большой мощности. Также используется и арсенид галлия, соединенный с мышьяком, либо германий.

Плюсы и минусы

При работе с устройствами, включающими в себя диод Шоттки, следует учитывать их положительные и отрицательные стороны. Если подключить его в качестве элемента электрической цепи, он будет прекрасно удерживать ток, не допуская его больших потерь.

К тому же, металлический барьер обладает минимальной емкостью. Это значительно увеличивает износостойкость и срок службы самого диода. Падение напряжения при его использовании минимально, а действие происходит очень быстро — стоит только провести подключение.

Однако большой процент обратного тока является очевидным недостатком. Поскольку многие электроприборы обладают высокой чувствительностью, нередки случаи, когда небольшое превышение показателя, всего лишь на пару А, способно надолго вывести прибор из строя. Также, при небрежной проверке напряжения полупроводника, может произойти утечка самого диода.

Сфера применения

Диод Шоттки может включать в себя любой аккумулятор.

Он входит в устройство солнечной батареи. Солнечные панели, которые уже давно успешно работают в условиях космического пространства, собираются именно на основании барьерных переходов Шоттки. Такие гелиосистемы устанавливаются на космических аппаратах (спутниках и телескопах, проводящих работу в жестких условиях безвоздушного пространства).

Устройство незаменимо при работе компьютеров, бытовой техники, радиоприемников, блоков электропитания. При правильном использовании диод Шоттки увеличивает производительность любого устройства, предотвращает потери тока. Он способен принимать на себя альфа-, бета- и гамма-излучение. Именно поэтому он незаменим в условиях космоса.

С помощью такого устройства можно осуществить параллельное соединение диодов, используя их в качестве сдвоенных выпрямителей. Таким образом можно объединить межлу собой два параллельных источника питания. Один корпус включает в себя два полупроводника, а концы положительного и отрицательного зарядов связываются друг с другом. Есть и более простые схемы, где диоды Шоттки очень малы. Это характерно для очень мелких деталей в электронике.

Диод Шоттки является незаменимым элементом во многих электронных устройствах. Главное — понимать специфику его работы и использовать его корректно.

Диод Шоттки. Устройство, принцип работы и основные характеристики.

Приветствую всех на сайте MicroTechnics снова! Сегодня мы продолжим курс “Основы электроники“, и героем статьи станет еще один электронный компонент, а именно диод Шоттки. В недавних статьях мы рассматривали принцип работы и применение обычных диодов и стабилитронов:

И вот настало время диода Шоттки!

Основной отличительной особенностью этого элемента является малое падение напряжения при прямом включении (относительно обычного выпрямительного диода). Давайте разберемся, с чем же в данном случае связано это пониженное падение.

“Сердцем” диода Шоттки является не p-n переход, который образуется при соприкосновении двух полупроводников с разными типами проводимости, а так называемый барьер Шоттки. И элемент, и барьер названы так в честь немецкого физика Вальтера Шоттки, который занимался исследованием этих процессов и явлений в 1930-х годах.

Так вот барьер Шоттки – это переход между металлом и полупроводником.{-\phi / kT}

Здесь нам важно заметить, что поскольку \phi_{М} > \phi_{П}, то, напротив, j_{М} < j_{П}. В результате этого при контакте металла и полупроводника в пограничной области буду скапливаться заряды:

Иными словами, из-за того, что работа выхода из полупроводника меньше, то электронам проще перейти из него в металл, чем наоборот, в обратном направлении. Но как и для p-n перехода этот процесс не будет протекать бесконечно. Эти заряды создадут дополнительное электрическое поле в граничной области, и, в результате, под действием этого поля токи термоэлектронной эмиссии выравняются.

Как видите, в целом, процессы, протекающие в барьере Шоттки, по своей сути очень похожи на то, что происходит в p-n переходе при контакте двух полупроводников. При подключении внешнего напряжения возникает дополнительное поле, которое смещает баланс токов в пограничной области.

Несмотря на некую схожесть процессов ключевым отличием является то, что в диоде Шоттки протекание тока как при прямом смещении, так и при обратном, связано исключительно с перемещением основных носителей заряда. То есть по сравнению с p-n переходом отсутствует диффузионная составляющая тока, которая связана с инжекцией неосновных носителей. А это, в свою очередь, приводит ко второй важнейшей отличительной особенности диодов Шоттки – повышенному быстродействию (поскольку отсутствуют рекомбинационные и диффузионные процессы).

Как вы помните, при прямом смещении в обычном диоде в полупроводниковых областях накапливаются неосновные носители заряда – дырки в n-области и электроны в p-области:

Так вот в момент перехода диода в закрытое состояние (при подаче обратного смещения) неосновные носители начинают перемещаться навстречу друг другу, что приводит к возникновению кратковременного импульса обратного тока. Для диодов Шоттки же этот негативный и нежелательный эффект фактически сводится на нет!

Итак, суммируем все, что мы рассмотрели, и построим вольт-амперную характеристику диода Шоттки и обычного выпрямительного диода:

А теперь резюмируем плюсы и минусы этих элементов:

  • Первое преимущество – меньшее падение напряжения при прямом включении. Для диодов Шоттки оно может составлять 0.2-0.4 В, тогда как для обычных кремниевых диодов величина равна 0.6-0.7 В. А меньшее напряжение при одинаковом токе – это меньшая рассеиваемая мощность, то есть диод Шоттки будет нагреваться гораздо меньше.
  • Быстродействие – бесспорный плюс, который позволяет использовать диоды Шоттки на более высоких частотах.
  • Из сравнения вольт-амперных характеристик мы можем заметить, что обратный ток обычного диода имеет меньшую величину. Это уже относится к недостаткам диодов Шоттки. Причем с повышением температуры обратный ток будет увеличиваться еще больше.
  • И еще один недостаток – при превышении максимально допустимого значения обратного напряжения диод Шоттки выходит из строй с вероятностью равной 100%. В то же время обычный диод может перейти в режим обратимого пробоя (лавинного или туннельного) в том случае, если для него не произошел тепловой пробой (также необратимый). И при этом максимально допустимые значения обратного напряжения для диодов Шоттки почти всегда значительно меньше, чем для обычных диодов!

А теперь давайте проведем несколько практических экспериментов. Протестируем две аналогичные схемы на работу с сигналами высокой частоты. Только в одной схеме задействуем диод Шоттки, а в другой обычный выпрямительный диод и сравним осциллограммы сигналов на выходе.

На принципиальных схемах диод Шоттки обозначается так:

Тесты будем проводить на простой схеме однополупериодного выпрямителя:

Для эксперимента я взял диод Шоттки 10BQ015 и выпрямительный диод 1N4001. Попробуем подать на вход синусоиду с частотой 1 КГц:

Первый канал (желтый) – сигнал на входе
Второй канал (красный) – сигнал на выходе цепи с диодом Шоттки
Третий канал (синий) – сигнал на выходе цепи с обычным диодом

Результат вполне ожидаем. Диоды пропускают ток только в одном направлении, поэтому нижний полупериод входного сигнала срезается. Пока разницы, честно говоря, никакой не наблюдается. Увеличиваем частоту входного сигнала до 100 КГц:

Первый канал (желтый) – сигнал на входе
Второй канал (красный) – сигнал на выходе цепи с диодом Шоттки
Третий канал (синий) – сигнал на выходе цепи с обычным диодом

И здесь уже видим, что обычный диод с таким сигналом попросту перестает справляться. При переключении диода (из открытого состояния в закрытое) возникает нежелательный импульс обратного тока (в точности так, как мы и обсудили чуть ранее).

Итак, мы рассмотрели устройство, основные характеристики и принцип работы диода Шоттки. Давайте на этом и завершим сегодняшнюю статью, всем большое спасибо за уделенное время и до встречи в новых статьях!

общий принцип работы, маркировка, обозначение

Диод полупроводниковый, применяющий в принципе своей работы барьерный эффект, носит имя немецкого учёного, его описавшего, – Вальтера Шоттки.

Внешний вид диода Шоттки

Важно! Барьерный эффект – серьёзное влияние общего объемного заряда на развитие разряда в промежутке с резко неравномерным полем.

Дополнительная информация. Что такое диод – электронный элемент, обладающий неодинаковой возможностью проводить электрический ток, в зависимости от его направления.

Диод Шоттки: принцип работы

От классического вида вентиль Шоттки отличается тем, что основу его работы составляет пара полупроводник-металл. Зачастую эта пара упоминается как барьер Шоттки. Этот барьер, кроме схожей с p-n переходом способности проводить электричество в одну сторону, обладает несколькими полезными особенностями.

Арсенид галлия и кремний – основные поставщики материала для производства электронного элемента в промышленных условиях. В более редких случаях используют драгоценные химические элементы: платина, палладий и им подобные.

Его графическое условное выражение на электрических схемах не совпадает с классическими диодами. Маркировка электронных элементов похожа. Также встречаются двойные диоды в виде сборки.

Важно! Двойной диод – это пара диодов, совмещенных в общем объеме.

 

Диод Шоттки, обозначение

Диод Шоттки, обозначение

Сдвоенный диод с барьером Шоттки

У сдвоенных вентилей выходы катодов или анодов совмещены. Отсюда следует, что такое изделие обладает тремя концами. Сборки с общим катодом, например, работают там, где требуются импульсные блоки питания. Диоды Шоттки с общим анодом используются существенно реже.

Диоды находятся в едином корпусе и используют для их изготовления одну технологию производства, поэтому по набору своих параметров они как близнецы-братья. Температура работы у них тоже одинаковая, т.к. находятся в общем пространстве. Данное свойство значительно уменьшает необходимость их замены из-за потери работоспособности.

Самые важные отличительные свойства рассматриваемых вентилей – это незначительное прямое падение напряжения (до 0,4 В) в момент перехода и высокое время срабатывания.

Однако упомянутая величина падения напряжения обладает узким диапазоном прикладываемого напряжения – не более 60 В. И сама эта величина мала, что задаёт достаточно узкий спектр применения данных диодов. Если напряжение превысит указанную величину, барьерный эффект исчезает, и диод начинает работать в режиме обычного выпрямительного диода. Обратное напряжение для большинства из них не выходит за рамки 250 В, однако существуют образцы с величиной обратного напряжения 1,2 кВ.

При проектировании электрических схем проектировщики частенько на принципиальных схемах диод Шоттки не выделяют графически, однако в спецификации к заказу указывают на его использование, прописывая в типе. Поэтому при заказе оборудования на это нужно обращать пристальное внимание.

Из неудобств в работе с вентилями с барьером Шоттки необходимо отметить их чрезвычайную «нежность» и нетерпимость к малейшему, даже очень короткому по времени превышению номинала обратного напряжения. В этом случае они просто выходят из строя и больше не восстанавливаются, что, в сравнении с кремниевыми диодами, не идёт им на пользу, т.к. последние обладают свойством самовосстановления, после чего могут продолжать работать в обычном режиме, не требуя замены. Также нельзя забывать, что обратный ток в них критически зависит от градуса перехода. При появлении значительного значения обратного тока, пробоя не избежать.

Повышенная рабочая частота вследствие незначительной емкости переходных процессов и короткого периода восстановления по причине серьёзного быстродействия – те положительные свойства, позволяющие использовать данные диоды, например, радиолюбителям. Также применяют их на частотах, достигающих нескольких сотен кГц, например, в импульсных выпрямителях. Большое количество произведённых диодов уходит для использования в микроэлектронике. Современный уровень развития науки и промышленности дозволяет использовать в процессе изготовления вентилей с барьером Шоттки нано технологии. Созданные таким образом вентили применяют для шунтирования транзисторов. Данное решение серьёзно увеличивает срабатывание последних.

Диоды Шоттки в источниках питания

В компьютерных блоках питания очень часто расположены вентили Шоттки. Пятивольтовое напряжение обеспечивает серьёзный ток в десятки ампер, что для низковольтных систем питания является рекордом. Для этих блоков питания и применяют вентили Шоттки. В основном, используются сдвоенные диоды с единым катодом. Ни один качественный современный питающий блок компьютеров не обходится без такой сборки.

Диагноз. «Перегоревший» питающий блок электронного устройства чаще всего означает необходимость замены сгоревшей сборки Шоттки. Причины неисправности всего две: увеличенный ток утечки и электрический пробой. При наступлении описанных состояний электрическое питание на компьютер перестаёт подаваться. Защитные механизмы сработали. Рассмотрим, как это происходит.

Принципиальная схема импульсного блока питания

Напряжение на входе компьютера отсутствует на постоянной основе. Блок питания полностью заблокирован вшитой в компьютер защитой.

Бывает «непонятная» ситуация: вентилятор охлаждения то начинает работать, то опять характерный шум пропадает. Это означает, что напряжение на входе компьютера (выходе питающего блока) то появляется, то исчезает. Т.е. защита отрабатывает периодические ошибки, но блокировать полностью источник не спешит. Появился неприятный запах, идущий от горячего блока? Диодный блок точно требует замены. Ещё один способ домашней диагностики: при большой нагрузке центрального процессора питающий блок отключился сам по себе. Это признак утечки.

После ремонта блока питания, связанного с заменой сдвоенных диодов Шоттки, необходимо «прозвонить» и транзисторы. При обратной процедуре диоды также требуют проверки. Особенно это правило актуально, если причиной ремонта стала утечка.

Проверка диодов Шоттки

Бытовой мультиметр хорошо справляется с задачей проверки любого вида диодов с барьером Шоттки. Способ проверки очень схож с проверкой рядового диода. Однако есть свои секреты. Электронный элемент с утечкой особенно тяжело поддаётся корректной проверке. Во-первых, диодную сборку необходимо извлечь из схемы. Для этого потребуется паяльник. Если диод пробит, то сопротивление, близкое к нулю, во всех возможных режимах работы подскажет о его неработоспособности. По физическим процессам это напоминает замыкание.

«Утечка» диагностируется сложнее. Самый распространённый мультиметр для населения – dt-830, в большинстве случаев измерений в положении «диод» не увидит проблему. При переведении регулятора в положение «омметр» омическое сопротивление уйдёт в бесконечность. Также прибор не должен показывать наличие Омического сопротивления. В противном случае требуется замена.

Тестирование диодов Шоттки

Диоды Шоттки распространены в электрике и радиоэлектронике. Область их использования широкая, вплоть до приёмников альфа излучения и различных космических аппаратов.

Видео

Что такое диоды с барьером Шоттки (SBD)? | Полупроводник

Структура диодов с барьером Шоттки

В диоде используется не p-n переход, а переход с одним типом металла с одной стороны и полупроводником n-типа с другой. Такой тип соединения называется переходом Шоттки.
Диоды с барьером Шоттки имеют чрезвычайно низкое напряжение V F и чрезвычайно высокую скорость, поскольку не используют отверстия. Эту точку можно было бы назвать идеальной, но обратный ток I R велик, что делает ее непригодной в качестве элемента, выдерживающего высокое напряжение.

Прямое смещение

Обратное смещение

1.V

F маленький ◎

V F чрезвычайно мал по сравнению с диодом с p-n переходом, обеспечивая высокий КПД с небольшими прямыми потерями.

2. Чрезвычайно высокоскоростной ◎

Есть высокоскоростное переключение без trr, потому что нет дырочных носителей.

3. обратный ток большой △

Обратные потери больше, чем у p-n-диода, потому что обратный ток I R велик.
Обратный ток различается в зависимости от типа металла барьера. SBD можно разделить на различные типы в зависимости от типа используемого барьерного металла.

Различия статических характеристик между типами диодов

Самым большим преимуществом SBD является его маленький V F .
Однако I R имеет большие размеры и поэтому не подходит в качестве диода для выдерживания высокого напряжения.

Выбор и использование диодов с барьером Шоттки

  • Компромисс между V F и I R

В свое время было много диодов, ориентированных на низкий V F . Возникла проблема с тепловым разгоном (как описано ниже) из-за большого обратного тока, что положило начало тенденции отказа от использования SBD в зависимости от типа промышленности.
В последнее время используются более низкие типы I R , которые обеспечивают большую стабильность даже в условиях высоких температур.

Форвардный убыток по SBD

Когда ток I F течет в прямом направлении по диоду, происходит падение напряжения V F , что приводит к потере мощности.
Как показано на рисунке, V F имеет отрицательные температурные характеристики, что снижает прямые потери при повышении температуры.V F продолжает уменьшаться практически линейно по отношению к температуре.

  • Пример форвардных характеристик на SBD

Обратный проигрыш на SBD

Когда на диод подается напряжение V R в обратном направлении, возникает обратный ток I R , что приводит к потере мощности.
Как показано на рисунке, V F имеет положительные температурные характеристики, что увеличивает обратные потери при повышении температуры.I R продолжает экспоненциально увеличиваться в размерах относительно температуры.
Это не проблема для p-n диода, потому что I R очень мал. Однако следует проявлять осторожность при выборе SBD, потому что IR нельзя игнорировать на SBD.

  • Пример характеристик обратного направления на SBD

Связь между температурой и потерями на SBD

Прямые потери линейно уменьшаются с увеличением температуры, но обратные потери возрастают экспоненциально.

Температура меняется в зависимости от условий работы контура. Однако необходимо спроектировать отвод тепла так, чтобы не происходило теплового разгона, поскольку потери изменяются на увеличение при определенной температуре. В случае теплового разгона температура продолжает повышаться и в конечном итоге выходит из строя или останавливается.

Температурный разгон?

  • Когда рассеивается более чем достаточное количество тепла, внутреннее тепло, вызванное потерями в элементе, рассеивается в достаточной степени.
  • Когда теплоотдача ограничена, внутреннее тепло, вызванное потерями в элементе, пропорционально.
  • Когда имеется ограниченное рассеивание тепла, это ограничение делает невозможным рассеивание большого внутреннего тепла, вызванного потерями в элементе.

Что необходимо учитывать для предотвращения теплового разгона

  1. Температурный разгон происходит даже в пределах гарантированного диапазона температур SBD.
  2. Даже в случае теплового разгона SBD не обязательно выйдет из строя.
  3. Температура, вызывающая тепловое ускорение, изменяется в зависимости от условий эксплуатации.
  4. Температура, вызывающая тепловое отклонение, также изменяется в зависимости от условий рассеивания тепла.
  5. Легко возникает тепловой пробой, потому что чем ниже V F , тем больше становится I R на SBD.

Восприимчивость к тепловому разгону по типу SBD

Учитывая импульсный источник питания
Low V
F тип

Низкие потери при нормальной температуре, однако существует большой риск теплового разгона при высокой температуре.

Низкий I
R тип

При нормальной температуре возникают большие потери, но риск теплового разгона невелик.

Типы со сверхнизким V F могут иметь тепловой разгон даже при Tj = 70 ° C. С другой стороны, типы со сверхнизким значением I R могут быть невосприимчивы к тепловому разгоне даже при Tj = 150 ° C.

Выбор и использование в соответствии с приложением

  • Применение, в котором обычно не возникает обратного напряжения, например, для предотвращения обратного соединения или соединения ORing
    -> Сверхнизкое напряжение F Тип , низкое напряжение В F тип
  • Применение, где обычно возникает обратное напряжение, например, импульсный источник питания
    -> Стандартный тип, низкий I R тип
  • Применение, которое предполагает использование, в частности, в условиях высоких температур, например, использование на транспортных средствах
    -> Сверхнизкий I R тип

Диод Шоттки — определение, символ, работа и применение

Шоттки определение диода

Шоттки Диод — это диод на переходе металл-полупроводник, который имеет меньше прямое падение напряжения, чем на диоде P-N перехода, и может быть используется в приложениях с высокоскоростной коммутацией.

Что такое диод шоттки?

В нормальный п-п переходной диод p-типа полупроводник и n-тип полупроводники используются для формирования p-n соединение. Когда полупроводник p-типа соединяется с Полупроводник n-типа, между P-типом образуется переход. и полупроводник N-типа.Этот переход известен как P-N. соединение.

В диод Шоттки, металлы, такие как алюминий или платина, заменяют полупроводник P-типа. Диод Шоттки назван в честь Немецкий физик Вальтер Х. Шоттки.

Шоттки диод также известен как диод с барьером Шоттки, поверхностный барьер диод, основной носитель, диод горячих электронов или горячие несущий диод.Диоды Шоттки широко используются в радиотехнике. частотные (RF) приложения.

Когда алюминий или металлическая платина соединяется с полупроводником N-типа, Между металлом и полупроводником N-типа образуется переход. Этот переход известен как переход металл-полупроводник или М-Ю развязка. Переход металл-полупроводник, образованный между металл и полупроводник n-типа создают барьер или истощение слой, известный как барьер Шоттки.

Шоттки диод может включаться и выключаться намного быстрее, чем диод с p-n переходом. Кроме того, диод Шоттки производит меньше нежелательных шумов, чем p-n. переходной диод. Эти две характеристики шоттки диод делает его очень полезным в высокоскоростной коммутации мощности схемы.

Когда достаточный на диод Шоттки подается напряжение, ток начинает течь в прямом направлении.Из-за этого при протекании тока на клеммах возникает небольшая потеря напряжения диода Шоттки. Эта потеря напряжения называется напряжением. уронить.

А кремниевый диод имеет падение напряжения от 0,6 до 0,7 вольт, а Диод Шоттки имеет падение напряжения от 0,2 до 0,3 вольт. Напряжение потеря или падение напряжения — это количество напряжения, потраченного впустую на включение на диоде.

В кремниевый диод, от 0,6 до 0,7 В тратится на включение диод, тогда как в диоде Шоттки от 0,2 до 0,3 В тратится впустую. включить диод. Следовательно, диод Шоттки потребляет меньшее напряжение для включения.

напряжение, необходимое для включения диода Шоттки, такое же, как и германиевого диода.Но германиевые диоды используются редко. потому что скорость переключения германиевых диодов очень мала, поскольку по сравнению с диодами Шоттки.

Символ диода Шоттки

Символ диода Шоттки показан на рисунке ниже. В диод Шоттки, металл действует как анод и n-тип полупроводник действует как катод.

металл-полупроводник (M-S) развязка

Металл-полупроводник (M-S) соединение — это тип соединения, образованного между металлическими и полупроводник n-типа, когда металл соединен с Полупроводник n-типа.Переход металл-полупроводник также иногда его называют соединением M-S.


переход металл-полупроводник может быть непрямым или непрямым. исправление. Не выпрямляющий переход металл-полупроводник называется омическим контактом. Выпрямительный металл-полупроводник переход называется неомическим контактом.

Что такое барьер шоттки?

барьер Шоттки истощение слой, образованный на стыке металла и n-типа полупроводник.Проще говоря, барьер Шоттки — это потенциал энергетический барьер, сформированный на металл-полупроводник соединение. Электроны имеют преодолеть этот потенциальный энергетический барьер, чтобы течь через диод.

исправление переход металл-полупроводник образует выпрямляющий шоттки барьер. Этот выпрямляющий барьер Шоттки используется для создания устройство, известное как диод Шоттки.Неправильный переход металл-полупроводник образует не выпрямляющий шоттки барьер.

Один одной из важнейших характеристик барьера Шоттки является высота барьера Шоттки. Величина этой высоты барьера зависит от сочетания полупроводника и металла.

барьер Шоттки высота омического контакта (не выпрямляющий барьер) очень низкий, тогда как высота барьера Шоттки составляет неомический контакт (выпрямительный барьер) высокий.

В не исправляющий барьер Шоттки, высота барьера недостаточно высока для образовывать истощение область. Таким образом, область истощения незначительна или отсутствует в омический контактный диод.

Вкл. с другой стороны, при устранении барьера Шоттки барьер высота достаточно высока, чтобы образовалась область истощения. Так что обедненная область присутствует в неомическом контактном диоде.

не выпрямляющий переход металл-полупроводник (омический контакт) предлагает очень низкое сопротивление электрическому току, тогда как выпрямление перехода металл-полупроводник обеспечивает высокое сопротивление электрическому току по сравнению с омическим контактом.

исправление барьер Шоттки образуется, когда металл находится в контакте с слаболегированный полупроводник, а не выпрямляющий барьер образуется, когда металл находится в контакте с сильно легированный полупроводник.

омический контакт имеет линейную вольт-амперную кривую (I-V), тогда как неомический контакт имеет нелинейный ток-напряжение (I-V) изгиб.

Энергия Зонная диаграмма диода Шоттки

Зонная диаграмма полупроводника N-типа и металла показано на рисунке ниже.

уровень вакуума определяется как уровень энергии электронов, которые находятся вне материала.В работа выхода определяется как энергия требуется для перемещения электрона с уровня Ферми (E F ) на уровень вакуума (E 0 ).

работа выхода различна для металла и полупроводника. В работа выхода металла больше, чем работа выхода полупроводник. Следовательно, электроны n-типа полупроводник имеют более высокую потенциальную энергию, чем электроны в металл.

энергетические уровни металла и полупроводника различны. Уровень Ферми на стороне полупроводника N-типа лежит выше металлическая сторона.

ср знать, что электроны на более высоком уровне энергии имеют больше потенциальная энергия, чем электроны на более низком энергетическом уровне. Таким образом, электроны в полупроводнике N-типа имеют больше потенциальная энергия, чем электроны в металле.

зонная диаграмма металла и полупроводника n-типа после контакта показано на рисунке ниже.

Когда металл соединен с полупроводником n-типа, устройство создан известный как диод Шоттки. Встроенное напряжение (В би ) для диода Шоттки дается разница в работе функции металла и полупроводника n-типа.

Как диод шоттки работает?

Беспристрастный диод шоттки

Когда в металл соединен с полупроводником n-типа, проводимость зонные электроны (свободные электроны) в полупроводнике n-типа перейдет от полупроводника n-типа к металлу, чтобы установить состояние равновесия.

ср знаю, что когда нейтральный атом теряет электрон, он становится положительным ионом аналогично когда нейтральный атом получает дополнительный электрон, он становится отрицательный ион.

проводимость зонные электроны или свободные электроны, которые пересекают переход, обеспечат лишние электроны к атомам в металле. В результате атомы в металлическом переходе получают дополнительные электроны, и атомы на n-стороннем переходе теряют электроны.

атомы, теряющие электроны на n-стороннем переходе, станут положительные ионы, тогда как атомы, которые получают дополнительные электроны при металлический переход станет отрицательными ионами.Таким образом, положительный ионы создаются n-сторонним переходом, а отрицательные ионы создается на стыке металла. Эти положительные и отрицательные ионы — это не что иное, как область истощения.

С металл имеет море свободных электронов, ширина которого эти электроны движутся в металл, пренебрежимо тонкий, поскольку по сравнению с шириной внутри полупроводника n-типа.Так что в первую очередь присутствует встроенный потенциал или встроенное напряжение внутри полупроводника n-типа. Встроенное напряжение — это барьер, видимый электронами зоны проводимости n-типа полупроводник при попытке продвинуться в металл.

Кому преодолевая этот барьер, свободным электронам нужна энергия большей чем встроенное напряжение. В несмещенном диоде Шоттки только небольшое количество электронов будет вытекать из полупроводника n-типа к металлу.Встроенное напряжение предотвращает дальнейший поток электронов. из зоны проводимости полупроводника в металл.

перенос свободных электронов из полупроводника n-типа в металл приводит к изгибу энергетических зон вблизи контакта.

Нападающий смещенный диод Шоттки

Если положительный полюс батареи соединен с металлом а отрицательная клемма аккумулятора подключена к полупроводник n-типа, диод Шоттки называется прямым пристрастный.

Когда к диоду Шоттки приложено напряжение прямого смещения, большое количество свободных электронов генерируется в n-типе полупроводник и металл. Однако свободные электроны в n-типе полупроводник и металл не могут пересекать переход, если приложенное напряжение больше 0,2 вольт.

Если приложенное напряжение больше 0.2 вольта, бесплатно электроны получают достаточно энергии и преодолевают встроенное напряжение области истощения. Как результат, электрический ток начинает течь через диод Шоттки.

Если приложенное напряжение постоянно увеличивается, истощение область становится очень тонкой и окончательно исчезает.

Реверс диод Шоттки смещения

Если отрицательная клемма АКБ соединена с металлом а положительный полюс батареи подключен к полупроводник n-типа, диод Шоттки называется обратным пристрастный.

Когда к диоду Шоттки приложено напряжение обратного смещения, ширина истощения увеличивается. В результате электрический ток перестает течь. Однако протекает небольшой ток утечки из-за термически возбужденные электроны в металле.

Если напряжение обратного смещения постоянно увеличивается, электрический ток постепенно увеличивается из-за слабого барьера.

Если напряжение обратного смещения значительно увеличивается, внезапное повышение в электрическом токе имеет место. Этот внезапный рост электрического ток вызывает разрушение области истощения, что может безвозвратно повредить устройство.

V-I характеристики диода шоттки

V-I (вольт-амперная) характеристика диода Шоттки составляет показано на рисунке ниже.Вертикальная линия внизу рисунок представляет ток в диоде Шоттки и горизонтальная линия представляет напряжение, приложенное к диод шоттки.

V-I характеристики диода Шоттки практически аналогичны P-N переходной диод. Однако прямое падение напряжения диод Шоттки очень низкий по сравнению с P-N переходом диод.

прямое падение напряжения на диоде Шоттки от 0,2 до 0,3 вольт тогда как прямое падение напряжения кремниевого диода P-N перехода составляет от 0,6 до 0,7 вольт.

Если напряжение прямого смещения больше 0,2 или 0,3 вольт, электрический ток начинает течь через диод Шоттки.

В диод Шоттки, обратный ток насыщения возникает при очень низкое напряжение по сравнению с кремниевым диодом.

Разница между диодом Шоттки и диодом P-N перехода

основное различие между диодом Шоттки и диодом с p-n переходом выглядит следующим образом:

В диод Шоттки, свободные электроны несут большую часть электрического Текущий. Через отверстия проходит незначительный электрический ток. Так шоттки диод — устройство униполярное.В диоде P-N перехода оба свободны электроны и дырки переносят электрический ток. Итак, диод с P-N переходом — это биполярный аппарат.

обратное напряжение пробоя диода Шоттки очень мало, так как по сравнению с диодом с p-n переходом.

В диод Шоттки, обедненная область отсутствует или незначительна, тогда как в диоде с p-n переходом присутствует обедненная область.

напряжение включения диода Шоттки очень низкое по сравнению с к диоду p-n перехода.

В диод Шоттки, электроны являются основными носителями в обоих металл и полупроводник. В диоде с P-N переходом электроны большинство носителей в n-области и дырки составляют большинство носители в p-области.

Преимущества диода Шоттки

ср знаю, что емкость это способность хранить электрический заряд.В P-N переходный диод, обедненная область состоит из сохраненных обвинения. Значит, существует емкость. Эта емкость равна присутствует на стыке диода. Так он известен как емкость перехода.

В диод Шоттки, накопленные заряды или область истощения незначительный. Таким образом, диод Шоттки имеет очень низкую емкость.

  • Быстрая перемотка назад время восстановления

время, необходимое диоду, чтобы переключиться из включенного состояния в Состояние ВЫКЛ называется временем обратного восстановления.

В для переключения из состояния ON (проводимость) в состояние OFF (непроводящее) состояние, накопленные заряды в истощении область должна быть сначала разряжена или удалена до диода переключить в состояние ВЫКЛ. (непроводящее).

Диод P-N перехода не сразу переключается из включенного состояния в Состояние ВЫКЛ, потому что для разрядки или удаления требуется некоторое время. хранимые заряды в области истощения.Однако в шоттки диод, обедненная область незначительна. Итак, шоттки диод немедленно переключится из состояния ВКЛ в состояние ВЫКЛ.

ср знайте, что область истощения незначительна в Шоттки диод. Таким образом, приложения небольшого напряжения достаточно для получения большого напряжения. Текущий.

  • Низкий передний падение напряжения или низкое напряжение включения

напряжение включения для диода Шоттки очень мало по сравнению к диоду P-N перехода.Напряжение включения для шоттки диод составляет от 0,2 до 0,3 вольт, тогда как для диода с P-N переходом От 0,6 до 0,7 вольт. Таким образом, достаточно приложить небольшое напряжение, чтобы производят электрический ток в диоде Шоттки.

  • Высокая эффективность
  • Шоттки диоды работают на высоких частотах.
  • Шоттки диод производит меньше нежелательных шумов, чем диод с прямым переходом.

Недостатки из диод шоттки

  • Большой обратный ток насыщения

Шоттки диод производит больший обратный ток насыщения, чем p-n переходной диод.

Приложения диодов Шоттки

  • Шоттки диоды используются как выпрямители общего назначения.
  • Шоттки диоды используются в радиочастотных (RF) приложениях.
  • Шоттки диоды широко используются в источниках питания.
  • Шоттки диоды используются для обнаружения сигналов.
  • Шоттки диоды используются в логических схемах.

Типы диодов

различные типы диодов следующие:

  1. стабилитрон диод
  2. Лавинный диод
  3. Фотодиод
  4. Свет Излучающий диод
  5. Лазер диод
  6. Туннель диод
  7. Шоттки диод
  8. Варактор диод
  9. П-Н переходной диод

Барьерный диод Шоттки »Электроника

Диод Шоттки или барьерный диод Шоттки используется во многих приложениях, где необходимы низкие прямые падения напряжения.


Учебное пособие по диодам с барьером Шоттки Включает:
диод с барьером Шоттки Технология диодов Шоттки Характеристики диода Шоттки Выпрямитель мощности на диоде Шоттки

Другие диоды: Типы диодов


Диод Шоттки или диод с барьером Шоттки используется в различных схемах.

Хотя это был один из первых когда-либо созданных типов диодов, на диод Шоттки широко распространяются судебные иски, поскольку он способен обеспечить очень низкое прямое падение напряжения.

В результате диод с барьером Шоттки используется во множестве приложений, от ВЧ-проектирования до выпрямления мощности и многих других.

Хотя наиболее широко для этого типа диодов используется название диод Шоттки, ему также дали ряд других названий, которые могут использоваться время от времени. Эти названия включают диод с поверхностным барьером, диод с барьером Шоттки, диод с горячим носителем или даже диод с горячим электроном.

Условное обозначение диода Шоттки

Обозначение схемы диода Шоттки основано на основном обозначении схемы диода.Символ Шоттки отличается от других типов диодов добавлением двух дополнительных ножек на полосе символа.

Обозначение схемы диода с барьером Шоттки

Преимущества диода Шоттки

Диоды Шоттки

используются во многих местах, где другие типы диодов не работают. Они предлагают ряд преимуществ, которые можно использовать:

  • Низкое напряжение включения: Напряжение включения диода составляет от 0,2 до 0,3 В для кремниевого диода Шоттки, в то время как у стандартного кремниевого диода напряжение включения составляет от 0.От 6 до 0,7 вольт. Это снижает резистивные потери при использовании в качестве выпрямителя мощности и позволяет обнаруживать более низкие сигналы при использовании в качестве ВЧ-детектора.
  • Низкая емкость перехода: Ввиду очень маленькой активной площади диода Шоттки уровни емкости очень малы.
  • Быстрое время восстановления: Быстрое время восстановления из-за небольшого количества накопленного заряда означает, что его можно использовать для приложений высокоскоростного переключения.

Преимущества диода Шоттки означают, что его характеристики во многих областях могут намного превосходить характеристики других диодов.

VI характеристика диода Шоттки

Применение диода Шоттки

Диоды с барьером Шоттки широко используются в электронной промышленности, находя множество применений в качестве диодного выпрямителя. Его уникальные свойства позволяют использовать его в ряде приложений, где другие диоды не могут обеспечить такой же уровень производительности. В частности, он используется в таких областях, как:

Диод Шоттки или диод с барьером Шоттки используется во многих приложениях.Это необычно тем, что он используется как для обнаружения сигнала очень низкой мощности, так и для выпрямления высокой мощности. Свойства диода Шоттки позволяют использовать его на обоих концах спектра.

Диод Шоттки также используется в ряде других устройств, от фотодиодов до полевых транзисторов MESFET. Таким образом, эта форма диода не только находит применение во многих схемах в своем дискретном формате, но также является важной частью многих других компонентов и технологий.

Другие электронные компоненты: Резисторы
Конденсаторы Индукторы Кристаллы кварца Диоды Транзистор Фототранзистор Полевой транзистор Типы памяти Тиристор Разъемы ВЧ разъемы Клапаны / трубки Аккумуляторы Переключатели Реле
Вернуться в меню «Компоненты».. .

Разница между обычным выпрямительным диодом и диодом Шоттки

Диод — это пассивное устройство или компонент, который позволяет току течь только в одном направлении, но полностью блокирует прохождение тока в другом. Но поскольку существует так много типов диодов, как различать их и, самое главное, какой из них использовать в соответствии с его требованиями в нашей схеме? Итак, в этом посте я попытался дать вам представление о « Различии между обычным выпрямительным диодом и диодом Шоттки »

Прежде чем перейти к основам выпрямителя или диода Шоттки, давайте рассмотрим некоторые из основных характеристик диодов.

Основные характеристики диода: —

Характеристики диода
Свойство диода Определение
V f Указывает на прямое падение напряжения , когда ток течет от вывода P к N диода.
I f Максимальный прямой ток диод может выдержать
V R Напряжение обратного пробоя , когда ток течет от N к P клемме.
I R Величина тока, протекающего при обратном смещении диода.
т РУ Когда диод внезапно выключается, прямому току, протекающему через диод, требуется небольшое время, чтобы утихнуть, и это время называется Время обратного восстановления .

Что такое выпрямительный диод?
  • Выпрямительный диод — это простейший диод с p-n переходом, который в основном используется для выпрямления в полумостовых и полномостовых выпрямителях.И это из-за высокого напряжения пробоя, обычно порядка 200–1000 вольт, что очевидно.
  • Прямое падение напряжения (Vf) выпрямительного диода составляет от 0,7 до 0,9 В.
  • Выпрямительные диоды
в схеме полного мостового выпрямителя
  • В качестве примера предположим, что вы хотите разработать мостовой выпрямитель для своего проекта преобразователя переменного тока в постоянный. Для этого мостового выпрямителя диод выпрямительной серии 1N4 является оптимальным выбором.
  • Диод
1N4007 в схеме мостового выпрямителя

Диод Шоттки
  • В отличие от простого выпрямительного диода (1N4007), переход диода Шоттки находится между полупроводником n-типа и металлической пластиной.
  • Диод Шоттки
  • , также известный как барьерный диод в основном используется в цепях низкого напряжения, потому что прямое падение напряжения диода Шоттки (Vf) меньше, чем у выпрямительного диода. Прямое падение напряжения на диоде Шоттки обычно находится в диапазоне от 0,25 до 0,5 В, тогда как V f выпрямительного диода составляет около 0,7 В.
  • Допустим, вы работаете с цепью низкого напряжения (скажем, 3 В), и в этой цепи используется диод. В этом случае лучше использовать диод Шоттки, потому что на нем будет меньше падение напряжения.И напряжения хватит для дальнейшего использования.
  • Диод Шоттки
является униполярным устройством
  • Кроме того, электроны являются основными носителями заряда с обеих сторон перехода, таким образом, это униполярное устройство .
  • Он в основном используется в высокочастотных приложениях, таких как SMPS. И это из-за небольшого повышения температуры и высокой скорости переключения при небольшом времени восстановления.
А Диод Шоттки в ИИП

ВРЕМЯ ВОССТАНОВЛЕНИЯ:

Когда диод внезапно выключается, прямому току, протекающему через диод, требуется небольшое время, чтобы утихнуть, и это время называется Время обратного восстановления .По сравнению с обычным диодом, время обратного восстановления диодов Шоттки намного меньше, что делает его пригодным для использования в схемах быстрого переключения.

Недостатки диода Шоттки:

  • Недостатком Schottky является низкое напряжение пробоя (от 20 до 40 В), что делает его непригодным для выпрямительной схемы.
Недостаток диода Шоттки

Применение диода Шоттки:

  • В качестве примера предположим, что мы проектируем понижающий преобразователь.Поскольку Mosfet в понижающем преобразователе переключается с очень высокой частотой, диод в этой схеме должен иметь высокую скорость переключения. Таким образом, диод Шоттки является здесь оптимальным выбором.

И, заканчивая описанным выше приложением, теперь вы знаете все основные различия между диодом Шоттки и выпрямительным диодом.

Диод Шоттки — что это? — ES Components

Диод Шоттки (названный в честь немецкого физика Вальтера Х. Шоттки), также известный как диод с барьером Шоттки или диод с горячими носителями , представляет собой полупроводниковый диод, образованный соединением полупроводника с металл.Он имеет низкое прямое падение напряжения и очень быстрое переключение. Детекторы «кошачьи усы», использовавшиеся на заре появления беспроводных и металлических выпрямителей, используемых в первых источниках питания, можно считать примитивными диодами Шоттки.

Когда приложено достаточное прямое напряжение, ток течет в прямом направлении. Кремниевый диод имеет типичное прямое напряжение 600–700 мВ, в то время как прямое напряжение Шоттки составляет 150–450 мВ. Это более низкое требование прямого напряжения обеспечивает более высокую скорость переключения и лучшую эффективность системы.

Переход металл – полупроводник образуется между металлом и полупроводником, создавая барьер Шоттки (вместо перехода полупроводник – полупроводник, как в обычных диодах). Типичными используемыми металлами являются молибден, платина, хром или вольфрам и некоторые силициды (например, силицид палладия и силицид платины), тогда как полупроводник обычно представляет собой кремний n-типа. Металлическая сторона действует как анод, а полупроводник n-типа действует как катод диода; это означает, что обычный ток может течь от металлической стороны к полупроводниковой, но не в обратном направлении.Этот барьер Шоттки приводит как к очень быстрому переключению, так и к низкому прямому падению напряжения.

Выбор комбинации металла и полупроводника определяет прямое напряжение диода. Полупроводники n- и p-типа могут создавать барьеры Шоттки. Однако р-тип обычно имеет гораздо более низкое прямое напряжение. Поскольку обратный ток утечки резко увеличивается с понижением прямого напряжения, он не может быть слишком низким, поэтому обычно используемый диапазон составляет около 0,5–0,7 В, а полупроводники p-типа используются лишь изредка.Силицид титана и другие тугоплавкие силициды, которые способны выдерживать температуры, необходимые для отжига истока / стока в процессах КМОП, обычно имеют слишком низкое прямое напряжение, чтобы их можно было использовать, поэтому в процессах с использованием этих силицидов обычно не используются диоды Шоттки. [Пояснение требуется]

При увеличении легирования полупроводника ширина обедненной области уменьшается. Ниже определенной ширины носители заряда могут туннелировать через обедненную область. При очень высоких уровнях легирования переход больше не ведет себя как выпрямитель и становится омическим контактом.Это может быть использовано для одновременного формирования омических контактов и диодов, поскольку между силицидом и слаболегированной областью n-типа образуется диод, а между силицидом и сильно легированной областью n- или p-типа образуется омический контакт. . Слаболегированные области p-типа создают проблему, поскольку результирующий контакт имеет слишком высокое сопротивление для хорошего омического контакта, но слишком низкое прямое напряжение и слишком высокую обратную утечку, чтобы сделать хороший диод.

Поскольку края контакта Шоттки довольно острые, вокруг них возникает высокий градиент электрического поля, который ограничивает, насколько большим может быть порог напряжения обратного пробоя.Используются различные стратегии, от защитных колец до перекрытий металлизации для распределения градиента поля. Защитные кольца занимают ценную площадь кристалла и используются в основном для более крупных высоковольтных диодов, в то время как перекрывающаяся металлизация используется в основном для низковольтных диодов меньшего размера.

Диоды Шоттки часто используются как фиксаторы антинасыщения в транзисторах Шоттки. Диоды Шоттки, изготовленные из силицида палладия (PdSi) [необходимо пояснение], превосходны благодаря более низкому прямому напряжению (которое должно быть ниже прямого напряжения перехода база-коллектор).Температурный коэффициент Шоттки ниже, чем коэффициент перехода B – C, что ограничивает использование PdSi при более высоких температурах.

Для силовых диодов Шоттки важными становятся паразитные сопротивления скрытого слоя n + и эпитаксиального слоя n-типа. Сопротивление эпитаксиального слоя более важно, чем для транзистора, поскольку ток должен проходить по всей его толщине. Однако он служит в качестве распределенного балластирующего резистора по всей площади перехода и, в обычных условиях, предотвращает локальный тепловой неуправляемый пробой.

По сравнению с силовыми p – n-диодами, диоды Шоттки менее надежны. Переход находится в прямом контакте с термочувствительной металлизацией, поэтому диод Шоттки может рассеивать меньше энергии, чем аналог p-n аналогичного размера с глубоко скрытым переходом до выхода из строя (особенно при обратном пробое). Относительное преимущество более низкого прямого напряжения диодов Шоттки уменьшается при более высоких прямых токах, где в падении напряжения преобладает последовательное сопротивление

. Наиболее очевидными ограничениями диодов Шоттки являются их относительно низкие номинальные значения обратного напряжения и их относительно высокие значения обратного напряжения. ток утечки.Для кремний-металлических диодов Шоттки обратное напряжение обычно составляет 50 В или меньше. Доступны некоторые конструкции с более высоким напряжением (200 В считается высоким обратным напряжением). Ток обратной утечки, поскольку он увеличивается с температурой, приводит к проблеме термической нестабильности. Это часто ограничивает полезное обратное напряжение намного ниже фактического номинального значения.

Хотя более высокие обратные напряжения достижимы, они представляют более высокое прямое напряжение, сравнимое с другими типами стандартных диодов. Такие диоды Шоттки не имели бы никаких преимуществ, если бы не требовалась большая скорость переключения.

Диод с барьером Шоттки — обзор

6.1.2 Система определения характеристик переключения для силового устройства

В настоящее время доступным алмазным силовым устройством является SBD, но в настоящее время алмазный силовой транзистор недоступен. Рабочее состояние диода зависит от его состояния, поэтому переключение диода не может регулироваться самопроизвольно. Операция переключения схемы инициируется обычным полевым МОП-транзистором, и во время испытания наблюдается переключение алмазного SBD.

Обычно в силовой электронике используются индуктивные нагрузки; например, нагрузка постоянного тока, подключенная через трансформаторы или индукторы, или нагрузки переменного тока вращающейся электрической машины; например, индукционная машина и двигатель с постоянными магнитами. Следовательно, характеристика переключения силового полупроводникового устройства обычно оценивается с помощью испытательной схемы с двумя импульсами, показанной на рис. 6.1.1A.

Рисунок 6.1.1. Тест двойного импульсного переключения. (A) Конфигурация схемы. (B) Последовательность испытаний.

Нагрузка в схеме рис.6.1.1A — это индуктор L, и это придает индуктивность работе. Транзистор Q в плече стороны высокого напряжения инициирует операции включения и выключения и оценивает сопутствующее переключение диода D в плече стороны низкого напряжения. Точная регулировка скорости переключения полевого МОП-транзистора регулируется скоростью изменения тока канала в зависимости от сопротивления затвора, поскольку полевой МОП-транзистор является устройством униполярного типа. Большой сглаживающий конденсатор C подключен к выводу источника питания постоянного тока для подачи достаточной переходной мощности в последовательности операций переключения.В этой цепи нет токоограничивающего элемента сопротивления нагрузки, ток цепи продолжает увеличиваться для непрерывных последовательных импульсных операций схемы. Следовательно, характеристика переключения силового устройства оценивается за ограниченное количество импульсных операций. Определение характеристик переключения обычно выполняется с помощью двух импульсов, что называется тестом с двумя импульсами. Краткий обзор теста с двойным импульсом представлен ниже [5].

Последовательность сигнала управления затвором полевого МОП-транзистора и упрощенное поведение напряжения и тока цепи в тесте с двумя импульсами показаны на рис.6.1.1B. Ток в любой части цепи не течет до того, как будет подан первый импульс при t <0. Индуктор L в цепи эквивалентен проводнику в состоянии постоянного тока, тогда постоянное напряжение не подается на анод и катод диода, который закорочен с параллельно подключенным катодом индуктивности постоянного тока. Все напряжение источника питания подается на сток и исток полевого МОП-транзистора. Напряжение источника питания регулируется как условие напряжения для характеристики режима переключения.

Стробирующий сигнал подается на включение полевого МОП-транзистора при t = 0.Канал полевого МОП-транзистора открывается и проводит в соответствии с напряжением на затворе. Напряжение источника питания распределяется между полевым МОП-транзистором и диодом при переключении, когда полевой МОП-транзистор включается и начинает проводить. Хотя подаваемое на диод напряжение питания имеет обратную полярность, диод находится в состоянии блокировки. Но небольшой зарядный ток истощает полупроводниковый слой, блокирующий напряжение, в диоде в момент подачи напряжения источника питания. Ток в катушке индуктивности протекает через полевой МОП-транзистор и увеличивается со скоростью V / L (А / с) в соответствии с V = L (di / dt).Период первого импульса t1 регулируется так, чтобы в достаточной степени проверить условие амплитуды тока для характеристики режима переключения.

Сигнал затвора изменяется на выключение MOSFET в t = t1. MOSFET переходит из состояния проводимости в состояние блокировки, закрывая канал, когда напряжение затвора падает, чтобы уменьшить напряжение. Канальный ток отключается, когда напряжение затвора превышает пороговое значение напряжения затвора. Электродвижущая сила (ЭДС) в катушке индуктивности генерируется для протекания тока по другому пути в ответ на прерывание тока в MOSFET для непрерывности тока в катушке индуктивности.Диод включается и образует токовую петлю через катушку индуктивности и диод в результате отключения полевого МОП-транзистора. Ток катушки индуктивности почти не уменьшается или увеличивается в этом состоянии схемы из-за отсутствия источника питания или реальной нагрузки на пути тока, за исключением падения напряжения на диоде. Этот режим работы называется текущим свободным ходом.

Применяемый сигнал затвора изменяется, чтобы инициировать включение полевого МОП-транзистора в момент t = t2. МОП-транзистор начинает проводить, когда напряжение затвора превышает пороговое напряжение, а затем напряжение источника питания подается на диод и катушку индуктивности.Приложенное напряжение сначала нарастает на диоде, а затем начинает перекрывать ток диода. Вышеупомянутое явление обратного восстановления возникает в процессе выключения диода в момент отключения тока прямой проводимости. Серьезность явления обратного восстановления оценивается как зависимость от напряжения источника питания, тока прямой проводимости, скорости изменения тока при выключении (di / dt) и рабочей температуры.

Напряжение на аноде и катоде уже установлено, когда ток диода начинает уменьшаться.Затем интеграл по времени от потерь мощности в диоде, который получается как произведение напряжения и тока в диоде, приводит к потерям при переключении при выключении. Наконец, сигнал затвора для выключения MOSFET применяется в t = t4 после наблюдения явления обратного восстановления.

Остальной ток проходит через катушку индуктивности и диод. Испытание заканчивается рассеиванием энергии, накопленной в индукторе, с потерями проводимости в цепи; например, прямое падение напряжения на диоде и омические потери в обмотке индуктора и проводке цепи.В этом тесте с двойным импульсом диод проводит короткое время, чтобы наблюдать явление обратного восстановления, затем потери проводимости во время теста низкие. Операция переключения — одна для каждого включения и выключения, и потери переключения также низкие.

Тогда самонагрев с потерей в устройстве незначителен для испытания двойным импульсом. Этот метод испытаний не влияет на рабочие условия во время испытания.

Работа выпрямителя с барьером Шоттки и его применение

Диод Шоттки или выпрямитель с барьером Шоттки назван в честь немецкого физика «Вальтера Х.Шоттки », представляет собой полупроводниковый диод, в котором металл у полупроводникового перехода. Он имеет низкое прямое падение напряжения и очень быстрое переключение. На заре беспроводной связи использовались детекторы кошачьих усов, а в первых источниках питания использовались металлические выпрямители, которые можно было измерять на примитивных диодах Шоттки. Несмотря на то, что в сегодняшней перспективе высокотехнологичной электроники эти диоды имеют несколько применений. Фактически, это один из старейших реально существующих полупроводниковых приборов. Как устройство металл-полупроводник, его применение можно проследить до 1900 года, когда детекторы на кристаллах, детекторы кошачьих усов и тому подобное были, по сути, диодами с барьером Шоттки.


Выпрямитель с барьером Шоттки?

Выпрямительный диод с барьером Шоттки — это электронный компонент, который обычно используется в радиочастотных приложениях, таких как смеситель или детекторный диод. Этот диод также используется в силовых приложениях, таких как выпрямитель, из-за его особенностей, таких как низкое прямое падение напряжения, важное для более низких уровней потерь мощности по сравнению с обычными диодами с PN переходом.

Выпрямитель с барьером Шоттки

Условное обозначение диода Шоттки аналогично условному обозначению основной схемы диода.Этот символ диода отличается от других типов диодов добавлением двух дополнительных ножек на полосе символа.


Выпрямитель с барьером Шоттки Символ

Конструкция диода с барьером Шоттки

В этом диоде соединение между металлом и полупроводником образует барьер Шоттки, т.е. металлическая сторона выполняет роль анода, а полупроводник n-типа работает как катод. Выбор комбинации металла и полупроводника определяет прямое напряжение диода.Полупроводники p-типа и n-типа могут увеличивать барьеры Шоттки, но полупроводник p-типа имеет низкий контраст прямого напряжения по сравнению с полупроводником n-типа.

Конструкция диода с барьером Шоттки

Как мы знаем, прямое напряжение обратно пропорционально выходному току, то есть, если это напряжение низкое, то обратный ток утечки высок, что нежелательно. Вот почему в этом диоде мы используем полупроводниковый материал n-типа. Типичными металлами, используемыми в сборке диода с барьером Шоттки, являются платина, вольфрам или хром, молибден, силицид палладия, силицид платины, золото и т. Д.

Работа диода с барьером Шоттки

Как показано на рисунке ниже, когда напряжение подается на диод таким образом, что металл имеет + Ve по отношению к полупроводнику. Это униполярное устройство, поскольку в нем электроны в качестве основных носителей заряда по обе стороны от перехода. Когда эти два соприкасаются, электроны начинают течь в обоих направлениях через границу раздела металл-полупроводник.


Работа диода с барьером Шоттки

Следовательно, нет формы обедненной области около перехода, то есть нет большого тока от металла к полупроводнику при обратном смещении.Из-за времени электронно-дырочной рекомбинации задержка в переходных диодах отсутствует. Полупроводники N-типа обладают превосходящей потенциальной энергией по сравнению с электронами металлов. Повышенное напряжение на диоде будет против встроенного потенциала и упростит протекание тока.

Преимущества и недостатки

Диоды Шоттки используются во многих приложениях, где другие типы диодов также не работают. Они предлагают ряд преимуществ, в том числе следующие.

  • Низкое напряжение включения
  • Быстрое время восстановления
  • Низкая емкость перехода
  • Высокая эффективность и высокая плотность тока
  • Эти диоды работают на высоких частотах.
  • Эти диоды генерируют меньше ненужных шумов, чем диод с PN переходом
  • Главный недостаток диода Шоттки заключается в том, что он генерирует больший обратный ток насыщения, чем диод с pn переходом.
Характеристики VI
  • VI характеристики диода Шоттки показаны на рисунке рисунок ниже.Вертикальная линия на рисунке означает протекание тока в диоде, а горизонтальная линия означает напряжение, приложенное к диоду.
  • Вольт-амперные характеристики этого диода приблизительно соответствуют диоду с фазовым переходом. Но прямое падение напряжения этого диода очень мало по сравнению с диодом с P-N переходом.
  • Прямое падение напряжения диода Шоттки составляет от 0,2 до 0,3 В, тогда как прямое падение напряжения кремниевого диода с P-N переходом колеблется от 0.От 6 до 0,7 вольт.
  • Если напряжение прямого смещения превышает 0,2 или 0,3 вольта, то через диод начинает течь ток.
  • В этом диоде обратный ток насыщения происходит при очень низком напряжении по сравнению с кремниевым диодом.
VI Характеристики диода Шоттки по сравнению с нормальным диодом
Применения диода Шоттки

Диоды Шоттки используются для многих целей, включая следующие:

  • Диоды Шоттки используются в качестве выпрямителей в схемах приложений большой мощности такие приложения, как ВЧ, питание, обнаружение сигнала, логические схемы
  • Диоды Шоттки играют важную роль в схемах из GaAs
  • Диоды Шоттки, используемые в автономной фотоэлектрической системе, чтобы предотвратить разряд аккумуляторов через солнечные панели в ночное время как в системе сетевого подключения.
Разное

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.