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

(для регионов бесплатно)

Содержание

Что такое диод Шоттки- подробное описание полупроводника.

В электроустановках, как вы знаете, имеет огромное применение силовые полупроводниковые приборы — промышленные диоды. Это  стабилитроны, диоды Зенера и гость нашей статьи — диод Шоттки.

Что такое диод Шоттки(наречен в честь немецкого физика Вальтера Шоттки), могу сказать кратко – он отличается от других диодов принципом работы основанный на выпрямляющем контакте металл – полупроводник. Этот эффект может получиться в двух случаях: для диода n-типа –если в полупроводнике работа выхода меньше чем металла, для диода р-типа – если работа выхода полупроводника больше чем металла. Наибольшей популярностью пользуются диоды Шоттки вида n-типа из-за высокой подвижностью электронов, сравнимо с подвижностью дырок.

Рис 1. Вид диода Шоттки в разрезе

Плюсы и минусы

Для сравнения берем биполярный диод. Как говорится: сразу в огонь, начнем с недостатка, а он считаю самый важный. У диодов Шоттки огромный обратный ток.

 

С минусами все, теперь хорошее, плюсы.

  • Во-первых, считаю, что диоды Шоттки являются наиболее быстродействующими. Так же можно учитывать плюсом прямое падение напряжения при таком же токе на несколько десятых вольта меньше как у биполярных.
  • Во-вторых, можно добавить, что у  данных диодов  не накапливается не основные носители заряда, так как ток в полупроводнике проходит по принципу дрейфа. Про этот механизм расскажу в следующих статьях.

Структура диода Шоттки.

Огромное количество диодов Шоттки изготавливаются по планарной технологии с  эпитаксиальным n-слоем, на поверхности которого создают оксидный слой, в котором образуются окна для формирования барьера. В роли последнего используются такие металлы: молибден, титан, платина, никель. По всей площади контактной области формируется кольцо кремния р-типа( рис 2 а), которое будет служить уменьшением краевых токов утечки.

Рис 2 а.,б.

Работает «охранное» кольцо таким способом: степень легирования и размеры р-области проектируется таким образом, чтобы при перенапряжениях на приборе ток пробоя протекал именно через р-n-преход, а не через контакт Шоттки.

Здесь мы видим, что области р-типа сформированы непосредственно в активной области перехода Шоттки. Поскольку в такой конструкции имеется два типа перехода – переход металл-кремний и р-n-переход,- по своим свойствам и характеристикам она занимает  промежуточное положение. Благодаря переходу Шоттки, она имеет минимальные токи утечки, а из наличия р-n-перехода — большие напряжения при прямом смещении.

Также конструкция, приведенная на рисунке 2 б, обладает повышенной устойчивостью к действию разряда статического электричества. Это следует из принципа работы, который заключается в том, что объемные токи утечки замыкаются на обедненной области р-n-перехода, тем самым уменьшая электрическое поле на границе раздела металл-полупроводник при прямом смещении, области пространственного р-n-переходов имеют минимальную ширину, и вольт-амперная характеристика (ВАХ)

рис.3  диода близка к ВАХ типовой конструкции диода. При обратных же напряжениях область обеднения р-n-перехода увеличивается по мере увеличения прикладываемого напряжения и ОПЗ соседних р-n-переходов смыкается, образуя своего рода «экран», защищающий контакт Me-Si высоких напряжений, которые могут вызвать большие объемные токи утечки.

Рис.3 Вольт-амперная характеристика диода Шоттки

Принцип действия

Вольт-амперная характеристика диода Шоттки, смещенного в прямом направлении, определяется формулой

которая по форме совпадает с ВАХ р-n-перехода, однако ток  

J0  гораздо выше, чем Js (типовые значения диода Шоттки Al-Si при 25 С J0 = 1.6 *10-5А/см2, а для р-n-перехода при Nd=Na=1016А/см3, Js=10-10А/см2)

При прямом смещении диода Шоттки к прямому падению напряжения на переходе добавляется напряжение на самом полупроводнике. Сопротивление этой области содержит две составляющие:  сопротивление слаболегированной эпитаксиальной пленки (n) и сопротивление сильнолегированной подложки (n+). Для диода Шоттки с низким допустимым напряжением (менее 40 В) эти два сопротивления оказываются одного порядка, поскольку n

+ область значительно длиннее (n) области (примерно 500 и 5 мкм, соответственно). Общее сопротивление кремния площадью 1 см2 составляет в таком случае   от 0,5 до 1 мОм, создавая падение напряжения в полупроводнике от 50 до 100 мВ при токе 100А.

Если диод Шоттки выполняется на допустимое обратное напряжение более 40 В, сопротивление слаболегированной области возрастает очень быстро, поскольку для создания более высокого напряжения требуется более протяженная слаболегированная область и еще более низкая концентрация носителей. В результате оба фактора приводят к возрастанию сопротивления (n) области диода.

Конструкторско-технологические приемы.

Большое сопротивление является одной из причин того, что обычные кремниевые диоды Шоттки не выполняются на напряжение свыше 200 В.

 

Для снижения обратных токов утечки, повышение устойчивости к разрядам статического электричества используются различные приемы.

Так, для снижения токов утечки и выхода годных диодов Шоттки в окне под барьерный слой делают углубление 0,05 мкм, а после формировании углубления в эпитаксиальном слое  проводят отжиг при температуре 650 град. В среде азота в течении 2-6 часов.

Снижение обратных токов молибденовых диодов Шоттки добиваются путем создания геттерирующего слоя перед нанесением   эпитаксиального слоя полированием обратной стороны подложки свободным абразивом, а после металлизации электрода Шоттки удаляют геттерирующий слой.

При выдерживании оптимальных соотношений между шириной и глубиной охранного кольца также можно существенно обратные токи утечки и повысить устойчивость к статики.

Пишите комментарии,дополнения к статье, может я что-то пропустил. Загляните на карту сайта, буду рад если вы найдете на моем сайте еще что-нибудь полезное.

Похожее

Vsp-mikron

   Обозначения и сокращения

 

VB – пробивное напряжение диода при заданном уровне обратного тока;

VRRM — повторяющееся пиковое обратное напряжение;

VR — постоянное обратное напряжение;

VF — постоянное прямое напряжение диода при заданном значении прямого тока;

VESD — напряжение, характеризующее устойчивость диода к воздействию электростатического разряда;

IR – ток утечки диода (обратный ток) при заданном обратном напряжении;

IF — прямой ток;

IF(AV) — cредний прямой ток диода;

IFSM — не повторяющийся пиковый ударный прямой ток;

IRRM – повторяющийся пиковый обратный ток;

EAS – не повторяющаяся лавинная энергия;

TJ – максимальная рабочая температура перехода;

ESD – электростатический разряд;

ESD  HBM — электростатический разряд по модели человеческого тела.

DC — постоянный (ое) …

mil – 1/1000 доля дюйма (1mil=25,4мкм). 

 

Основные характеристики диодов Шоттки.  

 

— Широкий диапазон рабочих токов и напряжений : IF(AV)=0,5÷60A; VRRM=15÷200В;

— Высокое значение прямого ударного тока – IFSM;

— Низкое прямое напряжение – VF;

— Малые значения обратных токов – IR;

— Низкая рассеиваемая мощность;

— Три класса диодов, отличающихся диапазоном рабочих температур:

а) высокотемпературные диоды Шоттки с супер-низким уровнем обратных токов;

б) стандартные диоды Шоттки;

в) низкотемпературные диоды Шоттки  с низким уровнем VF.  

 

Таблица №1.

Классификация ДШ

Диапазон основных параметров

IF(AV), (A) 

VRRM, (В)

VF, (В)

IR, (mА)

 Высокотемпературные ДШ. 

 TJ.=175ºC.

1,0÷60,0

45÷250

0,66÷0,88

0,004÷0,013

 Cтандартные ДШ.

 TJ.=150ºC.

1,0÷30,0

20÷60

0,43÷0,68

0.040÷0,400

 Низкотемпературные ДШ.

 TJ.=125ºC.

0,5÷20,0

15÷40

0.30÷0,38

0.25÷10,0

 

 

-Высокие технические характеристики EAS и IRRM, характеризующие надежность прибора при воздействии стрессовых перегрузок в режиме  лавинного пробоя. 

-Высокая устойчивость к воздействию электростатических разрядов, соответствующая требованиям стандартов  JEDEC  и MIL-STD-883G  c уровнем VESD=+/-8kV (контакт) по модели человеческого тела  (С=100pF, R=1500ohm), а также требованиям к электронным компонентам для автомобильной электроники, устанавливаемым стандартом AEC-Q101-001.

-Электрические характеристики подтверждаются тестированием 100% кристаллов в нормальных условиях (Т

А=25ºС) по основным параметрам: VB,IR, IRRM , а также выборочным тестированием кристаллов на каждой пластине по параметру VF при номинальном значении прямого тока IF(AV). 

Значение обратного тока при повышенной температуре тестируется на выборках кристаллов на 100% пластин.

Соответствие остальных параметров требованиям спецификаций гарантируется конструкцией кристаллов.

После тестирования электрических параметров проводится контроль внешнего вида с выбраковкой потенциально ненадежных кристаллов на 100% пластин.

ЗАО «ВЗПП-Микрон» производит и поставляет кристаллы диодов Шоттки в составе неразделенных пластин диаметром 100мм и 150мм. При этом потребителям предоставляется возможность выбора варианта исполнения кристалла в зависимости от используемого метода сборки прибора:

а) кристалл с  Al металлизацией лицевой стороны (анод) – для монтажа внутренних выводов методом ультразвуковой сварки;

б) кристалл с многослойной металлизацией анода Al-Ni-Ag- для монтажа в корпус методом пайки с применением PbSn припоев.

Металлизация катода -Ti-Ni-Ag  позволяет проводить монтаж кристалла  на кристаллодержатель методом пайки с применением PbSn припоев.

Потребителю также предоставляется возможность выбора подходящего ему размера кристалла, исходя из оптимального соотношения цены и качества.  

 

Упаковка и хранение пластин с кристаллами ДШ.  

 

Пластины с кристаллами ДШ упаковываются в полипропиленовые футляры. Пластины укладываются в футляр через прокладки из не пылящего материала и через каждые 5 пластин прокладываются прокладками из поролона. В каждый футляр вкладывается упаковочный ярлык на котором указан тип ДШ, номер партии, количество пластин  и количество годных кристаллов, а также полный перечень пластин с указанием их номеров и количества годных на каждой пластине.

Каждый футляр помещается в полиэтиленовый пакет, из которого откачивается воздух . Далее пакет запаивается  и упакованные пластины хранятся в вакууме с целью сохранения высоких потребительских свойств в процессе транспортировки и при хранении в складских условиях в течение длительного времени.

Гарантийный срок хранения пластин без нарушения вакуумной упаковки – один год. После вскрытия вакуумной упаковки пластины должны храниться в контролируемой атмосфере осушенного азота и в течение не более 30 суток должны быть запущены в производство и пройти операцию герметизации (загерметизированы в корпус или залиты защитным слоем компаунда).

При нарушении гарантийных сроков хранения пластины подлежат дополнительному тестированию для оценки возможности их использования в производстве с какими-либо доработками или без таковых. 

 

Указания по применению.  

 

1.  Вскрытие вакуумной упаковки и футляра с пластинами должно проводиться  в чистом рабочем помещении класса 100000 и выше с параметрами микроклимата в рабочей зоне: Т=23+/-5ºС и влажности 45+/-5%.

2. Пластины ДШ утоняются методом шлифовки до толщины 200-300мкм.  Поэтому они очень хрупкие и требуют к себе бережного и аккуратного обращения. С целью снижения вероятности боя пластин при перегрузке их из футляра в транспортные кассеты рекомендуется снять крышку и перевернуть футляр вверх дном на плоскую поверхность (на стол). Затем аккуратно поднять корпус футляра, освобождая при этом пластины вместе с поролоновыми и бумажными прокладками. Теперь можно с помощью вакуумного пинцета брать пластины и переносить их в транспортную кассету. После снятия крышки целесообразно положить на её место плоскую пластину из любого материала для исключения возможности выпадения пластин из футляра в процессе его перевертывания. Применение пинцетов с механическим захватом крайне не желательно в связи с высокой вероятностью появления  трещин и сколов.

3. Разделение пластин на кристаллы рекомендуется проводить методом дисковой резки алмазными дисками, обеспечивающими ширину реза 25-35мкм, с последующей промывкой в проточной деионизованной воде. Промывка должна обеспечивать полное удаление продуктов резки с поверхности кристаллов. 

4.  Монтаж кристаллов на кристаллодержатель рекомендуется проводить методом пайки с применением припоев или припойных паст на основе Pb/Sn  в защитной атмосфере водорода или формир-газа (N2+H2 с содержанием H2 не менее 5%). Также возможно применение метода вакуумной пайки. Максимальная температура в процессе пайки кристаллов ДШ высокотемпературной и стандартной серии не должна превышать 420 ºС , а для кристаллов низкотемпературной серии — 350 ºС. Время выдержки кристаллов при максимальной температуре  должно быть минимизировано для предотвращения изменения спецификационных параметров. Кристаллодержатель перед пайкой должен быть очищен от загрязнений и окисных пленок  химическим методом или отжигом в водородной среде. Аналогичные рекомендации распространяются и на процесс сборки кристаллов с серебряной металлизацией анода (лицевой стороны).

5. Для кристаллов с Al металлизацией лицевой стороны (анода) монтаж внутренних выводов должен проводиться методом ультразвуковой сварки алюминиевой проволокой диаметром 250-400мкм. Диаметр проволоки и количество проволок рекомендуется оптимизировать в зависимости от размеров металлизации анода и спецификационных требований к параметрам прибора (VF, IFSM). При этом необходимо учитывать, что увеличение количества проволок позволяет улучшить токораспределение по площади кристалла и за счет этого улучшить параметры VF, IFSM. Кроме того, увеличение количества проволок при уменьшении их диаметра позволяет снизить вероятность возникновения механических напряжений и микротрещин в месте сварки. При этом снижается вероятность повреждения и деградации барьера Шоттки. Повышается надежность прибора. Точки сварки должны быть равномерно распределены по площади анода. 

6.  Перед корпусированием сборка должна быть очищена от загрязнений и отожжена 2-3 часа при 150ºС для удаления влаги с поверхности кристалла. При корпусировании в не герметичный корпус кристалл рекомендуется покрыть силиконовым защитным слоем. Процесс покрытия проводить в атмосфере осушенного азота.

 

Характеристика диода IN-5822

Довольно часто в импортных электронных схемах радиолюбителям приходится сталкиваться с полупроводниковыми выпрямительными элементами, имеющими обозначение in5822. Согласно фирменным техническим данным (datasheets), они относятся к классу диодов Шоттки, используемых обычно в режиме ограничения сигнала.

Внешний вид и схемное обозначение

В отличие от типовых диодных изделий, в которых электронный барьер создаётся двумя полупроводниковыми структурами, в приборах этого класса одна из них заменена металлом. Образующийся вследствие этого переход «металл-полупроводник» называется барьером Шоттки, а сам диод получил своё название по имени немецкого учёного, обнаружившего этот эффект.

Описание

В ссылках на описание этого элемента указывается, что при включении в схему он подобно обычным полупроводниковым переходам обеспечивает классическую одностороннюю проводимость. Однако при этом обнаруживается ряд специфических качеств, которые проявляются в следующих особенностях рабочей структуры 1n5822:

  • Во-первых, прямое падение напряжения на переходе «металл-полупроводник» несколько меньше, чем у обычных кремниевых изделий и составляет примерно 0,2-0,4 Вольта, что позволяет использовать его как ограничитель напряжения;
  • Далее его структура отличается большим быстродействием, позволяющим создавать изделия, работающие в ВЧ цепях;
  • И, наконец, такие диоды могут изготавливаться в виде двух одинаковых по параметрам переходов (с двумя анодами и одним катодом, как изображено на рисунке ниже).

Схемное изображение спаренной структуры

Обратите внимание! Последняя особенность диодов типа in5822 позволяет существенно увеличить их эксплуатационный ресурс.

Технические характеристики

Перед рассмотрением характеристик in5822 отметим, что при изготовлении структур этого класса преимущественно применяются такие полупроводники, как кремний (Si) и арсенид галлия. В качестве металлической составляющей используется один из следующих материалов: платина, золото, серебро, палладий или вольфрам.

Характеристики этого элемента должны удовлетворять приведённым ниже параметрам:

  • Предельная величина обратного напряжения не может быть более 40 Вольт;
  • Максимальная амплитуда прямого тока не должна превышать 3-х Ампер;
  • Предельно допустимое прямое напряжение – примерно 0, 5 Вольт;
  • Максимальный разрешённый обратный ток – около 0, 5 Ампер;
  • Амплитуда импульсного прямого тока – порядка 70 Ампер;
  • Тип корпуса диода in5822 – DO-27.

Ко всему перечисленному следует добавить, что предел рабочей температуры корпуса изделия задаётся показателем в 125 градусов.

Недостатки

Основной недостаток этого изделия заключается в том, что небольшая разность потенциалов на его переходе приводит к ограничению допустимого прямого падения напряжения, не превышающего 0,5 Вольта. При дальнейшем повышении его значения диоды этого типа превращаются в обычные выпрямительные элементы с кремниевой структурой и прямым падением 0,6-0,7 Вольта.

К минусам любых диодов с барьером Шоттки (включая in5822) также следует отнести их повышенную чувствительность к величине обратного напряжения. Даже кратковременное превышение этим показателям 40 Вольт приводит к необратимым последствиям в виде разрушения электронного перехода «металл-полупроводник».

В заключение обзора характеристик следует добавить, что обратный ток изделий с такими свойствами в значительной степени зависит от рабочей температуры перехода. При превышении ей допустимого значения может наступить тепловой пробой.

Видео

Оцените статью:

Принцип работы диода Шоттки, как его проверить и чем заменить

В большом семействе полупроводников есть так называемый диод Шоттки. Он назван по фамилии учёного Shottky, открывшего этот эффект. В радиоэлектронике занимает свою нишу благодаря своим параметрам. Что это за прибор и чем он отличается от обычных обсуждаем ниже.

Диоды Шоттки (Shottky) могут выглядеть так

Содержание статьи

Основные характеристики диодов

Для начала вспомним, что такое обычный диод и как он работает. Это полупроводниковый прибор, который стоит из двух зон. При определённых условиях через этот переход перемещаются электроны.

Устройство и обозначение диода

Основное свойство элемента — он пропускает ток в одном направлении, и не пропускает в другом. Диоды Шоттки имеет такие же характеристики, как и обычные. На некоторых заострим внимание поподробнее. Это падение напряжения, обратный ток, обратное напряжение, частота.

Диод Шоттки отличается от обычных кремниевых диодов

Диод Шоттки делают из кремния (Si), арсенида галлия (GaAs) и редко — на основе германия (Ge). Металл в соединении с полупроводником определяет многие параметры диода. Этим металлом, может быть, золото (Au), ралладий (Pd), платина (Pt), вольфрам (W) которые наносятся на полупроводники.

А также как и обычный диод соединение полупроводник-металл обладает односторонней проводимостью с рядом положительных, а также отрицательных качеств.

Вольт-амперная характеристика диода шоттки

Вольт-амперная характеристика диода Шоттки отличается от обычного полупроводникового большей нелинейностью.

Что дает использование соединения металл-полупроводник? Два положительных момента:

    1. Очень небольшое падение напряжения на прямом переходе — 0,2-0,4 В. Для кремниевого диода «среднее» значение этого параметра — 0,7 В.  Правда, малое падение напряжения имеют только приборы с небольшим напряжением пробоя — до 100 В. Для более мощных это падение только чуть ниже, чем у кремниевых.
    2. Высокое быстродействие. То есть, он быстро меняет своё состояние. Переход из открытого состояния в закрытое и обратно происходит за очень короткий промежуток времени и определяется только барьерной ёмкостью. Их применяют в системах коммутации, где важна скорость реакции.

Что такое диод Шоттки и как он обозначается на схеме

Есть у них и минусы. При повышении температуры у них значительно возрастает обратный ток.

Второй недостаток — при превышении максимально допустимого обратного напряжения происходит необратимый пробой. То есть, прибор выходит из строя. Есть и ещё один минус — малое падение прямого напряжения только у диодов Шоттки с малым напряжением пробоя (до сотни вольт). У вариантов с более высоким напряжением потери сравнимы с кремниевыми.

Применение в электронике

Такие свойства, как быстродействие и малое падение напряжения позволяет использовать диоды Шоттки в высокочастотных схемах. Например, в силовых высокочастотных выпрямителях (до сотен килогерц), где они работают как высокочастотные выпрямители. Применяют их и в усилителях звука, так как по сравнению с обычными диодами они дают меньший уровень помех.

Если вы посмотрите на плату источника питания, точно увидите диод Шоттки

Ещё одна область применения — составная часть более сложных полупроводниковых приборов. Например, МОП — транзисторы, диодные сборки и силовые диоды со встроенным диодом Шоттки имеют лучшие характеристики.

Сфера применения изделий велика, но наиболее часто их применяют в блоках питания компьютеров. А также в схемах для модуляции света в приёмниках излучения, солнечных батареях.

Условное обозначение и характеристики

На схеме диод Шоттки имеет особое обозначение. Отличие от обычного состоит в том, что перекладина у треугольника имеет загнутые края. Не один, как у стабилитрона, а оба. И края эти загнуты в разные стороны. На рисунке приведено обозначение по ГОСТу.

Диод Шоттки на схеме: условное обозначение

Про характеристики уже говорили. Это три основных параметра:

  • Падение напряжения при прямом переходе. Для диодов Шоттки оно ниже, чем у обычных кремневых. При мощности обратного пробоя до 100 В оно будет порядка 0,2-0,4 В (у кремниевых в среднем 0,6–07 В).
  • Напряжение пробоя. Обычное значение — до 200 В, но есть и изделия с напряжением более 1000 вольт.
  • Параметры популярной серии диодов Шоттки 1N58**

  • Обратный ток. В нормальных условиях (до 20 °C) он не слишком велик — порядка 0,05 мА, но при повышении температуры резко повышается.

Приведённые параметры — средние. Есть довольно серьёзный разбег и для каждого случая можно подобрать нужные характеристики по каждому из пунктов. Иногда ещё важен такой параметр, как скорость переключения (быстродействие).

Виды диодов Шоттки

В настоящее время в электронных устройствах обычно применяют именно этот тип диодов. Бывают следующих видов:

  • Одинарные.
  • Сдвоенные
    • с общим анодом;
    • с общим катодом;

      Два варианта корпусов для сдвоенных диодов Шоттки

    • последовательно соединенные.

Сдвоенные диоды Шоттки (или диодные сборки) выполнены в одном корпусе, похожи на силовые ключи, имеют три вывода. Диоды в сборке имеют одинаковые или очень близкие параметры, так как выполняются в одном технологическом цикле.

Часто диоды Шоттки выглядят именно так, но есть еще и в виде обычных диодов и СМД варианты. Как видите, на пластиковых стоит обозначение связки двух диодов — с общим анодом

Деталь имеет обычный корпус в виде небольших цилиндров с двумя проволочными выводами. Катод помечен полосой.

Таблица названий и характеристик

Диоды Шоттки выпускаются определёнными сериями. Не так много производителей в мире, несколько десятков серий. В таблице собраны наиболее часто встречающиеся элементы отечественного и импортного производства (некитайского).

Отечественные диоды ШотткиИмпортные диоды ШотткиU max, VImax, АТип
1N581720-25 1 Одинарный
1N582020-25 3Одинарный
КД269 А, АС20-25 5Одинарный/сдвоенный
КД238АС20-25 7,5Сдвоенный
КД270 А, АС20-25 7,5Одинарный/сдвоенный
КД271 А, АС20-25 10Одинарный/сдвоенный
КД272 А, АС SR162020-25 15Одинарный/сдвоенный
КД273 А, АС20-25 20Одинарный/сдвоенный
1N581830-351Одинарный
1N582130-353Одинарный
КД638 А, АС30-355Сдвоенные
КД238 А, АС30-357,5Сдвоенные
10TQ0.530-3510Одинарный
12TQ03530-3515Одинарный
20TQ03530-3520Одинарный
SR503030-3550Сдвоенные
1N581940-451Одинарный
1N582240-453Одинарный
КД638 АСSR54040-455Одинарный
КД238 АС6TQ04540-457.5Сдвоенные
10TQ04540-4510Одинарный
12TQ04540-4515Одинарный
20TQ04540-4520Одинарный
SR350503Одинарный
КД269 Б, БС505Одинарный/сдвоенный
КД270 Б, БСSR850507.5Одинарный/сдвоенный
КД271 Б, БС5010Одинарный/сдвоенный
КД272 Б, БС5015Одинарный/сдвоенный
КД273 Б, БС18TQ0505020Одинарный/сдвоенный
SR160601Одинарный
SR360603Одинарный
КД638 БСSR560605Сдвоенные
КД636 АСSR16606015Сдвоенные
КД637 АС6025Сдвоенные
КД269 В, ВС50SQ080755Одинарный/сдвоенный
КД270 В, ВС8TQ060757,5Одинарный/сдвоенный
КД271 В, ВС7510Одинарный/сдвоенный
КД272 В, ВС7515Одинарный/сдвоенный
КД273 В, ВС7520Одинарный/сдвоенный
30CPQ807530Сдвоенные
11DQ0990-1001.1Одинарный
31DQ1090-1003.3Одинарный
КД638 ВС90-1005Сдвоенные
КД269 Г, ГС50SQ10090-1005Одинарный/сдвоенный
КД270 Г, ГС8TQ10090-1007.5Одинарный/сдвоенный
КД271 Г, ГС90-10010Одинарный/сдвоенный
КД272 Г, ГС90-10015Одинарный/сдвоенный
КД273 Г, ГС90-10020Одинарный/сдвоенный
30CPQ10090-10030Сдвоенные
КД638 ГС1505Сдвоенные
КД269 Д, ДС1505Одинарный/сдвоенный
КД638 ДС1505Сдвоенные
КД270 Д, ДС1507,5Одинарный/сдвоенный
КД271 Д, ДС10CTQ15015010Одинарный/сдвоенный
КД636 БС15015Сдвоенные
КД272 Д, ДС15015Одинарный/сдвоенный
КД273 Д, ДС15020Одинарный/сдвоенный
КД637 БС15025Одинарный/сдвоенный
30CPQ150, SF30315030Сдвоенные
UF4003, SF142001Одинарный
SF242002Одинарный
SF34, HER3032003Одинарный
КД369 Е, ЕС2005Одинарный/сдвоенный
КД638 ЕС2005Сдвоенные
КД270 Е, ЕС2007,5Одинарный/сдвоенный
КД271 Е, ЕС20010Одинарный/сдвоенный
КД272 Е, ЕС20015Одинарный/сдвоенный
КД638 ВС20015Сдвоенные
КД273 Е, ЕС20020Одинарный/сдвоенный
КД637 ВС20025Сдвоенные
SF304, 30EPF0220030Одинарный
UF4004. SF164001Одинарный
SF264002Одинарный
SF26, HER3054003Одинарный
КД640 А, АС4008Одинарный/сдвоенный
КД271 К, КС, К110ETF0440010Одинарный/сдвоенный
КД272 К, КС, К116CTU0440015Одинарный/сдвоенный
КД641 А, АС40015Одинарный/сдвоенный
КД636ГС40015Сдвоенные
КД273К, КС, К140020Одинарный/сдвоенный
КД637ГС30CPF0440025 (30)Сдвоенные
КД640 Б, БС5008Одинарный/сдвоенный
КД640 Е, ЕС5008Одинарный/сдвоенный
КД271 Л, ЛС, Л150010Одинарный/сдвоенный
КД272 Л, ЛС, Л150015Одинарный/сдвоенный
КД640 Б, БС50015Одинарный/сдвоенный
КД640 Е, ЕС50015Одинарный/сдвоенный
КД273 Л, ЛС, Л150020Одинарный/сдвоенный
UF4005, SF176001Одинарный
SF276002Одинарный
SF37, HER3066003Одинарный
HFA04TB606004Одинарный
КД640 В, ВСHFA08TB60, HFA08pB606008Одинарный/сдвоенный
КД271, М, МС, М110ETF0660010Одинарный/сдвоенный
КД636 ДС60012Сдвоенные
КД272, М, МС, М160015Одинарный/сдвоенный
КД641В, ВС60015Одинарный/сдвоенный
КД273, М, МС, М160020Одинарный/сдвоенный
КД637 ДС60025Сдвоенные
30СPF0660030Одинарный/сдвоенный
40EPF0660040Одинарный
60EPF0660060Одинарный
КД640 Г, ГС7008Одинарный/сдвоенный
КД640 Г, ГС70015Одинарный/сдвоенный
UF4006, SF188001Одинарный
SF288002Одинарный
SF38, HER3078003Одинарный
КД636 ЕС80012Сдвоенные
КД637 ЕС20ETF0880025Сдвоенные
UF4007, SF191000-12001Одинарный
SF291000-12002Одинарный
SF39, HER3081000-12003Одинарный
HFA06TB1201000-12006Одинарный
HFA08TB120, HFA06PB1201000-12008Одинарный
20ETF121000-120020Одинарный
30ETF121000-120030Одинарный/сдвоенный
60ETF121000-120060Одинарный

Для удобства они отсортированы по напряжению пробоя. Внутри группы прямой ток идет по возрастающей. Так удобнее ориентироваться.

Отличия в графическом изображении диода Шоттки и обычного

Некоторые из перечисленных супербыстрые: SF 17/18/19 в группе с высоким обратным напряжением (от 600 В). В группе с напряжением пробоя 400 В их несколько — всё по списку начиная от тока 8А. Такая же картина наблюдается с пробоем на 300 В. В этой группе почти все отличатся высоким быстродействием. Только три позиции (UF4003 и SF 24 и 34) имеют «нормальную» для диодов Шоттки скорость срабатывания. Она всё равно намного выше, чем у обычных кремниевых деталей.

Если проанализировать таблицу, можно заметить, что диоды с малым обратным током почти без исключений импортного производства.

Как проверить

Вообще, он проверяется как обычный диод. Проверка основана на том, что они в одном направлении пропускают ток и имеют малое сопротивление, во втором ток не пропускают и сопротивление имеют высокое — почти обрыв.

Чтобы проверить диод Шоттки мультиметром, переводим его в режим прозвонки. Прикладываем щупы к выводам проверяемой детали. В одном положении должно «звониться», поменяв щупы, должна получить обрыв. Если «звонится» и в любом положении щупов — переход пробит и диод неисправен. Но никакие другие характеристики мультиметром вы не проверите. Можно только сказать работает он или пробит, а также где анод и катод.

Можно проверить диод Шоттки имея обычный мультиметр. В обратном положении должен показывать «обрыв».

Где анод, а где катод? Анод там где положительный щуп, катод — где земляной при таком положении когда диод ток пропускает. В обычном исполнении (КД) катод там, где корпус имеет расширение.

Проверить исправность диода Шоттки вообще не проблема, если имеете универсальный тестер. В слоты вставляем ножки детали и нажимаем на кнопку тестирования. На экране должен высветиться символ диода и характеристики, которыми он обладает. Перечень характеристик зависит от модели измерителя, но падение напряжения на прямом переходе, напряжение пробоя и обратный ток должны быть обязательно. А ещё вам распишут, к какому слоту подключён анод, а к какому катод. Если он сдвоенный, то и общий коллектор/база будут прописаны.

Чем заменить

Заменить диод диодом Шоттки вполне возможно, лишь бы подходил по основным характеристикам, напряжение и ток. А вот обратная замена нежелательна. Дело в том, что Шоттки в силу своих характеристик, меньше греются. При такой замене он быстро выйдет из строя. Конечно если проанализировать схему, то можно подобрать аналог с запасом по мощности.

Диоды Шоттки в SMD корпусах Маркировка Характеристики Цены

Мы надеемся, что вся информация, представленная в каталоге, будет полезна и производителям промэлектроники, и сервисным центрам, и радиолюбителям.

Информация по размерам контактных площадок электронных компонентов, применяемых для разработки, сборки и монтажа печатных плат, находится в разделе Печатные платы.

Маломощные диоды Шоттки

Упаковка: В блистр-ленте на катушке диаметром 180 мм по 3000 диодных сборок в SOT323 и по 3000 в корпусе SOT23.

Диоды Шоттки от 1 Ампера

Маркировка диода Шоттки Макс. обратное напряжение Макс. ток Имп. прямой ток Макс. прямое напряжение Максимальный обратный ток Тип корпуса диода Характеристики диода Склад Заказ
SS14 40В 30А 0,5В 0,5мА при 25°С и 50мА при 100°С SMA
SS16 60В 30А 0,7В 0,5мА при 25°С и 50мА при 100°С SMA
S100 100В 30А 0,85В 0,5мА при 25°С и 20мА при 100°С SMA
MS120 200В 30А 0,9В 0,002мА при 25°С и 20мА при 125°С SMA
SR24 40В 50A 0,5В 0,5 мАпри 25°С и 20мА при 100°С SMA
SR26 60В 50A 0,7В 0,5 мАпри 25°С и 20мА при 100°С SMA
SX34 (SK34А) 40В 80А 0,5В 0,2мА при 25°С и 20мА при 100°С SMA
SX36 60В 80А 0,75В 0,1мА при 25°С и 20мА при 100°С SMA
SK34 40В 100А 0,5В 0,5 мА при 25°С и 20мА при 100°С SMC
MB310 (SK39 PanJit) 100В 100А 0,8В 0,05мА при 25°С и 20мА при 100°С SMC
MB510 (SK59 PanJit) 100В 100А 0,8В 0,05мА при 25°С и 10мА при 100°С SMC
SVC10120VB 120В 10А 200А 0,79В 0,010мА TO-277B
Купить
Упаковка: В блистр-ленте на катушке диаметром 330 мм по 5000 диодов Шоттки в TO-277B и MELF, по 3000 в SMC. В блистр-ленте на катушке диаметром 180 мм по 1800 диодов Шоттки в SMA.

Быстрые диоды Шоттки

Упаковка: В блистр-ленте на катушке диаметром 180 мм по 3000 диодов Шоттки в SOD123FL.

Мосты на диодах Шоттки

Упаковка: В блистр-ленте на катушке диаметром 180 мм по 1000 мостов на диодах Шоттки TS140S, TS240S.

Диоды Шоттки широко используются в низковольтных цепях вследствие малого падения на переходе структуры метал-полупроводник. Для работы в цепях с высоким напряжением созданы высоковольтные выпрямительные диоды со структурой, состоящей из двух полупроводников. Сборки из четырех диодов полупроводниковых структур позволяют изготавливать диодные мосты для работы в выпрямителях сетевых источников питания. В более высокочастотных преобразователях напряжений применяются импульсные диоды. Для защиты от перенапряжений цепей питания разработаны ограничительные диоды. Двухвыводная полупроводниковая структура способная излучать свет при включение в электрическую цепь получила название светоизлучающий диод, сокращено светодиод . Различают одноцветные светодиоды состоящие из одного полупроводникового кристалла и многоцветные из кристаллов излучающих свет различных цветов. Первые представлены в разделе LED светодиодов 0603 и 1206 вторые в разделе двухцветные и трёхцветные светодиоды. Диоды, работающие на обратном участке ВАХ, имеющие резкую зависимость тока от напряжения используются в качестве источников опорного напряжения и называются полупроводниковые стабилитроны.

Корзина

Корзина пуста

Диоды шоттки характеристики и параметры

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.

Виды диодов

Диод Шоттки относится к семейству диодов. Выглядит он почти также, как и его собраться, но есть небольшие отличия.

Простой диод выглядит на схемах вот так:

обозначение диода на схеме

Стабилитрон уже обозначается, как диод с “кепочкой”

обозначение стабилитрона на схеме

Диод Шоттки имеет две “кепочки”

обозначение диода шоттки на схеме

Чтобы проще запомнить, можно добавить голову и ножки и представить себе человечка, танцующего ламбаду)

Обратное напряжение диода

Итак, как вы помните, диод пропускает электрический ток только в одном направлении, а в другом направлении блокирует прохождение электрического тока до какого-то критического значения, называемым обратным напряжением диода.

Это значение можно найти в даташите

обратное напряжение диода

Для каждой марки диода оно разное

Если превысить это значение, то произойдет пробой, и диод выйдет из строя.

Падение напряжения на диоде Шоттки

Если же подать прямой ток на диод, то на диоде будет “оседать” напряжение. Это падение напряжения называется прямым падением напряжения на диоде. В даташитах обозначается как Vf , то есть Voltage drop.

прямое падение напряжения на диоде

Если пропустить через такой диод прямой ток, то мощность, которая будет на нем рассеиваться, будет определяться формулой:

Vf – прямое падение напряжение на диоде, В

Поэтому, одним из главных преимуществ диода Шоттки является то, что его прямое падение напряжения намного меньше, чем у простого диода. Следовательно, он будет меньше рассеивать тепло, или простым языком, меньше нагреваться.

Давайте рассмотрим один из примеров. Возьмем диод 1N4007. Его прямое падение напряжения составляет 0,83 Вольт, что типично для простого полупроводникового диода.

падение напряжение на диоде в прямом включении

В настоящий момент через него проходит сила тока, равная 0,5 А. Давайте рассчитаем его рассеиваемую мощность в данный момент. P=0,83 x 0,5 = 0,415 Вт.

Если рассмотреть этот случай через тепловизор, то можно увидеть, что его температура корпуса составила 54,4 градуса по Цельсию.

Теперь давайте проведем тот же самый эксперимент с диодом Шоттки 1N5817. Как вы видите, его прямое падение напряжения составило примерно 0,35 В.

падение напряжения на диоде Шоттки при прямом включении

При прохождении силы тока через диод Шоттки в 0,5 А, мы получим рассеиваемую мощность P=0,5 x 0,35 = 0,175 Вт. При этом тепловизор нам покажет, что температура корпуса уже будет 38,2 градуса.

Следовательно, Шоттки намного эффективнее, чем простой полупроводниковый диод в плане пропускания через себя прямого тока, так как он обладает меньшим падением напряжения, а следовательно, меньше рассеивает тепло в окружающее пространство и меньше нагревается.

Прямое падение напряжения можно также посмотреть и в даташитах. Например, прямое падение напряжения на диоде Шоттки 1N5817 можно найти из графика зависимости прямого тока от падения напряжения на диоде Шоттки

график зависимости прямого тока от напряжения

В нашем случае если следовать графо-аналитическому способу, то мы как раз получаем значение 0,35 В

Диод Шоттки в ВЧ цепях

Также диоды Шоттки обладают быстрой скоростью переключения. Это значит, что мы можем использовать их в высокочастотных (ВЧ) цепях.

Итак, возьмем генератор частоты и выставим синус частотой в 60 Гц

Возьмем диод 1N4007 и диод Шоттки 1N5817. Подключим их по простой схеме однополупериодного выпрямителя

и будем снимать с них показания

Как вы видите, оба они прекрасно справляются со своей задачей по выпрямлению сигнала на частоте в 60 Гц.

Но что будет, если мы увеличим частоту до 300 кГц?

Ого! Диод Шоттки более-менее справляется со своей задачей, что нельзя сказать о простом диоде 1N4007. Простой диод не может справиться со своей задачей не пропускать обратный ток, поэтому на осциллограмме мы видим отрицательный выброс

Отсюда можно сделать вывод: диоды Шоттки рекомендуется использовать в ВЧ цепях.

Обратный ток утечки

Но раз уж диоды Шоттки такие крутые, то почему бы их не использовать везде? Почему мы до сих пор используем простые диоды?

Если мы подключим диод в обратном направлении, то он будет блокировать прохождение электрического тока. Это верно, но не совсем. Очень маленький ток все равно будет проходить через диод. В некоторых случаях это не принимают во внимание. Этот маленький ток называется обратным током утечки. На английский манер это звучит как reverse leakage current.

Он очень мал, но имеет место быть.

Проведем простой опыт. Возьмем лабораторный блок питания, выставим на нем 19 В и подадим это напряжение на диод в обратном направлении

Замеряем ток утечки

обратный ток утечки диода

Как вы видите, его значение составляет 0,1 мкА.

Давайте теперь повторим этот же самый опыт с диодом Шоттки

обратный ток утечки диода Шоттки

Ого, уже почти 20 мкА! Ну да, в некоторых случаях это сущие копейки и ими можно пренебречь. Но есть схемы, где все-таки недопустим такой незначительный ток. Например, в схемах пикового детектора

схема пик детектора

В этом случае эти 20 мкА будут весьма значительны.

Но есть также еще один камень преткновения. С увеличением температуры обратный ток утечки возрастает в разы!

зависимость обратного тока утечки от температуры корпуса диода Шоттки

Поэтому, вы не можете использовать Шоттки везде в схемах.

Но и это еще не все. Обратное напряжение для диодов Шоттки в разы меньше, чем для простых выпрямительных диодов. Это можно также увидеть из даташита. Если для диода 1N4007 обратное напряжение составляет 1000 В

То для диода Шоттки 1N5817 это обратное напряжение уже будет составлять всего-то 20 В

Поэтому, если это напряжение превысит значение, которое описано в даташите, мы в итоге получим:

Применение диодов Шоттки


Диоды Шоттки находят достаточно широкое применение. Их можно найти везде, где требуется минимальное прямое падение напряжения, а также в цепях ВЧ. Чаще всего их можно увидеть в компьютерных блоках питания, а также в импульсных стабилизаторах напряжения.

Также эти диоды нашли применение в солнечных панелях, так как солнечные панели генерируют электрический ток только в светлое время суток. Чтобы в темное время суток не было обратного процесса потребления тока от аккумуляторов, в панели монтируют диоды Шоттки

Шоттки в солнечных панелях

В компьютерной технике чаще всего можно увидеть два диода в одном корпусе

При написании данной статьи использовался материал с этого видео

что это такое, как проверить, характеристики

Развитие электроники требует все более высоких стандартов от радиодеталей. Для работы на высоких частотах используют диод Шоттки, который по своим параметрам превосходит кремниевые аналоги. Иногда можно встретить название диод с барьером Шоттки, что в принципе означает то же самое.

Конструкция

Отличается диод Шоттки от обыкновенных диодов своей конструкцией, в которой используется металл-полупроводник, а не p-n переход. Понятно, что свойства здесь разные, а значит, и характеристики тоже должны отличаться.

Действительно, металл-полупроводник обладает такими параметрами:

  • Имеет большое значение тока утечки,
  • Невысокое падение напряжения на переходе при прямом включении,
  • Восстанавливает заряд очень быстро, так как имеет низкое его значение.

Диод Шоттки изготавливается из таких материалов, как арсенид галлия, кремний, намного реже, но также может использоваться – германий. Выбор материала зависит от свойств, которые нужно получить, однако в любом случае максимальное обратное напряжение, на которое могут изготавливаться данные полупроводники, не выше 1200 вольт – это самые высоковольтные выпрямители. На практике же намного чаще их используют при более низком напряжении – 3, 5, 10 вольт.

На принципиальной схеме диод Шоттки обозначается таким образом:

Но иногда можно увидеть и такое обозначение:

Это означает сдвоенный элемент: два диода в одном корпусе с общим анодом или катодом, поэтому элемент имеет три вывода. В блоках питания используют такие конструкции с общим катодом, их удобно использовать в схемах выпрямителей. Часто на схемах рисуется маркировка обычного диода, но в описании указывается, что это Шоттки, поэтому нужно быть внимательными.

Диодные сборки с барьером Шоттки выпускаются трех типов:

1 тип – с общим катодом,

2 тип – с общим анодом,

3 тип – по схеме удвоения.

Такое соединение помогает увеличить надежность элемента: ведь находясь в одном корпусе, они имеют одинаковый температурный режим, что важно, если нужны мощные выпрямители, например, на 10 ампер.

Но есть и минусы. Все дело в том, что малое падение напряжения (0,2–0,4 в) у таких диодов проявляется на небольших напряжениях, как правило – 50–60 вольт. При более высоком значении они ведут себя как обычные диоды. Зато по току эта схема показывает очень хорошие результаты, ведь часто бывает необходимо – особенно в силовых цепях, модулях питания – чтобы рабочий ток полупроводников был не ниже 10а.

Еще один главный недостаток: для этих приборов нельзя превышать обратный ток даже на мгновение. Они тут же выходят из строя, в то время как кремниевые диоды, если не была превышена их температура, восстанавливают свои свойства.

Но положительного все-таки больше. Кроме низкого падения напряжения, диод Шоттки имеет низкое значение емкости перехода. Как известно: ниже емкость – выше частота. Такой диод нашел применение в импульсных блоках питания, выпрямителях и других схемах, с частотами в несколько сотен килогерц.

Вольтамперная характеристика светодиода (ВАХ)

ВАХ такого диода имеет несимметричный вид. Когда приложено прямое напряжение, видно, что ток растет по экспоненте, а при обратном – ток от напряжения не зависит.

Все это объясняется, если знать, что принцип работы этого полупроводника основан на движении основных носителей – электронов. По этой же самой причине эти приборы и являются такими быстродействующими: у них отсутствуют рекомбинационные процессы, свойственные приборам с p-n переходами. Для всех приборов, имеющих барьерную структуру, свойственна несимметричность ВАХ, ведь именно количеством носителей электрического заряда обусловлена зависимость тока от напряжения.

Миниатюризация

С развитием микроэлектроники стали широко применяться специальные микросхемы, однокристальные микропроцессоры. Все это не исключает использования навесных элементов. Однако если для этой цели использовать радиоэлементы обычных размеров, то это сведет на нет всю идею миниатюризации в целом. Поэтому были разработаны бескорпусные элементы – smd компоненты, которые в 10 и более раз меньше обычных деталей. ВАХ таких компонентов ничем не отличается от ВАХ обычных приборов, а их уменьшенные размеры позволяют использовать такие запчасти в различных микросборках.

Компоненты smd имеют несколько типоразмеров. Для ручной пайки подходят smd размера 1206. Они имеют размер 3,2 на 1,6 мм, что позволяет их впаивать самостоятельно. Другие элементы smd более миниатюрные, собираются на заводе специальным оборудованием, и самому, в домашних условиях, их паять невозможно.

Принцип работы smd компонента также не отличается от его большого аналога, и если, к примеру, рассматривать ВАХ диода, то она в одинаковой степени будет подходить для полупроводников любого размера. По току изготавливаются от 1 до 10 ампер. Маркировка на корпусе часто состоит из цифрового кода, расшифровка которого приводится в специальных таблицах. Протестировать на пригодность их можно тестером, как и большие аналоги.

Использование на практике

Выпрямители Шоттки используется в импульсных блоках питания, стабилизаторах напряжения, импульсных выпрямителях. Самыми требовательными по току – 10а и более – это напряжения 3,3 и 5 вольт. Именно в таких цепях вторичного питания приборы Шоттки используют чаще всего. Для усиления значений по току их включают вместе по схеме с общим анодом или катодом. Если каждый из сдвоенных диодов будет на 10 ампер, то получится значительный запас прочности.

Одна из самых частых неисправностей импульсных модулей питания – выход из строя этих самых диодов. Как правило, они либо полностью пробиваются, либо дают утечку. В обоих случаях неисправный диод нужно заменить, после чего проверить мультиметром силовые транзисторы, а также замерить напряжения питания.

Тестирование и взаимозаменяемость

Проверить выпрямители Шоттки можно так же, как и обычные полупроводники, так как они имеют похожие характеристики. Мультиметром необходимо прозвонить его в обе стороны – он должен показать себя так же, как и обычный диод: анод-катод, при этом утечек быть не должно. Если он показывает даже незначительное сопротивление – 2–10 килоом, это уже повод для подозрений.

Проверка диода Шоттки мультиметром

Диод с общим анодом или катодом можно проверить как два обычных полупроводника, соединенных вместе. Например, если анод общий, то это будет одна ножка из трех. На анод ставим один щуп тестера, другие ножки – это разные диоды, на них ставится другой щуп.

Можно ли его заменить на другой тип? В некоторых случаях диоды Шоттки меняют на обычные германиевые. К примеру, Д305 при токе 10 ампер давал падение всего 0,3 вольта, а при токах 2–3 ампера их вообще можно ставить без радиаторов. Но главная цель установки Шоттки – это не малое падение, а низкая емкость, поэтому заменить получится не всегда.

Как видим, электроника не стоит на месте, и дальнейшие варианты применения быстродействующих приборов будет только увеличиваться, давая возможность разрабатывать новые, более сложные системы.

Диод Шоттки — работа, характеристики, применение

Что такое диод Шоттки?

Диод Шоттки — это устройство, которое относится к типу диодов с переходом металл-полупроводник. Другие названия диодов Шоттки — это барьерный диод и низковольтные диоды. По сравнению с диодом с PN переходом падение мощности в диоде Шоттки меньше. Ученый по имени Уолтер Шоттки первым открыл диод Шоттки.

Обычно в устройстве с PN-переходом, когда положительный тип (p-тип) и отрицательный тип (n-тип) соединяются вместе, они образуют PN-переход.Однако в диоде Шоттки вместо полупроводников P-типа используются такие материалы, как алюминий или платина.

Символ диода Шоттки

На следующем изображении показан символ диода Шоттки.

Работа диода Шоттки

Наиболее важным физическим параметром этого диода Шоттки является высокая скорость переключения и меньшее падение напряжения в прямом направлении. Это переход металл-полупроводник, который не способен накапливать заряды на стыке.Причина этого в отсутствии истощенного слоя.

Обычно падение напряжения происходит на выводах диода, когда через диод протекает ток. Падение напряжения на диоде Шоттки обычно составляет от 0,15 до 0,45 В по сравнению с обычным диодом. Нормальный диод с PN переходом имеет падение напряжения от 0,6 до 1,7 вольт. Для повышения эффективности и производительности падение напряжения должно быть низким. При изготовлении диода полупроводник N-типа действует как катод, а металлическая сторона действует как анод диода.

Когда на диод подается напряжение, ток течет в прямом направлении. Когда этот ток протекает через диод, на выводах диода будет минимальная потеря напряжения. Эта потеря напряжения называется падением напряжения.

Конструкция диода Шоттки

Изготовлен из металла и полупроводника, образующих односторонний переход. Используется немного металлов, таких как золото, серебро, молибден, вольфрам или платина. Обычно используется полупроводник N-типа, в состав которого входит галлий.Кремний используется для работы на низких частотах.

Диод Шоттки напрямую связан с понижением температуры. В полупроводниках N-типа происходит уменьшение и увеличение температурной концентрации легирования. Между переходами полупроводники-металл образуется обедненный слой, известный как барьер Шоттки.

Этот барьер называется барьером потенциальной энергии. Барьеры Шоттки двух типов: выпрямляющие и непрямые. Когда металл и легированный полупроводник встречаются друг с другом, образуется барьер Шоттки.Последовательно, когда металл сталкивается с сильно легированным полупроводником, он образует непрямой барьер. Ширина обедненного слоя увеличивается с увеличением легирования полупроводника. В то же время при уменьшении ширины носители заряда проходят через туннель и достигают обедненного слоя. Когда уровень легирования увеличивается, переход не действует как выпрямитель, а становится омическим контактом.

В несмещенном состоянии электроны, накопленные на стороне полупроводника, будут иметь более низкий уровень энергии, чем электроны, присутствующие на металлической области.По этой причине электроны не могут проходить через барьер Шоттки. В условиях прямого смещения электрон, присутствующий на N-стороне, получает больше энергии, чтобы пересечь барьер перехода и войти в металл. Из-за этого электроны еще называют горячими носителями. Следовательно, диод называется диодом с горячей несущей.

Диод Шоттки можно представить в виде эквивалентной электрической схемы с типичными значениями компонентов, показанными ниже.

Указанная выше схема свернута, как показано ниже.Эта приближенная схема используется во многих приложениях.

Особенности диода Шоттки

  • Из-за отсутствия тока от металла к полупроводнику N-типа он действует как униполярный прибор. В то время как диод с PN-переходом является биполярным устройством.
  • В металле нет дырок, не накапливает заряд. По этой причине диод Шоттки имеет преимущество быстрого переключения с относительно низким уровнем шума.
  • Он имеет низкий барьерный потенциал по сравнению с PN-диодом.

Работа диода Шоттки

Несмещенный диод Шоттки

Свободные электроны, присутствующие внутри полупроводника n — типа, будут перемещаться из полупроводника n — типа в металл во время комбинации металла и полупроводника n — типа. Это приводит к достижению состояния равновесия. Когда свободные электроны перемещаются через соединение, они предоставляют дополнительный электрон атомам, присутствующим в атоме.

Благодаря этому атомы, присутствующие в металлическом переходе, получают дополнительный электрон.Атомы на переходе отрицательной стороны теряют электроны и становятся положительными ионами. На стыке металла атомы получают дополнительные электроны и пытаются стать отрицательными ионами.

Следовательно, это приведет к образованию положительных ионов на отрицательной стороне и отрицательных ионов на положительной стороне металлического перехода. Когда эти положительные и отрицательные ионы объединяются, образуется область истощения. В несмещенном диоде Шоттки только меньшее количество электронов будет течь от полупроводника к металлу.Другой поток электронов останавливается из-за встроенного напряжения.

Диод Шоттки с прямым смещением

В полупроводнике n-типа, когда положительный полюс батареи соединен с металлом, а отрицательный вывод подсоединен к проводнику n-типа, он называется диодом Шоттки с прямым смещением. Когда на диод подается напряжение прямого смещения, в металле и проводнике образуется больше электронов.

При приложении напряжения более 0,2 В свободные электроны не могут проходить через переходной барьер.Благодаря этому через диод будет течь ток. При увеличении значения напряжения область истощения становится тонкой и исчезает.

Диод Шоттки с обратным смещением

В полупроводнике n-типа, если отрицательная клемма батареи соединена с металлом, а положительная клемма соединена с проводом n-типа, это называется диодом Шоттки с обратным смещением. В то же время, если приложено обратное напряжение смещения, ширина обедненной области увеличивается.

Следовательно, текущий поток прекращается.В металлической пластине будет больше возбужденных электронов. Из-за этого будет протекать небольшой ток утечки. Когда напряжение обратного смещения увеличивается, ток также увеличивается из-за слабого барьера. Когда имеет место ненормальное увеличение напряжения смещения, электрический ток также внезапно увеличивается. Устройство будет повреждено, когда выйдет из строя область истощения.

Характеристики V-I барьерного диода Шоттки

Вольт-амперные характеристики диода Шоттки показаны на рисунке ниже.На графике вертикальная линия обозначает ток, а горизонтальная линия обозначает напряжение, приложенное к диоду Шоттки. Вольт-амперные характеристики диода Шоттки почти аналогичны характеристикам диода с P-N переходом.

Тем не менее, прямое падение напряжения диода Шоттки очень мало по сравнению с диодом с P-N переходом. Прямое падение напряжения составляет от 0,3 до 0,5 вольт. Барьер прямого падения напряжения выполнен из кремния. Прямое падение напряжения пропорционально концентрации легирования полупроводника N-типа.Из-за высокой концентрации носителей тока ВАХ диода Шоттки более крутая.

Применение диода Шоттки

Диоды Шоттки

используются в электронной промышленности для многих применений в диодных выпрямителях из-за своих свойств. Они используются для ограничения напряжения, чтобы предотвратить насыщение транзистора. Он используется как TTL Шоттки в цифровых устройствах, поскольку эти устройства требуют быстрого переключения. поскольку производительность цифровых компьютеров определяется скоростью переключения диодов, диод Шоттки является важным компонентом цифровых компьютеров.

Диод Шоттки — характеристики, параметры и применение

Диод является одним из основных компонентов, которые обычно используются в конструкциях электронных схем, его обычно можно встретить в выпрямителях, клипсаторах, зажимах и многих других широко используемых схемах. Это двухконтактное полупроводниковое устройство, которое позволяет току течь только в одном направлении, а именно от анода к катоду (+ к -), и блокирует ток в обратном направлении, то есть от катода к аноду. Причина в том, что он имеет ок.Нулевое сопротивление в прямом направлении и бесконечное сопротивление в обратном направлении. Существует много типов диодов, каждый со своими уникальными свойствами и возможностями применения. Мы уже узнали о стабилитронах и их работе, в этой статье мы узнаем о другом интересном типе диода под названием Schottky Diode и о том, как его можно использовать в наших схемах.

Диод Шоттки (названный в честь немецкого физика Вальтера Х. Шоттки) — это другой тип полупроводникового диода, но вместо PN перехода диод Шоттки имеет переход металл-полупроводник, что снижает емкость и увеличивает скорость переключения диода Шоттки. , и этим он отличается от других диодов.Диод Шоттки также имеет другие названия, такие как диод с поверхностным барьером , диод с барьером Шоттки, диод с горячими носителями или диод с горячими электронами .

Символ диода Шоттки

Символ диода Шоттки основан на общем значке диода, но вместо прямой линии он имеет S-образную структуру на отрицательном конце диода, как показано ниже. Этот схематический символ можно легко использовать, чтобы отличить диод Шоттки от других диодов при чтении принципиальной схемы.На протяжении всей статьи мы будем сравнивать диод Шоттки с обычным диодом для лучшего понимания.

Даже по внешнему виду компонента диод Шоттки похож на обычный диод, и часто бывает трудно определить разницу, не прочитав на нем номер детали. Но в большинстве случаев диод Шоттки будет казаться немного громоздким, чем обычные диоды, но это не всегда так. Изображение выводов диода Шоттки показано ниже.

Что делает диод Шоттки особенным?

Как обсуждалось ранее, диод Шоттки выглядит и работает очень похоже на обычный диод, но уникальными характеристиками диода Шоттки являются очень низкое падение напряжения и высокая скорость переключения . Чтобы лучше понять это, давайте подключим диод Шоттки и обычный диод к идентичной схеме и и проверим, как она работает.

На приведенных выше изображениях у нас есть две схемы: одна для диода Шоттки, а другая — для типичного диода с PN переходом.Эти схемы будут использоваться для различения падений напряжения на обоих диодах. Таким образом, левая цепь предназначена для диода Шоттки, а правая — для типичного диода с PN-переходом. Оба диода запитаны 5В. Когда ток проходит от обоих диодов, диод Шоттки имеет падение напряжения только 0,3 В и оставляет 4,7 В для нагрузки, с другой стороны, типичный диод с PN-переходом имеет падение напряжения 0,7 В и оставляет 4,3 В для нагрузка. Таким образом, диод Шоттки имеет на меньшее падение напряжения, чем обычный диод с PN-переходом .За исключением падения напряжения, диод Шоттки также имеет некоторые другие преимущества по сравнению с типичным диодом с PN-переходом, таким как диод Шоттки, имеет более высокую скорость переключения , меньший шум и лучшие характеристики , чем типичный диод с PN-переходом.

Недостатки диода Шоттки

Если диод Шоттки имеет очень низкое падение напряжения и высокую скорость переключения, предлагая лучшую производительность, то зачем нам вообще нужны диоды с обычным P-N переходом? Почему бы просто не использовать диод Шоттки во всех схемах?

Хотя это правда, что диоды Шоттки лучше, чем диоды с P-N переходом, и постепенно они становятся более предпочтительными, чем диоды с P-N переходом.Двумя основными недостатками диода Шоттки являются его низкое обратное напряжение пробоя и высокий обратный ток утечки по сравнению с обычным диодом. Это делает его непригодным для коммутации высокого напряжения. Также диоды Шоттки на сравнительно дороже , чем обычные выпрямительные диоды.

Диод Шоттки против выпрямительного диода

Краткое сравнение между PN-диодом и диодом Шоттки приведено в таблице ниже:

PN-переходной диод Диод Шоттки
Диод с PN-переходом — это биполярное устройство . означает, что токопроводимость происходит за счет как неосновных, так и основных носителей заряда. В отличие от диода с PN-переходом, диод Шоттки является униполярным устройством . означает, что токопроводимость происходит только за счет основных носителей заряда.
PN-диод имеет переход полупроводник-полупроводник. В то время как диод Шоттки имеет переход металл-полупроводник.
PN-переходный диод имеет большое падение напряжения . Диод Шоттки имеет небольшое падение напряжения .
High По состоянию потерь. Low On состояния потерь.
Медленная скорость переключения. Быстрая скорость переключения.
Высокое напряжение включения (0,7 В) Низкое напряжение включения (0,2 В)
Высокое напряжение блокировки обратного хода Низкое обратное напряжение блокировки
Низкий обратный ток Большой обратный ток

Структура диода Шоттки Диоды Шоттки

построены с использованием перехода металл-полупроводник , как показано на рисунке ниже.Диоды Шоттки имеют соединение металла с одной стороны перехода и легированный кремний с другой стороны, поэтому диод Шоттки не имеет обедненного слоя . Из-за этого свойства диоды Шоттки известны как униполярные устройства, в отличие от типичных диодов с PN-переходом, которые являются биполярными устройствами.

Базовая структура диода Шоттки показана на изображении выше. Как вы можете видеть на изображении, диод Шоттки имеет металлическое соединение на одной стороне, которое может варьироваться от платины до вольфрама, молибдена, золота и т. Д.и полупроводник N-типа с другой стороны. Когда соединение металла и полупроводник N-типа объединяются, они создают переход металл-полупроводник. Этот переход известен как барьер Шоттки . Ширина барьера Шоттки зависит от типа металлических и полупроводниковых материалов, которые используются при формировании перехода.

Барьер Шоттки работает по-разному в несмещенном, прямом или обратном смещении. В состоянии прямого смещения , когда положительный вывод батареи подключен к металлу, а отрицательный вывод подключен к полупроводнику n-типа, диод Шоттки позволяет протекать току.Но в состоянии обратного смещения , когда положительный вывод батареи соединен с полупроводником n-типа, а отрицательный вывод соединен с металлом, диод Шоттки блокирует ток. Однако, если напряжение с обратным смещением увеличится выше определенного уровня, оно сломает барьер , и ток начнет течь в обратном направлении, и это может повредить компоненты, подключенные к диоду Шоттки.

V-I характеристики диода Шоттки

Одной из важных характеристик, которую следует учитывать при выборе диода, является график зависимости прямого напряжения (В) от прямого тока (I).График VI наиболее популярных диодов Шоттки 1N5817, 1N5818 и 1N5819 показан ниже

.

Характеристики

V-I диода Шоттки очень похожи на типичный диод с PN-переходом. Наличие более низкого падения напряжения, чем у типичного диода с PN-переходом, позволяет диоду Шоттки потреблять меньшее напряжение, чем типичный диод. Из приведенного выше графика вы можете видеть, что 1N517 имеет наименьшее прямое падение напряжения по сравнению с двумя другими, также можно отметить, что падение напряжения увеличивается по мере увеличения тока через диод.Даже для 1N517 при максимальном токе 30 А падение напряжения на нем может достигать 2 В. Следовательно, эти диоды обычно используются в слаботочных приложениях.

Параметры, которые следует учитывать при выборе диода Шоттки

Каждый инженер-конструктор должен выбрать правильный диод Шоттки в соответствии с потребностями его применения. Для выпрямительных схем потребуются диоды с номинальными значениями высокого напряжения, низкого / среднего тока и низкой частоты.Для схем переключения номинальная частота диода должна быть высокой.

Некоторые общие и важные параметры диода, о которых следует помнить, перечислены ниже:

Падение напряжения в прямом направлении: Падение напряжения при включении диода с прямым смещением является падением напряжения в прямом направлении. Это зависит от разных диодов. Для диода Шоттки обычно предполагается, что напряжение включения составляет около 0,2 В.

Напряжение обратного пробоя: Определенная величина напряжения обратного смещения, после которой диод выходит из строя и начинает проводить в обратном направлении, называется напряжением обратного пробоя.Напряжение обратного пробоя для диода Шоттки составляет около 50 вольт.

Время обратного восстановления: Это время, необходимое для переключения диода из его прямого проводящего состояния или состояния «ВКЛ» в обратное состояние «ВЫКЛ». Наиболее важным различием между типичным диодом с PN-переходом и диодом Шоттки является время обратного восстановления. В типичном диоде с PN-переходом время обратного восстановления может варьироваться от нескольких микросекунд до 100 наносекунд. У диодов Шоттки нет времени восстановления, потому что диод Шоттки не имеет обедненной области на переходе.

Обратный ток утечки: Ток, проводимый полупроводниковым устройством при обратном смещении, является током обратной утечки. В диоде Шоттки повышение температуры значительно увеличивает обратный ток утечки.

Применение диода Шоттки Диоды Шоттки

благодаря своим уникальным свойствам находят множество применений в электронной промышленности. Вот некоторые из приложений:

1.Цепи ограничения / ограничения напряжения

Цепи ограничителей

и схемы фиксаторов обычно используются в приложениях для формирования волн. Низкое падение напряжения делает диод Шоттки полезным в качестве ограничивающего диода.

2. Защита от обратного тока и разряда

Как мы знаем, диод Шоттки также называется блокирующим диодом , потому что он блокирует ток в обратном направлении; его можно использовать в качестве защиты от разряда.Например, в Emergency Flash Light, диод Шоттки используется между суперконденсатором и двигателем постоянного тока, чтобы предотвратить разряд суперконденсатора через двигатель постоянного тока.

3. Цепи выборки и хранения

Диоды Шоттки с прямым смещением не имеют неосновных носителей заряда, и благодаря этому они могут переключаться быстрее, чем типичные диоды с PN-переходом. Таким образом, диоды Шоттки используются, потому что они имеют меньшее время перехода от выборки к шагу удержания, и это приводит к более точной выборке на выходе.

4. Выпрямитель мощности

Диоды Шоттки

имеют высокую плотность тока, а низкое прямое падение напряжения означает, что меньше энергии тратится впустую, чем у типичного диода с PN переходом, и это делает диоды Шоттки более подходящими для силовых выпрямителей.

Далее вы можете найти практическое применение диода во многих схемах, перейдя по ссылке.

Работа диода Шоттки и его применение

Диод Шоттки — это один из типов электронных компонентов, также известный как барьерный диод.Он широко используется в различных приложениях, таких как смеситель, в радиочастотных приложениях и в качестве выпрямителя в энергетических приложениях. Это низковольтный диод. Падение мощности ниже по сравнению с диодами с PN переходом. Диод Шоттки назван в честь ученого Шоттки. Его также иногда называют диодом с горячими носителями, диодом с горячими электронами и даже диодом с поверхностным барьером. В этой статье рассказывается, что такое диод Шоттки, конструкция, применение, характеристики и преимущества.

Что такое диод Шоттки?

Диод Шоттки также известен как диод с горячей несущей; это полупроводниковый диод с очень быстрым переключением, но с низким прямым падением напряжения.Когда через диод протекает ток, на выводах диода возникает небольшое падение напряжения. В нормальном диоде падение напряжения составляет от 0,6 до 1,7 вольт, в то время как в диоде Шоттки падение напряжения обычно находится в диапазоне от 0,15 до 0,45 вольт. Это меньшее падение напряжения обеспечивает более высокую скорость переключения и лучшую эффективность системы. В диоде Шоттки между полупроводником и металлом образуется переход полупроводник-металл, создавая таким образом барьер Шоттки. Полупроводник N-типа действует как катод, а металлическая сторона действует как анод диода.


Диод Шоттки

Конструкция диода Шоттки

Это односторонний переход. Переход металл-полупроводник формируется на одном конце, а другой контакт металл-полупроводник формируется на другом конце. Это идеальный омический двунаправленный контакт без потенциала между металлом и полупроводником, и он не выпрямляющий. Встроенный потенциал на диоде с разомкнутой цепью с барьером Шоттки характеризует диод Шоттки.

Физическая структура диода Шоттки

Диод Шоттки является функцией падения температуры.Снижается и увеличивается температурная концентрация легирования в полупроводнике N-типа. В производственных целях используются металлы диода с барьером Шоттки, такие как молибден, платина, хром, вольфрам, алюминий, золото и т. Д., И используются полупроводники N-типа.

Диод с барьером Шоттки

Диод с барьером Шоттки также известен как диод Шоттки или диод с горячей несущей. Диод с барьером Шоттки — это металл-полупроводник. Переход формируется путем приведения металла в контакт с умеренно легированным полупроводниковым материалом N-типа.Диод с барьером Шоттки — это однонаправленное устройство, в котором ток течет только в одном направлении (обычный ток, протекающий от металла к полупроводнику)

Барьерный диод Шоттки

VI Характеристики барьерного диода Шоттки

Характеристики VI диода с барьером Шоттки ниже

  • Прямое падение напряжения на диоде с барьером Шоттки очень мало по сравнению с обычным диодом с PN переходом.
  • Прямое падение напряжения колеблется от 0.От 3 до 0,5 вольт.
  • Прямое падение напряжения барьера Шоттки состоит из кремния.
  • Прямое падение напряжения увеличивается одновременно с увеличением концентрации легирования в полупроводнике N-типа.
  • ВАХ диода с барьером Шоттки очень крутые по сравнению с ВАХ нормального диода с PN переходом из-за высокой концентрации носителей тока.
Компоненты тока в диоде Шоттки

Ток в диоде с барьером Шоттки протекает через основные носители, которые являются электронами в полупроводнике N-типа.Формула в диоде с барьером Шоттки:

I T = I Диффузия + I Туннелирование + I Термоэлектронная эмиссия

Где I Диффузия — градиентный диффузионный ток за счет концентрации плотность тока Дж n = D n * q * dn / dx для электронов, где D n — константа диффузии электронов, q — заряд электрона = 1.6 * 10 19 кулонов, dn / dx — градиент концентрации электронов.
ITunneling — это туннельный ток из-за квантово-механического туннелирования через барьер. Вероятность туннелирования увеличивается с уменьшением барьера или встроенного потенциала и уменьшением ширины обедненного слоя. Этот ток прямо пропорционален вероятности туннелирования.
I Термоэлектронная эмиссия — это ток, обусловленный током термоэлектронной эмиссии. Из-за теплового перемешивания некоторые носители имеют энергию, равную или превышающую энергию зоны проводимости для границы раздела металл-полупроводник и для тока.Это известно как ток термоэлектронной эмиссии.
Так как ток, протекающий непосредственно через диод с барьером Шоттки, проходит через основные носители заряда. Следовательно, он подходит для высокоскоростных коммутационных приложений, потому что прямое напряжение очень низкое, а время обратного восстановления очень короткое.

Применение диода Шоттки

Диоды Шоттки используются для ограничения напряжения и предотвращения насыщения транзистора из-за высокой плотности тока в диоде Шоттки.Кроме того, в диодах Шоттки наблюдается низкое прямое падение напряжения, они тратятся меньше тепла, что делает их эффективным выбором для чувствительных и очень эффективных приложений. Поскольку диод Шоттки используется в автономных фотоэлектрических системах для предотвращения разряда батарей для солнечных панелей в ночное время, а также в системах, подключенных к сети, несколько цепочек соединяются параллельно. Диоды Шоттки также используются в качестве выпрямителей в источниках питания.

Преимущества диода Шоттки

Диоды Шоттки используются во многих приложениях по сравнению с другими типами диодов, которые не работают должным образом.

  • Низкое напряжение включения: Напряжение включения диода составляет от 0,2 до 0,3 вольт. Для кремниевого диода оно составляет от 0,6 до 0,7 вольт у стандартного кремниевого диода.
  • Быстрое время восстановления: Быстрое время восстановления означает небольшой накопленный заряд, который можно использовать для приложений высокоскоростного переключения.
  • Низкая емкость перехода: Он занимает очень небольшую площадь после результата, полученного при точечном контакте кремния.Так как уровни емкости очень маленькие.
Характеристики диода Шоттки

Характеристики диода Шоттки в основном включают следующие

  • Повышенный КПД
  • Низкое прямое падение напряжения
  • Низкая емкость
  • Низкопрофильный корпус для поверхностного монтажа, сверхмалый
  • Встроенное защитное кольцо для защиты от напряжения

Итак, это все о работе диода Шоттки, его принципе работы и применениях. Мы надеемся, что вы лучше понимаете эту концепцию.Кроме того, при любых сомнениях относительно этой статьи или проектов в области электрики и электроники, пожалуйста, дайте свои ценные предложения в разделе комментариев ниже. Вот вам вопрос, какова основная функция диода Шоттки?

Фото:

Характеристики диода Шоттки и его применение

Ⅰ Введение

Диоды Шоттки названы в честь их изобретателя, доктора философии.Шоттки, сокращение от диод с барьером Шоттки (сокращенно SBD ). SBD изготавливается не по принципу формирования PN-перехода путем контакта полупроводника P-типа с полупроводником N-типа, а по переходу металл-полупроводник, основанному на принципе контакта металл-полупроводник. Поэтому SBD также называют диодом металл-полупроводник или диодом с поверхностным барьером, который является диодом с горячим носителем .

В этом видео представлены характеристики и применение диодов Шоттки

Каталог


Ⅱ Терминология

2.1 Принцип работы

Диод Шоттки — это металл-полупроводниковый прибор , изготовленный из благородного металла (золота, серебра, алюминия, платины и т. Д.) В качестве положительного электрода A, полупроводника N-типа в качестве отрицательного электрода B, и барьер, имеющий выпрямляющую характеристику, сформированный на его контактной поверхности. Поскольку в полупроводнике N-типа присутствует большое количество электронов, в благородном металле присутствует только очень небольшое количество свободных электронов, в результате электроны диффундируют от высокой концентрации B к низкой концентрации A.И в A нет дырки, следовательно, нет диффузионного движения дырок от A к B. Поскольку электрон непрерывно диффундирует от B к A, концентрация электронов на поверхности B постепенно уменьшается, разрушая электрическая нейтральность поверхности, и потенциальный барьер формируется, а направление электрического поля от B к A. Однако под действием этого электрического поля электроны в A также будут производить дрейфовое движение от A к B, что ослабляет электрическое поле, образованное диффузионным движением.Когда устанавливается определенная область пространственного заряда, дрейфовое движение электронов, вызванное электрическим полем, и диффузионное движение электронов, вызванное различными концентрациями, достигают относительного баланса, что является принципом формирования SBD.

Символ диода Шоттки

Структура внутренней схемы типичного диода Шоттки основана на полупроводнике N-типа, на котором сформирован N-эпитаксиальный слой с использованием мышьяка в качестве легирующей примеси. Анод изготовлен из такого материала, как молибден или алюминий, для образования барьерного слоя, а SiO2 используется для устранения электрического поля в краевой области и увеличения выдерживаемого напряжения трубки.Подложка N-типа имеет небольшое сопротивление в открытом состоянии, а ее концентрация легирования в 100 раз выше, чем у H-слоя. Катодный слой N + формируется под подложкой для уменьшения контактного сопротивления катода. Регулируя структурные параметры, между подложкой N-типа и анодным металлом формируется барьер Шоттки. Когда прямое смещение прикладывается к обоим концам барьера Шоттки (металл анода соединяется с положительным электродом источника питания, а подложка N-типа соединяется с отрицательным электродом), барьерный слой Шоттки сужается, и внутреннее сопротивление становится небольшим; Когда через барьер Шоттки прикладывается обратное смещение, барьерный слой Шоттки становится шире, а его внутреннее сопротивление увеличивается.

Короче говоря, принцип конструкции диода Шоттки очень отличается от принципа конструкции диодов с PN переходом . Тип PN-перехода обычно называют переходным диодом, а контактный диод металл-полупроводник называют диодом Шоттки. Кроме того, были также представлены алюмо-кремниевые диоды Шоттки, изготовленные с использованием кремниевого планарного процесса, который не только экономит драгоценные металлы, значительно снижает затраты, но также улучшает согласованность параметров.

2.2 Конструкция

Конструкция и материалы нового высоковольтного SBD отличаются от материалов традиционного SBD. Обычный SBD формируется путем контакта металла с полупроводником. Металлическим материалом может быть алюминий, золото, молибден, никель, титан и т. Д., А полупроводником обычно является кремний (Si) или арсенид галлия (GaAs). Поскольку подвижность электронов больше подвижности дырок, для получения хороших частотных характеристик в качестве подложки выбран полупроводниковый материал N-типа.Кроме того, уменьшая емкость перехода SBD и увеличивая напряжение обратного пробоя без создания большого последовательного сопротивления, на подложку N + обычно добавляют высокоомный тонкий слой N-типа.

Структурная схема диода Шоттки

Если материал вывода диода Шоттки изготовлен из бескислородной меди высокой чистоты, что улучшит проводимость и толщину. Он также имеет лучшую проводимость и долго не нагревается.В то время как обычная медная проволока будет легко окисляться и паяться, что приводит к низкой производительности и легкой поломке.

Схема диода Шоттки

Хорошо известно, что внутри металлического проводника находится большое количество проводящих электронов . Когда металл находится в контакте с полупроводником (расстояние между ними составляет всего один атом), уровень Ферми металла ниже уровня Ферми полупроводника, а электронная плотность меньше электронной плотности полупроводника. полосу по сравнению с зоной проводимости полупроводника внутри металла.Следовательно, после того, как они соединяются, электроны диффундируют от полупроводника к металлу, заставляя металл нести отрицательный заряд, а полупроводник заряжается положительно. Поскольку металл является идеальным проводником, отрицательный заряд распределяется только в тонком слое атомного размера. В случае полупроводника N-типа примесные атомы, которые теряют электроны, становятся положительными ионами и распределяются в большом толстом слое. В результате диффузии электронов от полупроводника к металлу формируются область пространственного заряда, собственное электрическое поле и барьер, а обедненный слой находится только на стороне полупроводника N-типа (барьер все области со стороны полупроводника).Направление собственного электрического поля в области барьера направлено к металлу областью N-типа . По мере того, как тепловая электронная эмиссия увеличивается из созданного поля, дрейфовый ток, противоположный направлению диффузионного тока, увеличивается, в конечном итоге достигая динамического равновесия, образуя контактный барьер между металлом и полупроводником, и это барьер Шоттки.

Когда приложенное напряжение равно нулю , диффузионный ток электрона равен току обратного дрейфа, обеспечивая динамический баланс.Когда прикладывается прямое смещение (то есть на металл подается положительное напряжение, а на полупроводник — отрицательное), собственное поле ослабевает, и боковой барьер полупроводника понижается, так что прямой ток от металла к полупроводнику. Когда прикладывается обратное смещение, собственное поле усиливается, а высота барьера увеличивается, чтобы сформировать небольшой обратный ток от полупроводника к металлу. Следовательно, SBD, как и диод с PN-переходом, является нелинейным устройством с однонаправленной проводимостью.

2.3 Упаковка

Диоды Шоттки доступны в корпусах с выводами и поверхностным монтажом ( SMD ), а диоды Шоттки с поверхностным монтажом доступны в различных корпусах, включая однотрубные, двухтрубные и тройные. -трубные версии. Диоды Шоттки в свинцовом корпусе обычно используются в качестве высокочастотных, сильноточных выпрямительных диодов, диодов свободного хода или защитных диодов. Выпускается в однотрубном и двухдиодном корпусах. Кроме того, у Шоттки есть три типа распиновки для лампы, то есть общий катод (катоды соединены), общий анод (аноды соединены) и последовательный (анод одного диода соединен с катодом). другого диода).

Ⅲ Технические параметры

1) Падение напряжения во включенном состоянии VF : VF — это падение напряжения на диоде Шоттки, когда диод Шоттки находится в прямой проводимости. Выбирать его нужно, чтобы уделить больше внимания VF.

2) Обратный ток утечки насыщения IR : IR относится к току, протекающему через трубку, когда к ней приложено обратное напряжение. Поскольку диод Шоттки имеет большой обратный ток утечки, при выборе одного из них требуется меньшее значение IR.

3) Номинальный ток IF : IF относится к среднему значению тока, рассчитанному по допустимому повышению температуры, когда диод работает в течение длительного периода времени.

4) Импульсный ток IFSM : Прямой ток в момент включения питания. Это не нормальный ток, а мгновенный ток, который довольно велик.

5) Обратное пиковое напряжение VRM : Даже при отсутствии обратного тока, пока обратное напряжение постоянно увеличивается, диод рано или поздно выйдет из строя.VRM относится к максимальному обратному напряжению, которое можно приложить, чтобы избежать пробоя.

6) Обратное напряжение постоянного тока VR : Вышеупомянутый VRM — это многократно прикладываемое пиковое напряжение, а VR — это значение, когда напряжение постоянного тока прикладывается непрерывно. Для цепей постоянного тока максимальное обратное напряжение постоянного тока важно для определения допустимых и верхних пределов.

7) Рабочая частота FM : Из-за емкости PN перехода, когда рабочая частота превышает определенное значение, его однонаправленная проводимость ухудшается.Диоды Шоттки имеют высокие значения ЧМ до 100 ГГц.

8) Время обратного восстановления Trr : Когда рабочее напряжение изменяется с прямого на обратное, идеальная работа диода заключается в том, что ток может быть мгновенно отключен. На самом деле обычно это занимает небольшую задержку. Величина, определяющая текущую задержку отключения, — это время обратного восстановления. Другими словами, когда диод Шоттки внезапно инвертируется за счет проводимости, обратный ток значительно ослабляется до времени, необходимого для приближения к ИК.Это напрямую влияет на скорость переключения диода, но не означает, что это значение должно быть меньше. И этот показатель важен, когда переключатель большой мощности работает в состоянии переключателя высокой частоты.

Ⅳ Характеристики диодов Шоттки

4.1 Характеристики

1) Поскольку высота барьера Шоттки ниже, чем высота барьера PN-перехода, его пороговое напряжение прямой проводимости и прямое падение напряжения ниже (около 0.На 2 В ниже), чем диод на PN переходе.

2) Поскольку SBD является проводящим устройством для основной несущей, не возникает проблем со сроком службы неосновной несущей и проблемами обратного восстановления. Время обратного восстановления SBD — это только время заряда и разряда конденсатора с барьером Шоттки, которое полностью отличается от времени обратного восстановления диода с PN переходом. Поскольку заряд обратного восстановления SBD очень мал, скорость переключения очень высока, а потери переключения также очень малы, что особенно подходит для высокочастотных приложений.Однако обратный барьер SBD тонкий, и пробой более вероятен на его поверхности, обратное напряжение пробоя относительно низкое. Поскольку SBD более подвержен тепловому пробою, чем диод с PN-переходом, обратный ток утечки больше, чем у диода с PN-переходом.

Диод с барьером Шоттки (SBD)

Самая большая яркая особенность диода Шоттки — однонаправленная проводимость, что означает, что ток может проходить только в одном направлении.Из-за этой характеристики его часто используют в качестве переключающего элемента для управления током.

4.2 Преимущества и недостатки

SBD обладает преимуществами высокой частоты переключения, низкого прямого напряжения и низкого обратного напряжения пробоя, в основном менее 60 В, а максимальное значение составляет всего около 100 В, что ограничивает диапазон его применения. Например, в схемах импульсного источника питания (SMPS) и коррекции коэффициента мощности (PFC), диод свободного хода устройства переключения мощности, вторичная обмотка трансформатора и т. Д., все они требуют высокочастотного выпрямительного диода на 100 В или более. В демпфирующей цепи УЗО используется высокоскоростной диод от 600 В до 1,2 кВ, требованиям может соответствовать только эпитаксиальный диод с быстрым восстановлением (FRED) или сверхбыстрый восстанавливающийся диод (UFRD). Время обратного восстановления UFRD также превышает 20 нс, что не может удовлетворить потребности SMPS от 1 МГц до 3 МГц в таких областях, как космические станции. Даже с SMPS 100 кГц, поскольку потери проводимости и коммутационные потери UFRD велики, температура корпуса высока, и требуется большой радиатор, так что объем и вес SMPS увеличиваются, что не является допустимым. совместим с тенденцией миниатюризации.Поэтому разработка SBD высокого давления выше 100 В всегда была темой исследований и вызывала беспокойство. В последние годы компания SBD совершила прорыв. Запущены в производство высоковольтные БРД на 150 и 200 В, а также успешно разработаны БРД более 1 кВ из новых материалов.

Самый большой недостаток диодов Шоттки — это их низкое обратное смещение и большой обратный ток утечки. Для диодов Шоттки из кремния и металла номинальное напряжение обратного смещения составляет до 50 В.Значение тока обратной утечки находится в положительной температурной характеристике, которая легко увеличивается при повышении температуры. Так что необходимо следить за тепловым разгоном. Чтобы избежать вышеуказанных проблем, напряжение обратного смещения диода Шоттки в реальных условиях применения будет намного меньше его номинального значения. Однако технология диодов Шоттки также продвинулась вперед, с номинальными значениями обратного смещения до 200 В.

Ⅴ Применение диодов Шоттки

Диоды Шоттки широко используются в различных схемах саморегулирования , схемах связи, измерительных схемах, схемах домашних компьютеров и телевизорах из-за их высокой скорости переключения, длительного срока службы, отсутствия контакта, небольшого размера размер и высокая надежность.Они также используются в DVD-плеерах, видеомагнитофонах и других схемах.

Структура и характеристики SBD делают его подходящим для высокочастотного выпрямления в низковольтных, сильноточных выходных ситуациях, а также для обнаружения и микширования на очень высоких частотах (таких как X-диапазон, C-диапазон, S -диапазон и Ku-диапазон). Используется как фиксатор в высокоскоростных логических схемах. SBD также широко используется в ИС.

Диоды Шоттки — это маломощные сверхбыстрые полупроводниковые приборы .Наиболее примечательной особенностью является то, что время обратного восстановления чрезвычайно короткое (может составлять всего несколько наносекунд), а прямое падение напряжения составляет всего около 0,4 В. Он широко используется в качестве высокочастотного, низковольтного, сильноточного выпрямительного диода, обратного диода, защитного диода, а также используется в качестве выпрямительного диода и диода обнаружения слабого сигнала в таких схемах, как микроволновая связь. Это чаще встречается в источниках питания и инверторах связи.

Типичное применение диода Шокли — в схеме переключения биполярного транзистора BJT.Зажмите, подключив диод Шокли к BJT, чтобы транзистор казался выключенным, когда он находится во включенном состоянии, чтобы улучшить скорость переключения транзистора. Этот метод используется во внутренних цепях TTL типичных цифровых ИС, таких как 74LS, 74ALS и 74AS.

Самая большая особенность диодов Шоттки заключается в том, что прямое падение напряжения VF относительно невелико. В случае того же тока его прямое падение напряжения намного меньше. Кроме того, время его восстановления невелико.У него также есть некоторые недостатки: низкое выдерживаемое напряжение и больший ток утечки. Их необходимо учитывать при выборе диода Шоттки.

Ⅵ Обнаружение

Диод Шоттки широко используется в импульсных источниках питания, инверторах, драйверах и других схемах в качестве высокочастотных, низковольтных, сильноточных выпрямительных диодов, диодов свободного хода и защитных диодов. Его основные неисправности — обрыв цепи, короткое замыкание и нестабильное регулирование напряжения.

При использовании цифрового мультиметра для проверки диода Шоттки красная ручка подключается к отрицательному полюсу диода Шоттки, а черная ручка — к отрицательному полюсу диода.Значение сопротивления, измеренное в это время, является сопротивлением прямой проводимости диода Шоттки.

Ⅶ Диод быстрого восстановления и диод Шоттки

Принцип конструкции отличается от . Диод Шоттки представляет собой комбинацию благородного металла и полупроводника n-типа, в то время как диод с быстрым восстановлением представляет собой обычный pn-переход с тонкой базой.

В выпрямителе Шоттки для переноса заряда используется только один вид носителей (электрон), и накопление неосновных носителей заряда за барьером отсутствует.Следовательно, нет проблемы накопления заряда, что делает характеристики переключения видимыми. Время обратного восстановления может быть сокращено до менее 10 нс. Однако его обратное выдерживаемое напряжение низкое, обычно не превышает 100 В. Следовательно, он подходит для работы в условиях низкого напряжения и высокого тока. Благодаря низкому падению напряжения он может повысить эффективность низковольтных, сильноточных выпрямительных цепей (или схем с обратным ходом).

Диоды Шоттки

Диод с быстрым восстановлением относится к диодам с коротким временем обратного восстановления (менее 5 мкс).Процесс в основном легирован золотом. Большинство из них имеют структуру PN-перехода, а некоторые используют улучшенную структуру PIN. Его прямое падение напряжения выше, чем у обычных диодов (1-2 В), а обратное выдерживаемое напряжение составляет более 1200 В. По производительности его можно разделить на два уровня: быстрое восстановление и сверхбыстрое восстановление. Первое время обратного восстановления составляет сотни наносекунд или больше, а второе — менее 100 наносекунд.

диоды Шоттки, имеющие преимущества , низкое прямое падение напряжения (0.4 ~ 1,0 В) и короткое время обратного восстановления (0 ~ 10 наносекунд) с недостатками большого обратного тока утечки и низкого выдерживаемого напряжения, обычно ниже 150 В, в основном используются в приложениях с низким напряжением.

Обратное напряжение пробоя диода Шоттки в большинстве случаев не превышает 60 В, а максимальное значение составляет всего около 50 В, что не подходит для условий высокого напряжения. Обратный пик диода с быстрым восстановлением может составлять от нескольких сотен до нескольких тысяч вольт, например, как высокочастотные выпрямительные диоды в схеме импульсного трансформатора питания.

Время восстановления диода Шоттки примерно в сто раз меньше, чем у диодов с быстрым восстановлением, обычно около нескольких наносекунд.

Преимуществами первого являются низкое энергопотребление , большой ток и сверхвысокая скорость. В диодах с быстрым восстановлением используется легирование золотом, простая диффузия и другие процессы для получения более высоких скоростей переключения и более высоких напряжений пробоя. В настоящее время диоды с быстрым восстановлением в основном используются в инверторных источниках питания в качестве выпрямительных компонентов.

Диоды Шоттки: это диод с «переходом металл-полупроводник », и его прямое пусковое напряжение низкое. В дополнение к материалу металлический слой также может быть изготовлен из золота, молибдена, никеля, титана или тому подобного; Используя кремний или арсенид галлия, большинство полупроводниковых материалов относятся к N-типу. Это устройство является электропроводным для большинства носителей, поэтому его обратный ток насыщения намного больше, чем у диодов на основе PN перехода.

Поскольку эффект памяти неосновных носителей в диодах Шоттки очень мал, его частотная характеристика ограничена только постоянной времени RC.Таким образом, это идеальное устройство для высокочастотного и быстрого переключения, а его рабочая частота может достигать 100 ГГц. Кроме того, МДП (металл-диэлектрик-полупроводник) диоды Шоттки могут использоваться для производства солнечных элементов или светодиодов.

Диод с быстрым восстановлением, с падением прямого напряжения 0,8–1,1 В, временем обратного восстановления 35–85 нс, может быстро преобразовывать рабочее состояние (проводящее и отключенное), увеличивая частоту использования устройства и улучшая форму волны.

Диоды Шоттки

обладают такими преимуществами, как хорошие характеристики переключения, короткое время обратного восстановления, большой прямой ток, небольшие размеры и простота установки.Диод сверхбыстрого восстановления (SRD) разработан на основе диода быстрого восстановления, время обратного восстановления которого близко к времени восстановления диода Шоттки. Они могут широко использоваться в импульсных источниках питания, широтно-импульсных модуляторах (ШИМ), источниках бесперебойного питания, регулировании частоты вращения электродвигателей переменного тока, высокочастотном нагреве и т. Д. В качестве высокочастотных, сильноточных импульсных диодов или выпрямителей.

Часто задаваемые вопросы о диодах Шоттки

1.Что такое диод Шоттки? Диод Шоттки
, также известный как диод с барьером Шоттки или диод с горячей несущей, представляет собой металл-полупроводниковый диод с низким прямым падением напряжения и очень высокой скоростью переключения.

2. Для чего нужен диод Шоттки? Диоды Шоттки
используются благодаря низкому напряжению включения, быстрому времени восстановления и малым потерям энергии на высоких частотах. Эти характеристики делают диоды Шоттки способными выпрямлять ток, облегчая быстрый переход из проводящего состояния в состояние блокировки.

3. Как работает диод Шокли?
Введение в диод Шокли
Его также называют четырехслойным диодом. Он функционирует как обычный диод без каких-либо триггерных входов, в состоянии обратного смещения ток через него не протекает, а в состоянии прямого смещения ток течет через него, когда напряжение на нем больше, чем его напряжение разрыва.

4. В чем разница между диодом Шоттки и обычным диодом?
Диод Шоттки имеет более низкий потенциальный барьер (~ 0.3 В), чем обычный диод (~ 0,6 В), и он намного быстрее с точки зрения переключения и частотной характеристики (у него меньшая емкость в переходе). Недостатком является то, что обратное напряжение, которое он может выдерживать, примерно вдвое меньше, чем у обычного диода.

5. Каковы две важные особенности диода Шоттки?
Здесь мы видели, что диод Шоттки, также известный как диод с барьером Шоттки, представляет собой твердотельный полупроводниковый диод, в котором металлический электрод и полупроводник n-типа образуют ms-переход диодов, что дает ему два основных преимущества по сравнению с традиционным pn-переходом. диоды, более высокая скорость переключения и низкое прямое смещение.

6. Что означает диод Шоттки?
Schottky), также известный как диод с барьером Шоттки или диод с горячими носителями, представляет собой полупроводниковый диод, образованный соединением полупроводника с металлом.

7. Как определить диод Шоттки?
Диод Шоттки измеряется как в прямом, так и в обратном направлении. Если да, то измерение на Рисунке 8-25 показывает, что трубка представляет собой кремниевый диод. Если это германиевый диод, показание прямого напряжения должно быть меньше 0.3В.

8. Как выбрать диод Шоттки?
Для диода Шоттки это обычно может быть в диапазоне от 0,3 до 0,6 В. Номинальная мощность зависит не только от силы тока, но и от того, сколько времени ток будет протекать через диод. Если у вас есть постоянный ток, то номинальная мощность пакета должна быть больше, чем рассеиваемая диодом.

9. Почему диод Шоттки известен как диод с горячей несущей?
Когда диод Шоттки находится в несмещенном состоянии, электроны, лежащие на стороне полупроводника, имеют очень низкий уровень энергии по сравнению с электронами, присутствующими в металле.Таким образом, электроны не могут проходить через переходной барьер, который называется барьером Шоттки. … Таким образом, диод называется диодом с горячей несущей.

10. Что такое выпрямитель Шоттки?
Диод Шоттки или выпрямитель с барьером Шоттки, названный в честь немецкого физика Вальтера Х. Шоттки, представляет собой полупроводниковый диод, в конструкции которого используется металл у полупроводникового перехода. Он имеет низкое прямое падение напряжения и очень быстрое переключение. … На самом деле, это один из старейших реально существующих полупроводниковых приборов.

Вам также может понравиться

Лавинный фотодиод

Учебное пособие по основам работы со светодиодами

Функция и принцип действия диода

Физические карты и символы диодов

Учебное пособие по стабилитронам

: каков принцип работы стабилитронов?

Принцип работы стабилитрона и определение положительного и отрицательного полюсов

Диод Шоттки — определение, символы, 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) переход

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 либо непрямым, либо 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 чтобы 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, край. 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. Итак 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 знайте, 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 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.Итак 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 энергетической зоны 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 подключается к металлу 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 на рисунке показан ток в диоде Шоттки и горизонтальная линия представляет напряжение, приложенное к диод шоттки.

Вольт-амперные характеристики диода Шоттки практически аналогичны характеристикам диода Шоттки. 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 вперед 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. Так что 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 P-N 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

Диод Шоттки: что это такое? (Символ, применение и характеристики)

Что такое диод Шоттки (диод с горячей несущей)?

A Диод Шоттки (также известный как диод с горячими носителями или диод с барьером Шоттки) представляет собой полупроводниковый диод, образованный соединением полупроводника с металлом.Диоды Шоттки имеют низкое прямое падение напряжения (от 0,15 до 0,45 В) и очень быстрое переключение.

Как и обычный диод, диод Шоттки будет проводить ток в прямом направлении, когда приложено достаточное прямое напряжение.

Но кремниевый диод с PN переходом имеет типичное прямое напряжение 600–700 мВ (0,6–0,75 В), в то время как прямое напряжение Шоттки составляет 150–450 мВ (0,15–0,45 В).

Это более низкое требование к прямому напряжению позволяет диодам Шоттки иметь более высокую скорость переключения и повышенную эффективность.

Переход в диоде Шоттки образован металлом (например, золотом, вольфрамом, хромом, платиной, молибденом или некоторыми силицидами) и кремниевым полупроводником, легированным N-типом.

Здесь анод — это металлическая сторона, а катод — это полупроводниковая сторона.

Обозначение диода Шоттки показано на рисунке ниже.

Конструкция диода Шоттки

На одном конце есть переход, образованный между металлом и слаболегированным полупроводником n-типа.Это односторонний переход.

На другом конце присутствует контакт из металла и сильнолегированного полупроводника. Он называется Омический двусторонний контакт (см. Рисунок 2 и Рисунок 3). В этом контакте нет потенциала и он не выпрямляется.

Если легирование полупроводника увеличивается, ширина обедненного слоя уменьшается.

Когда ширина уменьшается до определенного уровня, носители заряда легко туннелируют через область обеднения.

Когда легирование очень велико, переход никогда не может действовать как выпрямитель, и он станет омическим контактом. Этот диод может быть одновременно диодом и омическим контактом.

Когда диод Шоттки находится в несмещенном состоянии, электроны, расположенные на стороне полупроводника, имеют очень низкий уровень энергии по сравнению с электронами, присутствующими в металле.

Таким образом, электроны не могут проходить через барьер перехода, который называется барьером Шоттки .Если диод смещен в прямом направлении, электроны, присутствующие на стороне N, получают достаточно энергии, чтобы пересечь барьер перехода и войти в металл.

Эти электроны входят в металл с огромной энергией. Следовательно, эти электроны известны как горячие носители. Таким образом, диод называется диодом с горячей несущей.

Эквивалентная схема устройства ( диод Шоттки ) с типичными значениями компонентов показана ниже.

Приведенную выше схему можно приблизительно представить, как показано ниже.Эта приближенная схема используется во многих приложениях.

Диод Шоттки имеет некоторые уникальные особенности по сравнению с обычным диодом с фазовым переходом.

  • Это униполярный прибор. Это связано с отсутствием значительного протекания тока от металла к полупроводнику N-типа (неосновные носители в обратном направлении отсутствуют). Но диод с P-N переходом — устройство биполярное.
  • Нет накопленного заряда из-за отсутствия дырок в металле. В результате диод Шоттки может переключаться быстрее, чем другие диоды, и уровень шума также относительно невелик.
  • Более низкий барьерный потенциал (0,2 — 0,25 В) по сравнению с PN-диодом (0,7 В)

VI-характеристики диода Шоттки, PN-переходного диода и точечно-контактного диода

На приведенном ниже графике сравниваются VI-характеристики диода Шоттки. PN-переходный диод и точечный контактный диод.

Токовые компоненты в диоде Шоттки

Текущее состояние в этом диоде происходит через электроны (основные носители) в полупроводнике N-типа.

I Диффузия → Диффузионный ток (результат градиента концентрации и плотности диффузионного тока электронов)
D n → Константа диффузии электронов.
q → Электронный заряд = 1,6 × 10 19 C.
I Туннельный → Туннельный ток
I Термоэмиссия → В результате выброса электронов из-за тепловой энергии (термоэлектронной эмиссии) этот ток будет производиться поперек электроды.

Преимущества диода Шоттки

Преимущества диода Шоттки включают:

  • Он имеет быстрое время восстановления из-за очень небольшого количества накопленного заряда. Таким образом, этот диод используется для высокоскоростного переключения.
  • Имеет низкое напряжение включения.
  • Обладает низкой емкостью перехода.
  • Падение напряжения небольшое.

Недостатки диода Шоттки

К недостаткам диода Шоттки относятся:

  • Обратный ток утечки.
  • Низкое обратное напряжение.

Применение диода Шоттки

Некоторые из областей применения диода Шоттки:

  • Используется в импульсных источниках питания.
  • Используется в защите от обратного тока.
  • Используется для защиты от разряда.
  • Используется для фиксации напряжения.
  • Используется в радиочастотном смесителе и детекторном диоде.
  • Используется в солнечных элементах

Работа диода Шоттки, конструкция, характеристики и применение — Analyze A Meter

Диод Шоттки , также известный как диод с горячими носителями, состоит из перехода полупроводник-металл, а не из p-n-полупроводникового перехода. Он широко используется для радиочастот, RF-приложений в качестве смесителя или детекторного диода.В наших предыдущих статьях мы рассказали о стабилитроне , светодиодах , фотодиодах и т. Д. В этой статье мы собираемся подробно объяснить работу диода Шоттки , конструкцию, факторы и т. Д.

Он был назван в честь немецкого физика Вальтера Х. Шоттки, барьер означает потенциальную энергию барьер для электронов на стыке. Этот диод имеет низкое прямое падение напряжения, обычно от 0,15 до 0.45 вольт и очень быстрая скорость переключения. Благодаря этому свойству он также используется в качестве выпрямителя в силовых приложениях.

В этой статье вы узнаете:

Конструкция диода Шоттки:

В этом диоде соединение, образованное между металлом и полупроводником , создает барьер Шоттки, то есть металлическая сторона действует как анод, а полупроводник n-типа действует как катод. Выбор комбинации металла и полупроводника определяет прямое напряжение диода.Полупроводник как n-типа, так и p-типа может создавать барьеры Шоттки, но полупроводник p-типа имеет гораздо более низкое прямое напряжение по сравнению с полупроводником n-типа. Как мы знаем, прямое напряжение обратно пропорционально току утечки, т. Е. Если прямое напряжение ниже, чем обратный ток утечки, мы высоки, что нежелательно. Вот почему в этом диоде мы используем полупроводниковый материал n-типа. Типичными металлами, используемыми в конструкции диода с барьером Шоттки S , являются платина, хром или вольфрам, силицид палладия, молибден, силицид платины, золото и т. Д.

Обозначение диода Шоттки:

Как показано на принципиальной схеме выше, это устройство с двумя выводами; анод и катод. Металлическая сторона действует как анод, а сторона полупроводника n-типа действует как катод. Обозначение схемы похоже на треугольник, упирающийся в линию, то есть вывод, входящий в плоский край треугольника, представляет собой анод. В целях защиты металлический слой окружен слоем золота или серебра.

Диод Шоттки Рабочий: Принципиальная схема диода Шоттки

Как показано на рисунке выше, напряжение подается на диод Шоттки таким образом, что металл является положительным по отношению к полупроводнику.Это униполярное устройство, поскольку оно имеет электрон в качестве основных носителей по обе стороны от перехода. Когда эти двойки соприкасаются, электроны начинают течь в обоих направлениях через границу раздела металл-полупроводник. Следовательно, вблизи перехода не образуется обедненная область, т.е. отсутствует значительный ток от металла к полупроводнику с обратным смещением. Из-за времени электронно-дырочной рекомбинации задержка в переходных диодах отсутствует. Полупроводники N-типа имеют более высокую потенциальную энергию по сравнению с электронами металлов.Напряжение, возникающее на диоде, будет противодействовать встроенному потенциалу и облегчит прохождение тока.

Характеристики диода Шоттки:

ВИ-характеристика диода Шоттки аналогична характеристике p-n-переходного диода , за исключением прямого падения напряжения. Прямое падение напряжения диода с барьером Шоттки невелико по сравнению с диодом с p-n переходом.

Диод Шоттки VI характеристики

Как показано на рисунке выше, ток растет экспоненциально с увеличением напряжения в прямом направлении с изгибом или включением напряжения около 0.2В. В обратном направлении существует больший уровень обратного тока, чем при использовании обычного p-n перехода . Из-за высокой концентрации носителей тока VI характеристики этого диода круче по сравнению с обычным диодом. В этом диоде прямое падение напряжения увеличивается с увеличением концентрации легирования полупроводника n-типа.

Коэффициенты диодов Шоттки:

Перед тем, как выбрать диод Шоттки для своей работы, разработчики всегда рассматривают рабочие требования диодов , потому что каждый диод работает в определенных рабочих условиях.Следующие важные факторы:

(i) Запас рабочей температуры: Чтобы сохранить безопасный температурный запас перехода от теплового разгона, максимальная рабочая температура перехода диода Шоттки должна быть меньше максимального значения температуры перехода, указанного в техническом паспорте.

(ii) Температура радиатора: Всегда используйте отдельные радиаторы для других компонентов, соединенных последовательно или параллельно с диодом Шоттки, поскольку более высокий класс Шоттки Tjmax допускает более высокую температуру радиатора.Эта температура может быть слишком высокой для других компонентов на том же радиаторе.

(iii) Высокая температура окружающей среды: Когда мы выбираем диод Шоттки с высоким номинальным значением Tjmax при повышении температуры окружающей среды, он уменьшит размер радиатора.

(iv) Вариант класса Tjmax: Более низкий класс Tjmax Шоттки — лучший выбор, но если минимизация размера радиатора более важна, чем минимизация потерь энергии, то лучшим выбором будет более высокий класс Шоттки Tjmax.

Разное

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *