Шоттки диод вах: Что такое диод Шоттки- подробное описание полупроводника.

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 J_s (типовые значения диода Шоттки Al-Si при 25 С J₀ = 1.6 *10^-5А/см², а для р-n-перехода при N_d=N_a=10¹⁶А/см³, J_s=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.

Поделиться ссылкой:

Похожее

Диод Шоттки | Характеристики, особенности и применение

Что такое диод Шоттки

Диод Шоттки относится к семейству диодов. Выглядит он почти также, как и его собратья, 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 Шоттки

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 V_f , 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:

где

P – мощность, Вт

V_f – прямое падение напряжение на диоде, В

I – сила тока через диод, А

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

Диод Шоттки. Устройство, принцип работы и основные характеристики.

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

И вот настало время диода Шоттки!

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

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

Так вот барьер Шоттки – это переход между металлом и полупроводником. В обычном диоде у нас используется переход между полупроводниками p-типа и n-типа, а здесь уже совсем другая история – металл + полупроводник.

Для работы барьера Шоттки необходимо, чтобы работы выхода использующихся металла и полупроводника были различными. А работа выхода, в свою очередь, это энергия, которую необходимо сообщить электрону для его удаления из твердого тела. Рассмотрим случай, когда барьер образуется при контакте металла и полупроводника n-типа. Причем работа выхода электронов из полупроводника меньше, чем работа выхода из металла:

\phi_{П} < \phi_{М}

Возникающий ток термоэлектронной эмиссии можно рассчитать следующим образом:

j = (1 \medspace – < R>) \medspace A \medspace T^2 \medspace e^{-\phi / kT}

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

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

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

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

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

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

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

А теперь резюмируем плюсы и минусы этих элементов:

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

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

На принципиальных схемах диод Шоттки обозначается так:

Тесты будем проводить на простой схеме однополупериодного выпрямителя:

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

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

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

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

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

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

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. 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).

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.

Принцип работы диода Шоттки, что такое диод Шоттки

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

Внешний вид

Разновидности диодов Шоттки

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

• высокой;
• средней;
• малой мощности.

Сдвоенный диод

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

Особенности и принцип работы диода Шоттки

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

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

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

Металл-полупроводник: принцип работы перехода

Структура элемента

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

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

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

Преимущества и недостатки диода Шоттки

Несомненными преимуществами подобных полупроводниковых изделий являются:

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

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

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

Маркировка и схема диода Шоттки

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

Обозначения диодов

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

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

Работа в ИБП

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

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

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

• утечке на корпус;
• электроприборе.

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

Для диагностики следует выполнить шаги:

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

Проверка мультиметром

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

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

Применение

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

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

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

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

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

Понравилась статья? Расскажите друзьям:

Оцените статью, для нас это очень важно:

Проголосовавших: 7 чел.
Средний рейтинг: 4.9 из 5.

принцип работы, устройство и маркировка

Диод Шоттки был создан немецким физиком, инженером Вальтером Шоттки в 30-х годах прошлого века. Им было замечено, что электрическое поле влияет на свободные электроны, тем самым заставляя их вылетать из зоны проводимости. Буквально, это выглядит как выход из твердого тела. Эта зависимость получила свое название в честь ее первооткрывателя, то есть самого Вальтера Шоттки. В научной литературе подобное явление называется эффектом Шоттки.

В зоне контакта это приводит к появлению слоя, который содержит малое количество электронов и имеет выраженные вентильные свойства. Спустя некоторое время, они стали использоваться в электротехнике, в создании различного оборудования. В статье подробно описаны все особенности строения диода, сфера его применения и как он используется. В дополнении, статья содержит видеоролик и научную статья по выбранной теме.

Диод Шоттки.

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. В таблице ниже представлены характеристики диодов Шоттки.

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.

Мост из диодов Шоттки

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.

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.

Диод Шоттки на электросхеме

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.

Материал в тему: Что такое кондесатор

Диоды Шоттки в блоках питания

В системных блоках питания, диоды Шоттки используются для выпрямления тока каналов +3.3В и +5В, а, как известно, величина выходных токов этих каналов составляет десятки ампер, что приводит к необходимости очень серьезно относиться к вопросам быстродействия выпрямителей и снижения их энергетических потерь. Решение этих вопросов способно значительно увеличить КПД источников питания и повысить надежность работы силовых транзисторов первичной части блока питания.

Итак, для уменьшения динамических коммутационных потерь и устранения режима короткого замыкания при переключении, в самых сильноточных каналах (+3.3В и +5В), где эти потери наиболее значительны, в качестве выпрямительных элементов используются диоды Шоттки. Применение диодов Шоттки в этих каналах обусловлено следующими соображениями:

• Диод Шоттки является практически безынерционным прибором с очень малым временем восстановления обратного сопротивления, что приводит к уменьшению обратного вторичного тока и к уменьшению броска тока через коллекторы силовых транзисторов первичной части в момент переключения диода. Это в значительной степени снижает нагрузку на силовые транзисторы, и, как результат, увеличивает надежность блока питания.
• Прямое падение напряжения на диоде Шоки также очень мало, что при величине тока 15–30 А обеспечивает значительный выигрыш в КПД.

Так как в современных блоках питания очень мощным становится и канал напряжения +12В, то применение диодов Шоттки в этом канале также дало бы значительный энергетический эффект, однако их применение в канале +12В нецелесообразно. Это связано с тем, что при обратном напряжении свыше 50В (а в канале +12В обратное напряжение может достигать величины и 60В) диоды Шоттки начинают плохо переключаться (слишком долго и при этом возникают значительные обратные токи утечки), что приводит к потере всех преимуществ их применения. Поэтому в канале +12В используются быстродействующие кремниевые импульсные диоды.

Устройства диода.

Хотя промышленностью сейчас выпускаются диоды Шоттки и с большим обратным напряжением, но их использование в блоках питания считается нецелесообразным по разным причинам, в том числе и экономического плана. Но в любых правилах имеются исключения, поэтому в отдельных блоках питания можно встретить диодные сборки Шоттки и в каналах +12В. В современных системных блоках питания компьютеров диоды Шоттки представляют собой, как правило, диодные сборки из двух диодов (диодные полумосты), что однозначно повышает технологичность и компактность блоков питания, а также улучшает условия охлаждения диодов. Использование отдельных диодов, а не диодных сборок, является сейчас показателем низкокачественного блока питания.

Проявление неисправностей диодов Шоттки

Как уже отмечалось, неисправность диодов Шоттки является одной из основных проблем современных блоков питания. Так по каким же предварительным признакам можно предположительно определить их неисправность? Таких признаков несколько. Во-первых, при пробоях и утечках вторичных выпрямительных диодов, как правило, срабатывает защита, и блок питания не запускается. Это может проявляться по-разному:

• При включении блока питания вентилятор «дергается», т. е. совершает несколько оборотов и останавливается; после этого выходные напряжения полностью отсутствуют, т. е. источник питания блокируется.
• После включения блока питания вентилятор «дергается» постоянно, на выходах блока питания можно наблюдать пульсации напряжения, т. е. защита срабатывает периодически, но блок питания при этом полностью не блокируется.
• Признаком неисправности диодов Шоттки является чрезвычайно сильный разогрев вторичного радиатора, на котором они установлены.
• Признаком утечки диодов Шоттки может являться самопроизвольное выключение блока питания, а значит и компьютера, при увеличении нагрузки (например, при запуске программ, обеспечивающих 100% загрузку процессора), а также невозможность запустить компьютер после «апгрейда», хотя мощность блока питания является достаточной.

Кроме того, необходимо осознавать, что в блоках питания с плохой и непродуманной схемотехникой, утечки выпрямительных диодов приводят к перегрузкам первичной цепи и к всплескам тока через силовые транзисторы, что может стать причиной их отказа. Таким образом, профессиональный подход к ремонту блоков питания, диктует обязательную проверку вторичных выпрямительных диодов при каждой замене силовых транзисторов-ключей первичной части блока питания.

Материал по теме: Что такое реле времени

Диагностика диодов Шоттки

Проверка и точная диагностика диодов Шоттки, на практике, является достаточно непростым делом, т. к. многое здесь определяется типом используемого измерительного прибора и опытом подобных измерений, хотя определить обычный пробой одного или двух диодов диодной сборки Шоттки не составляет особого труда. Для этого необходимо выпаять диодную сборку и проверить тестером оба диода согласно схеме на рис. 5. При подобной диагностике тестер необходимо установить в режим проверки диодов. Неисправный диод в обоих направлениях покажет одинаковое сопротивление (как правило, очень малое, т. е. покажет короткое замыкание), что и указывает на его непригодность для дальнейшего использования. Однако явные пробои диодных сборок в практике встречаются очень и очень редко.

В основном же, приходится иметь дело с утечками (причем зачастую с тепловыми утечками) диодов Шоттки. А вот утечки, выявить таким способом невозможно. «Утекающий» диод при проверках тестером в режиме «диод» является в подавляющем большинстве случаев полностью исправным. Гарантированную точность диагностики, на наш взгляд, позволяет дать только такой метод, как замена диода на заведомо исправный аналогичный прибор.

Но все-таки, выявить «подозрительный» диод можно попытаться с помощью методики, заключающейся в измерении сопротивления его обратного перехода. Для этого будем пользоваться не режимом проверки диодов, а обычным омметром.

Внимание! При использовании этой методики следует помнить, что разные тестеры могут давать отличающиеся показания, что объясняется различием самих тестеров.

Итак, устанавливаем предел измерений на значение [20К] и измеряем обратное сопротивление диода (рис. 6). Как показывает практика, исправные диоды на этом пределе измерений должны показывать бесконечно большое сопротивление.

Принцип работы диода Шоттки.

Если же при измерении выявляется некоторое, как правило, небольшое сопротивление (2–10 КОм), то такой диод можно считать «очень подозрительным» и его лучше заменить, или хотя бы проверить методом замены. Если же проводить проверку на пределе измерений [200К], то даже исправные диоды могут показывать в обратном направлении очень небольшое сопротивление (единицы и десятки кОм), поэтому и рекомендуется использовать предел [20К]. Естественно, что на больших пределах измерений (2 Мом, 20 Мом и т. д.) даже абсолютно исправный диод оказывается полностью открытым, т. к. его p-n переходу прикладывается слишком высокое (для диодов Шоттки) обратное напряжение. На пределе [200К] можно проводить проверку сравнительным методом, т. е. брать гарантированно-исправный диод, измерять его обратное сопротивление и сравнивать с сопротивлением проверяемого диода. Значительные отличия в этих измерениях будут указывать на необходимость замены диодной сборки.

Иногда встречаются ситуации, когда выходит из строя только один из диодов сборки. В этом случае неисправность также легко выявляется методом сравнения обратного сопротивления двух диодов одной сборки. Диоды одной сборки должны иметь одинаковое сопротивление. Предложенную методику можно дополнить еще и проверкой на термическую устойчивость. Суть этой проверки заключается в следующем. В тот момент времени, когда проверяется сопротивление обратного перехода на пределе измерений [20K] (см. предыдущий абзац), необходимо коснуться разогретым паяльником контактов диодной сборки, обеспечивая тем самым прогрев ее кристалла.

Неисправная диодная сборка практически мгновенно начинает «плыть», т. е. ее обратное сопротивление начинает очень быстро уменьшаться, в то время как исправная диодная сборка достаточно долго удерживает обратное сопротивление на бесконечно большом значении. Эта проверка очень важна, т. к. при работе диодная сборка сильно нагревается (не зря же ее размещают на радиаторе) и вследствие нагрева изменяет свои характеристики. Рассмотренная методика обеспечивает проверку устойчивости характеристик диодов Шоттки к температурным колебаниям, ведь увеличение температуры корпуса до 100 или 125°C увеличивает значение обратного тока утечки в сто раз (см. данные табл. 1).

Вот так можно попытаться проверить диод Шоттки, однако предложенными методиками не стоит злоупотреблять, т. е. не следует проводить проверки на слишком большом пределе измерений сопротивления и слишком сильно разогревать диод, т. к. теоретически, все это может привести к повреждению диода.

Кроме того, из-за возможности отказа диодов Шоттки под действием температуры, необходимо строго соблюдать все рекомендуемые условия пайки (температурный режим и время пайки). Хотя надо отдать должное производителям диодов, так как многие из них добились того, что монтаж сборок можно осуществлять при высокой температуре 250 °C в течение 10 секунд.

Заключение

В статье описаны все аспекты работы и устройства диода Шоттки. Еще больше информации можно найти в статье Устройство высоковольтных диодов Шоттки. В нашей группе ВК можно задавать вопросы и получать на них подробные ответы от профессиональных электронщиков. Чтобы подписаться на группу, вам необходимо будет перейти по следующей ссылке: https://vk.com/electroinfonet. В завершение статьи хочу выразить благодарность источникам, откуда мы черпали информацию:

www.xprt.ru

www.eandc.ru

www.texnic.ru

Следующая

ПолупроводникиЧто такое полупроводниковые диоды и как они устроены

Диод Шоттки. Особенности и обозначение на схеме.

Обозначение, применение и параметры диодов Шоттки

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

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

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

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

На принципиальных схемах диод Шоттки изображается вот так.

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Применение диодов Шоттки в источниках питания.

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

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

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

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

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

Проверка диодов Шоттки мультиметром.

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

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

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

Главная &raquo Радиоэлектроника для начинающих &raquo Текущая страница

Также Вам будет интересно узнать:

Диод Шоттки — определение, символ, работа и применение

Шоттки
определение диода

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

Что
такое диод шоттки?

В
нормальный п-п
переходной диод p-типа
полупроводник и n-тип
полупроводники используются для формирования p-n
соединение.Когда полупроводник p-типа соединяется с
полупроводник n-типа, между ними 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 горячий
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
M-S переход. 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
достаточно
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 известна как напряжение
падение.

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 потраченного впустую напряжения на включение
на диоде.

В
кремниевый диод, от 0,6 до 0,7 вольт тратится на включение
диод, тогда как в диоде Шоттки 0.От 2 до 0,3 вольт теряется
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.
поскольку скорость переключения германиевых диодов очень мала, поскольку
по сравнению с диодами Шоттки.

Символ
диода Шоттки

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

металл-полупроводник
(M-S) развязка

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

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

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

Один
одной из важнейших характеристик барьера Шоттки является
высота барьера Шоттки. Значение 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 образовать область истощения. Так что
обедненная область присутствует в неомическом контактном диоде.

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

исправление
барьер Шоттки образуется при контакте металла 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)
кривая.

Энергия
Зонная диаграмма диода Шоттки

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

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

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

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

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

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

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

Как
диод шоттки работает?

Беспристрастный
диод шоттки

Когда
в
металл соединяется 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.

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

С
в металле есть море свободных электронов, ширина которого
эти электроны движутся в металл, пренебрежимо тонкий, поскольку
по сравнению с шириной внутри полупроводника n-типа.Так что
в основном 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 течь 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
предвзято.

Когда
к диоду Шоттки приложено напряжение прямого смещения,
большое количество свободных электронов генерируется в n-типе
полупроводник и металл. Однако свободные электроны n-типа
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 обедненной области. 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 аккумулятора подключен к
Полупроводник n-типа, диод Шоттки называется обратным
предвзято.

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

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.

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

The
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.

Напряжение обратного 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 область обеднения присутствует.

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

The
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
диода, обедненная область незначительна. Итак, шоттки
диод немедленно переключится из состояния ON в состояние OFF.

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

• Низкий передний
  падение напряжения или низкое напряжение включения

The
напряжение включения 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

.

Работа диода Шоттки и его применение

Диод Шоттки — это один из типов электронных компонентов, который также известен 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 или 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 В, в то время как в диоде Шоттки падение напряжения обычно находится в пределах 0.15 и 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. Для производственных целей металлы диода с барьером Шоттки, такие как молибден, платина, хром, вольфрам, алюминий, золото и т. Д., используются полупроводники N-типа.

Барьерный диод Шоттки

Барьерный диод 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 диода с барьером Шоттки

. ниже

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

Токовые компоненты в диоде Шоттки

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

I _T = I _{Диффузия} + I _{Туннелирование} + I _{Термическая эмиссия}

Где I _{Диффузия} — ток диффузии, обусловленный градиентом концентрации и диффузией плотность тока Дж _n = D _n * q * dn / dx для электронов, где D _n — постоянная диффузии электронов, q — заряд электрона = 1.6 * 10 ¹⁹ кулонов, dn / dx — градиент концентрации электронов.
ITunneling — 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.
Поскольку ток, протекающий непосредственно через диод с барьером Шоттки, проходит через основные носители заряда. Следовательно, он подходит для высокоскоростных коммутационных приложений, поскольку 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:

.

Как работают диоды Шоттки | ОРЕЛ

Как и другие диоды, диод Шоттки регулирует направление тока в цепи. Эти устройства действуют как улица с односторонним движением в мире электроники, позволяя току проходить только от анода к катоду. Однако, в отличие от стандартных диодов, диод Шоттки известен своим низким прямым напряжением и возможностью быстрого переключения. Это делает их идеальным выбором для радиочастотных приложений и любых устройств с низким напряжением. Диод Шоттки имеет множество применений, в том числе:

• Выпрямление мощности.Диоды Шоттки могут использоваться в приложениях с большой мощностью благодаря низкому прямому падению напряжения. Эти диоды потребляют меньше энергии и могут уменьшить размер радиатора.

• Несколько источников питания. Диоды Шоттки также могут помочь разделить питание в схеме с двумя источниками питания, например, с сетью и батареей.

• Солнечные элементы. Диоды Шоттки могут помочь максимизировать эффективность солнечных элементов благодаря низкому прямому падению напряжения. Они также помогают защитить ячейку от обратных зарядов.

• Зажим. Диоды Шоттки также можно использовать в качестве фиксаторов в транзисторных схемах, например, в логических схемах 74LS или 74S.

( Источник изображения )

Преимущества и недостатки диода Шоттки

Одним из основных преимуществ использования диода Шоттки перед обычным диодом является их низкое прямое падение напряжения. Это позволяет диоду Шоттки потреблять меньшее напряжение, чем стандартный диод, используя только 0.3-0,4В на его соединениях. На графике ниже вы можете видеть, что прямое падение напряжения примерно на 0,3 В начинает значительно увеличивать ток в диоде Шоттки. Это увеличение тока не вступит в силу до 0,6 В для стандартного диода.

( Источник изображения )

На изображениях ниже показаны две схемы, иллюстрирующие преимущества более низкого прямого падения напряжения. Схема слева содержит обычный диод, справа — диод Шоттки.Оба питаются от источника постоянного тока 2 В.

( Источник изображения )

Обычный диод потребляет 0,7 В, а для питания нагрузки остается только 1,3 В. Благодаря более низкому прямому падению напряжения диод Шоттки потребляет всего 0,3 В, оставляя 1,7 В для питания нагрузки. Если бы наша нагрузка требовала 1,5 В, то для работы подойдет только диод Шоттки.

Другие преимущества использования диода Шоттки по сравнению с обычным диодом:

• Более быстрое время восстановления .Небольшой заряд, накопленный в диоде Шоттки, делает его идеальным для приложений с высокоскоростным переключением.
• Меньше шума . Диод Шоттки будет производить меньше нежелательных шумов, чем обычный диод с p-n переходом.
• Лучшая производительность . Диод Шоттки потребляет меньше энергии и может легко удовлетворить требования низковольтных приложений.

Диоды Шоттки имеют ряд недостатков. Диод Шоттки с обратным смещением будет испытывать более высокий уровень обратного тока, чем традиционный диод.При обратном подключении это приведет к большей утечке тока.

Диоды Шоттки

также имеют более низкое максимальное обратное напряжение, чем стандартные диоды, обычно 50 В или меньше. Как только это значение будет превышено, диод Шоттки выйдет из строя и начнет проводить большой ток в обратном направлении. Однако даже до достижения этого обратного значения диод Шоттки будет пропускать небольшой ток, как и любой другой диод.

Как работает диод Шоттки

Типичный диод объединяет полупроводники p-типа и n-типа для образования p-n перехода.В диоде Шоттки металл заменяет полупроводник p-типа. Этот металл может варьироваться от платины до вольфрама, молибдена, золота и т. Д.

Когда металл соединяется с полупроводником n-типа, образуется m-s переход. Это соединение называется барьером Шоттки. Поведение барьера Шоттки будет отличаться в зависимости от того, находится ли диод в несмещенном, прямом или обратном смещении.

( Источник изображения )

Беспристрастное состояние

В несмещенном состоянии свободные электроны будут перемещаться от полупроводника n-типа к металлу, чтобы установить баланс.Этот поток электронов создал барьер Шоттки, где встречаются отрицательные и положительные ионы. Свободным электронам потребуется большая подводимая энергия, чем их встроенное напряжение, чтобы преодолеть этот барьер.

( Источник изображения )

Состояние прямого смещения

Подключение положительной клеммы батареи к металлической и отрицательной клеммы к полупроводнику n-типа создаст состояние с прямым смещением. В этом состоянии электроны могут пересекать переход от n-типа к металлу, если приложенное напряжение больше 0.2 вольта. Это приводит к протеканию тока, типичному для большинства диодов.

( Источник изображения )

Состояние с обратным смещением

Подключение отрицательной клеммы батареи к металлу и положительной клеммы к полупроводнику n-типа создаст состояние с обратным смещением. Это состояние расширяет барьер Шоттки и предотвращает прохождение электрического тока. Однако, если обратное напряжение смещения продолжает расти, это может в конечном итоге сломать барьер.Это позволит току течь в обратном направлении и может повредить компонент.

( Источник изображения )

Производство диодов Шоттки и параметры

Существует множество способов изготовления диода Шоттки. Самый простой способ — подключить металлический провод к поверхности полупроводника, это называется точечным контактом. Некоторые диоды Шоттки до сих пор производятся с использованием этого метода, но он не известен своей надежностью.

( Источник изображения )

Самый популярный метод — это использование вакуума для осаждения металла на поверхность полупроводника. В этом методе возникает проблема разрушения металлических краев из-за воздействия электрических полей вокруг полупроводниковой пластины. Чтобы исправить это, производители будут защищать полупроводниковую пластину оксидным защитным кольцом. Добавление этого защитного кольца помогает улучшить порог обратного пробоя и предотвращает физическое разрушение соединения.

( Источник изображения )

Параметры диода Шоттки

Ниже вы найдете список параметров, которые следует учитывать при выборе диода Шоттки для вашего следующего электронного проекта:

Примеры диодов Шоттки

Это помогает увидеть, как эти параметры обычно указаны на веб-сайте производителя или в техническом описании. Вот два примера:

Диод Шоттки 1N5711 — это сверхбыстрый переключающийся диод с высоким обратным пробоем, низким прямым падением напряжения и защитным кольцом для защиты перехода.

Диод Шоттки 1N5828 представляет собой стержневой диод, используемый для выпрямления мощности.

Управление потоком

Планируете работать с ВЧ или силовым приложением, требующим работы от низкого напряжения? Диоды Шоттки — это то, что вам нужно! Эти диоды известны своим низким падением прямого напряжения и быстрой скоростью переключения. Независимо от того, используются ли они в солнечных элементах или в выпрямлении энергии, вы не сможете превзойти низкое падение напряжения 0,3 В и дополнительную эффективность.Autodesk EAGLE уже включает в себя массу бесплатных библиотек диодов Шоттки, готовых к использованию. Не нужно делать свое собственное. Загрузите Autodesk EAGLE бесплатно сегодня!

.

Общие сведения о характеристиках диода Шоттки Технические характеристики »Электроника

Хотя диоды Шоттки имеют много общих параметров с другими формами диодов, их характеристики отличаются, как и некоторые технические характеристики и параметры.

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

Другие диоды: Типы диодов

Хотя диод Шоттки имеет много общих характеристик с более традиционными формами диодов, он все же имеет некоторые существенные отличия.

Понимание спецификаций и параметров диодов Шоттки помогает использовать их наиболее эффективно в любых схемах, в которых они могут использоваться.

Обозначение схемы диода с барьером Шоттки

Основные характеристики диода Шоттки

Диод Шоттки является основным носителем, т.е. электронами в материале N-типа.

Это дает ему значительное преимущество с точки зрения скорости, поскольку он не зависит от рекомбинации дырок или электронов, когда они попадают в область противоположного типа, как в случае обычного диода.

Кроме того, уменьшив размеры устройств, можно уменьшить постоянную времени обычного RC-типа, что сделает эти диоды на порядок быстрее, чем обычные PN-диоды. Этот фактор является основной причиной того, почему они так популярны в радиочастотных приложениях, а также во многих других энергетических приложениях, где важна скорость переключения, например в импульсных источниках питания.

Диод Шоттки также имеет гораздо более высокую плотность тока, чем обычный PN переход. Это означает, что прямое падение напряжения намного меньше.Это делает диод идеальным для использования в системах выпрямления мощности.

Основным недостатком диода Шоттки является уровень его обратного пробоя, который намного ниже, чем у диода PN.

Еще один недостаток — относительно высокий уровень обратного тока. Для многих случаев использования это может не быть проблемой, но это фактор, на который стоит обратить внимание при использовании в более требовательных приложениях.

Общая ВАХ показана ниже. Можно видеть, что диод Шоттки имеет типичную характеристику прямого полупроводникового диода, но с гораздо более низким напряжением включения.При высоких уровнях тока он выравнивается и ограничивается последовательным сопротивлением или максимальным уровнем подачи тока. В обратном направлении происходит пробой выше определенного уровня. Механизм аналогичен ударно-ионизационному пробою в PN-переходе.

Диод Шоттки ВАХ

ВАХ обычно такая, как показано ниже. В прямом направлении ток растет экспоненциально, имея излом или напряжение включения около 0,2 В. В обратном направлении наблюдается больший уровень обратного тока, чем при использовании более обычного диода с PN переходом.

Кроме того, напряжение обратного пробоя также обычно ниже, чем у эквивалентного кремниевого диода с PN переходом.

ВАХ диода Шоттки

Использование защитного кольца, включенного в структуру некоторых диодов Шоттки, улучшает его характеристики как в прямом, так и в обратном направлении.

Основным преимуществом включения в конструкцию защитного кольца является улучшение характеристики обратного пробоя. Разница в напряжении пробоя между ними составляет около 4: 1.Некоторые малосигнальные диоды без защитного кольца могут иметь обратный пробой всего от 5 до 10 В. Хотя это может быть приемлемо для некоторых приложений с низким уровнем сигнала, это не идеально для большинства ситуаций.

Основные характеристики и параметры диода Шоттки

Есть несколько ключевых характеристик диодов Шоттки, которые необходимо понимать при использовании этих диодов — они сильно отличаются от характеристик обычного диода с PN переходом.

• Прямое падение напряжения: Ввиду низкого прямого падения напряжения на диоде этот параметр вызывает особую озабоченность.Как видно из ВАХ диода Шоттки, напряжение на диоде изменяется в зависимости от протекающего тока. Соответственно, любая приведенная спецификация обеспечивает прямое падение напряжения для заданного тока. Обычно предполагается, что напряжение включения составляет около 0,2 В.
• Обратный пробой: Диоды Шоттки не имеют высокого напряжения пробоя. Цифры, относящиеся к этому, включают максимальное пиковое обратное напряжение, максимальное постоянное напряжение блокировки и другие аналогичные названия параметров.При превышении этих значений существует вероятность обратного пробоя диода. Следует отметить, что среднеквадратичное значение для любого напряжения будет в 1 / √2 раза больше постоянного значения. Верхний предел обратного пробоя невысок по сравнению с обычными диодами с PN переходом. Максимальные значения, даже для выпрямительных диодов, достигают только около 100 В. Диодные выпрямители Шоттки редко превышают это значение, потому что устройства, которые будут работать выше этого значения даже в умеренных количествах, будут иметь прямое напряжение, равное или превышающее эквивалентные выпрямители с PN переходом.
• Емкость: Параметр емкости имеет большое значение для ВЧ приложений с малым сигналом. Обычно площади переходов диодов Шоттки невелики, и поэтому емкость мала. Типичные значения в несколько пикофарад являются нормальными. Поскольку емкость зависит от областей истощения и т. Д., Емкость должна быть указана при заданном напряжении.
• Время обратного восстановления: Этот параметр важен, когда диод используется в приложении переключения.Это время, необходимое для переключения диода из его прямого проводящего состояния или состояния «ВКЛ» в обратное состояние «ВЫКЛ». Заряд, который течет за это время, называется «зарядом обратного восстановления». Время для этого параметра для диода Шоттки обычно измеряется в наносекундах, нс. Некоторые выставляют времена 100 пс. Фактически, то небольшое время восстановления, которое требуется, в основном связано с емкостью, а не с рекомбинацией основных носителей. В результате наблюдается очень небольшой выброс обратного тока при переключении из состояния прямой проводимости в состояние блокировки обратного хода.
• Обратный ток утечки: Параметр обратной утечки может быть проблемой для диодов Шоттки. Обнаружено, что повышение температуры значительно увеличивает параметр тока обратной утечки. Обычно на каждые 25 ° C повышения температуры диодного перехода происходит увеличение обратного тока на порядок величины для того же уровня обратного смещения.
• Рабочая температура: Максимальная рабочая температура соединения Tj обычно ограничивается значением от 125 до 175 ° C.Это меньше, чем то, что можно использовать с обычными кремниевыми диодами. Следует позаботиться о том, чтобы теплоотвод силовых диодов не допускал превышения этого значения.

Обзор характеристик диода Шоттки

Диод Шоттки используется во многих приложениях из-за его характеристик, которые заметно отличаются от некоторых характеристик более широко используемых стандартных диодов с PN переходом.

Пример спецификации диода Шоттки

Чтобы дать некоторое представление о характеристиках, которые можно ожидать от диодов Шоттки, ниже приводится пара реальных примеров. В них кратко излагаются основные технические характеристики, чтобы дать представление об их производительности.

1N5828 Силовой выпрямительный диод с барьером Шоттки

Этот диод описывается как диод Шоттки стержневого типа, то есть для выпрямления мощности. Он показывает, как работает силовой диод Шоттки.

1N5711 Диод переключения барьера Шоттки

Этот диод описывается как сверхбыстрый переключающийся диод с высоким обратным пробоем, низким прямым падением напряжения и защитным кольцом для защиты перехода.

Несмотря на то, что приведенные здесь примеры дают характеристику обратного напряжения 40 В, что довольно типично, обычно можно получить максимум около 100 В.

Следует отметить, что даже несмотря на то, что эти цифры приведены в качестве примеров цифр, которые можно ожидать для типичных диодов Шоттки, цифры даже для данного номера устройства также будут незначительно отличаться у разных производителей.

Другие электронные компоненты:
Резисторы
Конденсаторы
Индукторы
Кристаллы кварца
Диоды
Транзистор
Фототранзистор
FET
Типы памяти
Тиристор
Разъемы
Разъемы RF
Клапаны / трубки
Аккумуляторы
Переключатели
Реле

Вернуться в меню «Компоненты».. .

.