Чем отличается диод шоттки от обычного диода. Диоды Шоттки: особенности, преимущества и применение

Что такое диод Шоттки. Чем отличается от обычного диода. Как работает диод Шоттки. Какие преимущества дает использование диодов Шоттки. Где применяются диоды Шоттки в электронике.

Что такое диод Шоттки и чем он отличается от обычного диода

Диод Шоттки — это полупроводниковый диод, который отличается от обычного диода тем, что вместо p-n перехода в нем используется переход металл-полупроводник, называемый барьером Шоттки. Этот барьер обладает рядом уникальных свойств, которые определяют особенности работы диода Шоттки:

• Более низкое падение напряжения при прямом включении (0,2-0,4 В против 0,6-0,7 В у обычного диода)
• Очень высокое быстродействие и малое время восстановления
• Отсутствие накопления заряда неосновных носителей
• Работа только на основных носителях заряда

Благодаря этим свойствам диоды Шоттки обладают рядом преимуществ по сравнению с обычными диодами и находят широкое применение в современной электронике.

Принцип работы диода Шоттки

Принцип работы диода Шоттки основан на особенностях контакта металла с полупроводником. При соединении металла с полупроводником n-типа на границе раздела образуется потенциальный барьер — барьер Шоттки. Высота этого барьера определяется разностью работ выхода металла и полупроводника.

При подаче прямого напряжения барьер Шоттки понижается, что позволяет электронам из полупроводника легко переходить в металл. При этом падение напряжения на диоде оказывается меньше, чем у обычного p-n перехода.

При обратном включении барьер повышается, препятствуя протеканию тока. Однако из-за отсутствия области объемного заряда обратный ток у диода Шоттки несколько выше, чем у обычного диода.

Основные преимущества диодов Шоттки

Использование диодов Шоттки дает ряд важных преимуществ:

• Малое падение напряжения в прямом направлении (0,2-0,4 В)
• Очень высокое быстродействие (время переключения порядка пикосекунд)
• Отсутствие накопления неосновных носителей заряда
• Низкий уровень шумов
• Высокая рабочая частота (до сотен ГГц)
• Низкие потери на высоких частотах

Эти свойства делают диоды Шоттки незаменимыми во многих областях современной электроники, особенно в высокочастотных и импульсных схемах.

Области применения диодов Шоттки

Благодаря своим уникальным характеристикам диоды Шоттки широко используются в следующих областях:

• Выпрямители в импульсных источниках питания
• Детекторы в радиоприемной аппаратуре
• Смесители и преобразователи частоты
• Ограничители в логических схемах
• Защитные диоды в силовой электронике
• Солнечные батареи и фотодетекторы
• СВЧ-техника и спутниковые системы связи

Особенно эффективно применение диодов Шоттки в быстродействующих импульсных схемах и на высоких частотах, где важны малые потери и высокое быстродействие.

Недостатки диодов Шоттки

Несмотря на многочисленные преимущества, диоды Шоттки имеют и некоторые недостатки:

• Более высокий обратный ток утечки по сравнению с обычными диодами
• Меньшее допустимое обратное напряжение (обычно до 100-200 В)
• Большая чувствительность к перегреву и электростатическому пробою
• Более высокая стоимость производства

Эти недостатки ограничивают применение диодов Шоттки в некоторых областях, например в высоковольтных схемах. Однако в большинстве современных низковольтных и высокочастотных приложений преимущества диодов Шоттки перевешивают их недостатки.

Проверка и тестирование диодов Шоттки

Для проверки исправности диода Шоттки можно использовать мультиметр в режиме «прозвонки диодов». При этом важно учитывать следующие особенности:

• Падение напряжения на исправном диоде Шоттки в прямом направлении будет меньше, чем у обычного диода (0,2-0,4 В вместо 0,6-0,7 В)
• В обратном направлении диод Шоттки может показывать небольшую проводимость из-за более высокого обратного тока
• При проверке важно не превышать максимально допустимое обратное напряжение диода

Более точную проверку параметров диода Шоттки можно выполнить с помощью специализированных приборов — измерителей характеристик полупроводниковых приборов.

Заключение

Диоды Шоттки, благодаря своим уникальным свойствам, стали неотъемлемой частью современной электроники. Их применение позволяет значительно улучшить характеристики многих электронных устройств, особенно в области высокочастотной техники и импульсных схем. Несмотря на некоторые недостатки, преимущества диодов Шоттки обеспечивают им широкое распространение и постоянное расширение областей применения.

Диод шоттки отличие от обычного диода

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

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

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

Металл и полупроводник: особенности контакта.

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

Элементы отличаются от обычных полупроводниковых вентилей следующими качествами:

1. пониженное падение напряжения при прямом смещении;
2. незначительная собственная ёмкость;
3. малый обратный ток;
4. низкое допустимое обратное напряжение.

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

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

Низковольтные диоды.

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

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

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

Основные параметры.

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

Производство диодов Шоттки.

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

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

Обозначение, применение и параметры диодов Шоттки

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

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

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

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

На принципиальных схемах диод Шоттки изображается вот так.

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Содержание

Свойства диодов Шоттки [ править | править код ]

Номенклатура диодов Шоттки [ править | править код ]

Диоды Шоттки — составные части современных дискретных полупроводниковых приборов:

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

Страница не найдена — Вместе мастерим

• Контакты

Содержание1 Как выбрать хороший накопительный водонагреватель?1.1 Мощность1.2 Объём резервуара1.3 Материал бака1.4 Антикоррозийный анод2 Топ 5 лучших накопительных электрических водонагревателей2.1 Timberk SWH FSK7 30 V на 30 л — водонагреватель бюджетный и экономичный2.2 Ballu BWH/S 50 Smart WiFi на 50 л — водонагреватель с управлением со смартфона2.3 Electrolux EWH 80 Centurio IQ 2.0 Silver на 80 …

Читать далее

Содержание1 Какую рожковую кофеварку лучше выбрать?2 Лучшие рожковые кофеварки с автоматическим капучинатором2.

1 Polaris PCM 1536E Adore Cappuccino2.2 Kitfort КТ-7432.3 VITEK VT-15143 Лучшие рожковые кофеварки с ручным капучинатором 2022 года3.1 De’Longhi ECP 33.213.2 VITEK VT-15193.3 Dauken HC1204 Лучшие рожковые кофеварки 3 в 14.1 Ariete Moderna 13184.2 Jura E804.3 Gaggia Classic5 Лучшие недорогие рожковые кофеварки в 2022 …

Читать далее

Содержание1 Критерии выбора проточного электрического водонагревателя1.1 Тип устройства1.2 Мощность1.3 Управление нагревом2 Лучшие недорогие проточные электрические водонагреватели2.1 Atmor Platinum Tri 52.2 Thermex Surf 35002.3 Timberk WHEL-6 OSC2.4 Hyundai H – IWR1-3P-UIO57/S2.5 Electrolux Smartfix 2.0 5.5 TS3 Лучшие проточные электрические водонагреватели (премиум)3.1 Stiebel Eltron DHC 63.2 Electrolux NPX 8 Flow Active3.3 Stiebel Eltron DHC 83.4 Electrolux NPX …

Читать далее

Содержание1 Критерии выбора1. 1 Батарея1.2 Размер1.3 Мощность1.4 Функциональные возможности2 Рейтинг, плюсы и минусы2.1 Xiaomi Mi Robot Vacuum-Mop Essential2.2 Xiaomi Dreame F92.3 Xiaomi MiJia Sweeping Robot G12.4 Xiaomi Dreame D92.5 Roborock S5 MAX (RU)2.6 Xiaomi EVE Plus2.7 Kitfort KT-5322.8 Roborock E4 (RU)2.9 Roborock S6 MaxV (RU)2.10 Ecovacs DeeBot OZMO 9003 Так какой же выбрать? Роботы пылесосы являются …

Читать далее

Содержание1 Популярные модели и отзывы1.1 Gorenje WE 62S3 R – высокий класс энергопотребления и эффективная работоспособность.1.2 Gorenje Color W 65Z03R/S – большой выбор программ.1.3 Samsung WD1142XVR – вместительность и сушка1.4 Schaub Lorenz SLW MG5131 – стиль1.5 Стиральная машина ARTEL TE 452 Выводы В 2022 году процент покупок стиральных машин значительно увеличился. Производственные компании выяснили что …

Читать далее

Содержание1 Виды электрических зубных щеток: плюсы и минусы1. 1 Звуковые электрические зубные щетки1.2 Ротационные электрические зубные щетки1.3 Ультразвуковые зубные щетки1.4 3D-чистка2 Какая форма насадок бывает3 Какие батарейки и аккумуляторы ставят в щётки4 Классические электрические щётки: ТОП-3 лучших моделей4.1 1 место: Oral-B PRO 70004.2 2 место: Oral-B PRO 5004.3 3 место: Oral-B Vitality 3D White 3D White5 …

Читать далее

Содержание1 Устройство шуруповерта Интерскол2 Разборка шуруповерта Интерскол3 Поломки в механической части — как устранить3.1 Ремонт редуктора3.2 Ремонт патрона4 Поломки в электрической части — как выявить и устранить4.0.1 Щетки и Электродвигатель4.0.2 Кнопка4.0.3 Зарядное устройство4.1 Ремонт зарядного устройства4.2 Ремонт аккумулятора4.3 Ремонт пусковой кнопки5 Как собрать шуруповерт Интерскол Если вы самостоятельно занимаетесь работами с использованием электроинструмента или строитель …

Читать далее

Содержание1 Функциональные отличия блендера и измельчителя2 Измельчитель: Плюсы и минусы3 Блендер: Плюсы и минусы4 Видео. ТОП 10 ЛУЧШИХ БЛЕНДЕРОВ . Рейтинг 2022 года. Какой выбрать для дома: стационарный или погружной? 5 Что же лучше выбрать: измельчитель или блендер? Сейчас, чтобы удивить своих друзей и близких кулинарным шедевром, много усилий прилагать не нужно. На полках магазина …

Читать далее

Содержание1 Характеристики выбора пряжи2 Топ 5 пряжи для детей3 Хлопок для вязания.4 Пряжа из шерсти.5 Акриловые нитки6 Как правильно позаботиться об одежде из пряжи7 Какая пряжа не подходит для вязания детям Многие женщины любят вязать красивые вещи для своих деток или внуков. Вязание требует очень большое терпение и много времени. Перед вязкой стоит выбрать качественную …

Читать далее

Содержание1 Тренды изделий из кожи на 2022 год1.1 Экзотическая кожа и высококачественная крокодиловая кожа на весну-лето 20221.2 Перфорированная кожа1.3 Мужские сумки1.4 Кожаный пэчворк1.5 Промасленная кожа Весна Лето 20211. 6 Лакированная глянцевая кожа на весну-лето 20211.7 Мягкая кожа со сборками на весну-лето 20222 Как ухаживать за кожаными аксессуарами3 РЫНОК КОЖАНЫХ ИЗДЕЛИЙ – РОСТ, ТЕНДЕНЦИИ И ПРОГНОЗЫ (2022–2027 …

Читать далее

Как работают диоды Шоттки | ОРЕЛ

Как и другие диоды, диод Шоттки управляет направлением тока в цепи. Эти устройства действуют как улицы с односторонним движением в мире электроники, пропуская ток только от анода к катоду. Однако, в отличие от стандартных диодов, диод Шоттки известен своим низким прямым напряжением и способностью быстрого переключения. Это делает их идеальным выбором для радиочастотных приложений и любых устройств с низкими требованиями к напряжению. Существует множество применений диода Шоттки, в том числе:

• Выпрямление питания. Диоды Шоттки могут использоваться в приложениях большой мощности благодаря низкому падению прямого напряжения. Эти диоды будут тратить меньше энергии и могут уменьшить размер вашего радиатора.

• Несколько блоков питания. Диоды Шоттки также могут помочь разделить мощность в системе с двумя источниками питания, например, с источником питания от сети и аккумулятором.

• Солнечные батареи. Диоды Шоттки могут помочь максимизировать эффективность солнечных элементов благодаря низкому падению напряжения в прямом направлении. Они также помогают защитить элемент от обратных зарядов.

• Зажим. Диоды Шоттки также можно использовать в качестве ограничителя в транзисторной схеме, например, в логических схемах 74LS или 74S.

 

( Источник изображения )

Преимущества и недостатки диода Шоттки

Одним из основных преимуществ использования диода Шоттки по сравнению с обычным диодом является низкое прямое падение напряжения. Это позволяет диоду Шоттки потреблять меньшее напряжение, чем стандартный диод, используя всего 0,3-0,4 В на переходах. На графике ниже видно, что прямое падение напряжения примерно на 0,3 В начинает значительно увеличивать ток в диоде Шоттки. Это увеличение тока не вступит в силу примерно до 0,6 В для стандартного диода.

( Источник изображения )

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

( Источник изображения )

Обычный диод потребляет 0,7В, оставляя только 1,3В для питания нагрузки. Благодаря более низкому падению прямого напряжения диод Шоттки потребляет всего 0,3 В, оставляя 1,7 В для питания нагрузки. Если бы нашей нагрузке требовалось 1,5 В, то для этой работы подошел бы только диод Шоттки.

Другие преимущества использования диода Шоттки по сравнению с обычным диодом включают в себя:

• Более быстрое время восстановления . Небольшой заряд, хранящийся в диоде Шоттки, делает его идеальным для приложений с высокой скоростью переключения.
• Меньше шума . Диод Шоттки будет производить меньше нежелательных шумов, чем обычный диод с p-n переходом.
• Лучшая производительность . Диод Шоттки будет потреблять меньше энергии и может легко соответствовать требованиям низковольтных приложений.

Следует помнить о некоторых недостатках диодов Шоттки. Диод Шоттки с обратным смещением будет испытывать более высокий уровень обратного тока, чем традиционный диод. Это приведет к большему току утечки при обратном подключении.

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 все еще будет пропускать небольшой ток, как и любой другой диод.

Как работает диод Шоттки

Типичный диод объединяет полупроводники p-типа и n-типа, образуя p-n переход. В диоде Шоттки металл заменяет полупроводник p-типа. Этот металл может варьироваться от платины до вольфрама, молибдена, золота и т. д.

При соединении металла с полупроводником n-типа образуется переход m-s. Это соединение называется барьером Шоттки. Поведение барьера Шоттки будет различаться в зависимости от того, находится ли диод в несмещенном, прямом или обратном смещении.

( Источник изображения )

Беспристрастное состояние

В несмещенном состоянии свободные электроны будут перемещаться из полупроводника n-типа в металл, чтобы установить баланс. Этот поток электронов создал барьер Шоттки, где встречаются отрицательные и положительные ионы. Свободным электронам потребуется больше энергии, чем их встроенное напряжение, чтобы преодолеть этот барьер.

( Источник изображения )

Состояние прямого смещения

Соединение положительной клеммы батареи с металлом и отрицательной клеммы с полупроводником n-типа создаст состояние с прямым смещением. В этом состоянии электроны могут пересечь 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 обратного смещения

Соединение отрицательной клеммы батареи с металлом и положительной клеммы с полупроводником n-типа создаст состояние с обратным смещением. Это состояние расширяет барьер Шоттки и препятствует прохождению электрического тока. Однако, если обратное напряжение смещения продолжает расти, это может в конечном итоге разрушить барьер. Это позволит току течь в обратном направлении и может повредить компонент.

( Источник изображения )

Диод Шоттки Производство и параметры

Существует множество способов изготовления диода Шоттки. Самый простой способ — соединить металлическую проволоку с поверхностью полупроводника, что называется точечным контактом. Некоторые диоды Шоттки все еще производятся с использованием этого метода, но он не известен своей надежностью.

( Источник изображения )

Самый популярный метод — использование вакуума для осаждения металла на поверхность полупроводника. Этот метод представляет собой проблему разрушения металлических кромок из-за воздействия электрических полей вокруг полупроводниковой пластины. Чтобы исправить это, производители защищают полупроводниковую пластину оксидным защитным кольцом. Добавление этого защитного кольца помогает повысить 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 проекта в области электроники:

Примеры диодов Шоттки

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

Диод Шоттки 1N5711 — это сверхбыстродействующий переключающий диод с высокой степенью обратного пробоя, низким падением прямого напряжения и защитным кольцом для защиты перехода.

Диод Шоттки 1N5828 представляет собой диод на шпильках, используемый для выпрямления электроэнергии.

Управление потоком

Планируете работать над радиочастотным или силовым приложением, требующим работы при низком напряжении? Диоды Шоттки — это то, что нужно! Эти диоды хорошо известны своим малым падением прямого напряжения и высокой скоростью переключения. Независимо от того, используются ли они в солнечных батареях или выпрямителях энергии, вы не сможете превзойти низкое падение напряжения 0,3 В и дополнительную эффективность. Autodesk EAGLE уже включает в себя множество бесплатных библиотек диодов Шоттки, готовых к использованию. Нет необходимости делать свой собственный. Загрузите Autodesk EAGLE бесплатно уже сегодня!

Различия между диодом и диодом с барьером Шоттки

Существуют различные типы диодов (электронные компоненты, которые необходимо правильно использовать в зависимости от их расположения и применения). Например, диоды с барьером Шоттки часто используются в схемах питания, от которых требуется высокая эффективность и компактность.

В этой статье мы объясним такие темы, как «Что такое диод с барьером Шоттки?» — Когда ты их используешь? и «Чем они отличаются от обычных диодов».

Содержание

• Что такое диод с барьером Шоттки?
• Диоды с барьером Шоттки используются в низковольтных импульсных силовых цепях
• Является ли диод с барьером Шоттки универсальным диодом?
• Чем они отличаются от диодов быстрого восстановления (FRD)?
• Краткий обзор того, как использовать диоды в цепях питания

Что такое диод с барьером Шоттки?

Диод с барьером Шоттки — это диод, в котором используется явление, называемое барьером Шоттки, когда электричество течет только в одном направлении, когда полупроводник и металл соединяются. Поскольку их структура отличается от PN-перехода, состоящего из полупроводников P-типа/N-типа обычных диодов, их электрические характеристики отличаются от характеристик обычных диодов.

Диоды с барьером Шоттки характеризуются тем, что по сравнению с диодами, выполненными на PN-переходе, время их перехода из открытого состояния в выключенное (время обратного восстановления trr) меньше, а их прямое напряжение V _F ниже.

Эта характеристика очень удобна для работы на высоких частотах, например, при переключении источников питания, и они являются незаменимым электронным компонентом для повышения эффективности и миниатюризации токовых цепей питания.

Структура диода с барьером Шоттки (слева) и диаграмма электрических характеристик (справа). На стыке полупроводника и металла есть электрическая стена, называемая барьером Шоттки, которая позволяет электричеству течь только в одном направлении.

Артикул: Диод с барьером Шоттки | Что такое диод? | Советы путешественникам по электронике | ROHM Co., Ltd.

Диоды с барьером Шоттки — это электронные компоненты, которым присвоены уникальные символы схемы, чтобы их можно было четко идентифицировать на схемах. Линия катодной части изогнута в форме буквы S, когда анод виден с левой стороны, хотя некоторые редакторы схем имеют квадратную форму буквы S вместо изогнутой линии. В аналогичных электронных компонентах есть стабилитрон (его катодная часть имеет Z-образную форму), поэтому будьте осторожны, чтобы не перепутать их.

Будьте осторожны, не перепутайте диоды Зенера и диоды с барьером Шоттки, так как они имеют схожие схематические символы.

Диоды с барьером Шоттки используются в низковольтных коммутационных силовых цепях

Я объяснил, что характеристики диодов с барьером Шоттки — это их «быстрое обратное время восстановления» и «низкое прямое напряжение», и что эти характеристики могут быть использованы при переключении цепи питания.

Импульсные источники питания могут быть уменьшены по размеру, поскольку частота переключения выше, но должны использоваться электронные компоненты, способные работать с более высокими частотами. Диоды с барьером Шоттки имеют малое время обратного восстановления и могут работать при высокоскоростном переключении.

Кроме того, поскольку прямое напряжение низкое и потери при выпрямлении малы, можно сконфигурировать импульсные схемы питания, которые являются компактными, высокоэффективными и выделяют мало тепла.

Благодаря этим характеристикам диоды с барьером Шоттки используются на вторичных сторонах преобразователей ACDC и низковольтных преобразователей постоянного тока.

Можно ли где-нибудь использовать диоды с барьером Шоттки?

Пока что диоды с барьером Шоттки звучат как высокоэффективные универсальные диоды, но следует отметить, что их можно использовать не во всех типах схем.

Во-первых, диоды с барьером Шоттки имеют предел около 200В (а для многих изделий предел примерно до 40В) даже для изделий с высоким выдерживаемым напряжением, поэтому их нельзя использовать для контроля высоких напряжений.

Еще большую проблему представляет тенденция к тепловому разгону. Диоды с барьером Шоттки имеют большой ток утечки в выключенном состоянии, при этом ток утечки может увеличиваться из-за влияния тепла.

В цепи высокого напряжения нельзя игнорировать влияние тока утечки. Если тепловая конструкция неадекватна, увеличение тока утечки из-за выделения тепла не остановит порочный круг, который еще больше повышает температуру, что приводит к тепловому разгону. Обратите внимание, что этот тепловой разгон произойдет даже ниже гарантированной температуры.

Артикул: Диод с барьером Шоттки | Что такое диод? | Советы путешественникам по электронике | ROHM Co., Ltd.

Несмотря на то, что диоды с барьером Шоттки кажутся высокопроизводительными, они являются электронными компонентами с низким выдерживаемым напряжением, которые легко подвержены воздействию тепла, поэтому проверьте место их использования, а также напряжение цепи и постарайтесь использовать их в правильных местах.

Чем они отличаются от диодов быстрого восстановления (FRD)?

Диод, аналогичный диоду с барьером Шоттки, представляет собой продукт, называемый Диод быстрого восстановления (FRD) . Диоды с быстрым восстановлением также являются диодами с быстрым временем обратного восстановления. Итак, чем они отличаются от диодов с барьером Шоттки?

Диоды с быстрым восстановлением имеют быстрое время обратного восстановления и высокое выдерживаемое напряжение, но также имеют недостаток, заключающийся в высоком прямом напряжении V _F , поэтому они используются в цепях, где высокие напряжения, которые нельзя использовать с диодами с барьером Шоттки, недопустимы. применяемый.

Спецификация диодов с быстрым восстановлением на 10 А в корпусе TO220FN. Обратное напряжение высокое, а обратный ток (ток утечки) низкий. Однако прямое напряжение V _F высокий.

Артикул: ROHM Super-Fast Recovery Diode RF1001T2DNZ

Спецификация диода с барьером Шоттки на 10 А, также в корпусе TO220FN. Прямое напряжение V _F низкое, обратное напряжение составляет всего 40 В, а обратное напряжение велико. Важно использовать их правильно, так как они имеют характеристики, противоположные характеристикам FRD

. Артикул: ROHM Schottky Barrier Diode RB085T-40NZ

. решается полупроводниковыми карбидами кремния нового поколения (SiC). Поскольку SiC-диод с барьером Шоттки (SiC-SBD) имеет как выдерживаемое напряжение 1200 В, так и низкое прямое напряжение, в будущем использование SiC-SBD вместо диода с быстрым восстановлением может возрасти.

Артикул: SiC SBD | Что такое SiC Power Devices? | Электроника мелочи | ROHM Co., Ltd. – ROHM Semiconductor

Краткое изложение того, как использовать диоды в цепях электропитания

Наконец, мы представим краткое описание диодов с барьером Шоттки, введение других диодов и их правильное использование в источниках питания. схемы.

Диод с барьером Шоттки (SBD)

• Часто используется для низковольтных импульсных источников питания. Он используется для диодов, которые выпрямляют на вторичных сторонах преобразователей постоянного и переменного тока.
Диоды Шоттки
• имеют низкое прямое напряжение (V _F ) и отличное время обратного восстановления.
• Поскольку напряжение V _F меньше 1 В даже при большом произведении тока, прямые потери малы, а эффективность преобразования высока.
• Однако при подаче обратного напряжения возникает большая утечка, и на нее легко воздействует тепло, поэтому в зависимости от условий может произойти тепловой разгон.

Выпрямительный диод

• Диоды и мостовые диоды, используемые для выпрямления обычных коммерческих источников питания, также применимы.
• В _F обычно составляет 1 В или меньше, а время обратного восстановления меньше, чем у двух вышеупомянутых диодов. Тем не менее, производительность переключения не требуется, поскольку основным применением является выпрямление 50/60 Гц.

Диод с быстрым восстановлением (FRD)

• Используется для первичной обмотки преобразователей переменного и постоянного тока и инверторных цепей благодаря отличным характеристикам переключения и высокому выдерживаемому напряжению.