Отличие диода шоттки от обычного диода. Диод Шоттки: особенности, характеристики и применение в электронике

Что такое диод Шоттки и чем он отличается от обычного диода. Какие у него основные характеристики. Где применяются диоды Шоттки в современной электронике. Каковы преимущества и недостатки диодов Шоттки.

Что такое диод Шоттки и его особенности

Диод Шоттки — это полупроводниковый прибор, который отличается от обычного диода тем, что вместо p-n перехода в нем используется контакт металл-полупроводник. Это придает диоду Шоттки ряд уникальных свойств:

• Очень низкое падение напряжения в прямом направлении — всего 0,2-0,4 В (у обычных диодов 0,6-0,7 В)
• Высокое быстродействие — время переключения порядка наносекунд
• Низкая емкость перехода
• Способность работать на высоких частотах — до сотен МГц

Основой диода Шоттки служит кремний или арсенид галлия, на который наносится тонкая пленка металла (золото, платина, палладий и др.). На границе металла и полупроводника образуется потенциальный барьер, который и определяет свойства диода.

Основные характеристики диодов Шоттки

Ключевыми параметрами диодов Шоттки являются:

• Максимальное обратное напряжение — обычно не превышает 100-200 В
• Максимальный прямой ток — от единиц до сотен ампер
• Прямое падение напряжения — 0,2-0,4 В
• Обратный ток утечки — выше, чем у обычных диодов
• Время обратного восстановления — единицы наносекунд

Диоды Шоттки характеризуются также более резкой вольт-амперной характеристикой по сравнению с обычными диодами. Это обеспечивает лучшие выпрямительные свойства.

Применение диодов Шоттки в электронике

Благодаря своим уникальным свойствам, диоды Шоттки нашли широкое применение в современной электронике:

• Импульсные источники питания — для быстрой коммутации
• Высокочастотные выпрямители — до сотен МГц
• Детекторы и смесители в радиоприемниках
• Защита от обратного тока в солнечных батареях
• Логические схемы на основе ДТЛ и ТТЛ
• Преобразователи частоты в радиолокации

Особенно эффективно использование диодов Шоттки в низковольтных цепях с большими токами, например, в блоках питания компьютеров.

Преимущества диодов Шоттки перед обычными диодами

Основными достоинствами диодов Шоттки по сравнению с обычными кремниевыми диодами являются:

• Меньшее падение напряжения в прямом направлении, что снижает потери мощности
• Более высокая скорость переключения, что позволяет работать на высоких частотах
• Отсутствие накопления неосновных носителей заряда, что улучшает быстродействие
• Низкая емкость перехода, что также повышает быстродействие
• Меньший уровень шумов при работе на высоких частотах

Эти преимущества делают диоды Шоттки незаменимыми во многих современных электронных устройствах, особенно в высокочастотных и импульсных схемах.

Недостатки диодов Шоттки

Несмотря на множество достоинств, диоды Шоттки имеют и некоторые недостатки:

• Более высокий обратный ток утечки по сравнению с обычными диодами
• Меньшее максимальное обратное напряжение (обычно до 100-200 В)
• Большая чувствительность к статическому электричеству
• Увеличение обратного тока при повышении температуры
• Более высокая стоимость производства

Эти недостатки ограничивают применение диодов Шоттки в высоковольтных цепях и схемах, где критичен обратный ток утечки. Однако в большинстве современных низковольтных устройств преимущества диодов Шоттки перевешивают их недостатки.

Конструкция и принцип работы диода Шоттки

Диод Шоттки имеет следующую конструкцию:

• Полупроводниковая подложка (обычно кремний n-типа)
• Тонкий слой металла (золото, платина, палладий и др.)
• Омические контакты для подключения
• Защитное покрытие

Принцип работы основан на свойствах контакта металл-полупроводник:

1. При контакте металла и полупроводника образуется потенциальный барьер
2. В прямом направлении электроны легко преодолевают этот барьер
3. В обратном направлении барьер препятствует движению электронов
4. Отсутствие инжекции неосновных носителей обеспечивает высокое быстродействие

Благодаря такой конструкции диод Шоттки обладает выпрямительными свойствами и уникальными характеристиками.

Сравнение диодов Шоттки и обычных диодов

Давайте сравним ключевые параметры диодов Шоттки и обычных кремниевых диодов:

Параметр	Диод Шоттки	Обычный диод
Прямое падение напряжения	0,2-0,4 В	0,6-0,7 В
Время обратного восстановления	Единицы наносекунд	Сотни наносекунд
Максимальное обратное напряжение	До 200 В	До 1000 В и выше
Обратный ток утечки	Высокий	Низкий
Рабочая частота	До сотен МГц	До единиц МГц

Как видно из сравнения, диоды Шоттки превосходят обычные диоды по быстродействию и величине прямого падения напряжения, но уступают по величине обратного напряжения и тока утечки.

Чем отличается диод Шоттки от обычного?

Чем отличается диод Шоттки от обычного?

Дио́д Шо́ттки — полупроводниковый диод с малым падением напряжения при прямом включении. … В диодах Шоттки в качестве барьера Шоттки используется переход металл-полупроводник, в отличие от обычных диодов, где используется p-n-переход.

Можно ли заменить диод Шоттки на обычный диод?

Диод Шоттки отличается малым падением напряжения 0.

Для чего нужен диод Шоттки?

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.

Как проверить диод Шоттки на утечку?

Проверить выпрямители Шоттки можно так же, как и обычные полупроводники, так как они имеют похожие характеристики. Мультиметром необходимо прозвонить его в обе стороны – он должен показать себя так же, как и обычный диод: анод-катод, при этом утечек быть не должно.

Как проверить выпрямительный диод?

Проверяем выпрямительный диод и стабилитрон При присоединении красного провода («+») к аноду, а черного («-») к катоду дисплей мультиметра (или омметра) отобразит значение порогового напряжения тестируемого диода. После того, как меняем полярность, прибор должен показать бесконечно большое сопротивление.

Как определить в какую сторону пропускает диод?

Поверните ручку на мультиметре в положение для проверки диода. Приставьте положительный щуп мультиметра к одному концу диода, а отрицательный — к другому. Если светодиод загорится, значит, положительный щуп касается положительного конца (анода), а отрицательный щуп — отрицательного (катода).

Как проверить исправность транзистора?

Если транзистор окажется структуры P-N-P, то к базе транзистора следует подключить минусовой (черный) щуп прибора. Попутно с этим следует «прозвонить» участок коллектор – эмиттер. У исправного транзистора его сопротивление практически бесконечно, что символизирует единица в старшем разряде индикатора.

Как определить полярность светодиода мультиметром?

Определить полярность светодиода можно также с помощью мультиметра. Необходимо просто поставить в режим прозвонки диодов (или измерения сопротивления) и поочередно приложить к выводам. Когда красный щуп мультиметра будет приложен к аноду, диод начнет светиться.

Как узнать что за диод?

Проверяем первый диод. Один щуп мультиметра ставим на один конец диода, другой щуп на другой конец диода. Как мы видим, мультиметр показал напряжение в 436 милливольт. Значит, конец диода, который касается красный щуп – это анод, а другой конец – катод.

Как проверить защитный диод?

Защитный диод, а также выпрямительный (включая силовой)или шоттки можно проверить при помощи мультиметра (или воспользоваться омметром), для этого переводим прибор в режим прозвонки так, как это показано на фотографии. Щупы измерительного прибора присоединяем к выводам радиоэлемента.

Как работает двунаправленный диод?

Принцип работы защитного диода основан на применении обратимого пробоя. Если к TVS приложить напряжение амплитудой больше определенного уровня VBR (напряжение пробоя), начнется пробой с лавинообразным увеличением носителей.

Как проверить диодный мост в блоке питания?

Быстрая проверка диодного моста Можно проводить её не выпаивая мост из платы. Первое положение щупов: ставим оба щупа между выводами для подключения переменного напряжения (на вход) «~». Если диодный мост пробит — сработает прозвонка, а если её нет, то на экране мультиметра значения устремятся к нулю.

Какое должно быть сопротивление диодного моста?

Далее электроды мультиметра подключаются к двум концам диода, после чего щупы меняются местами. В норме диод должен в одну сторону показать 400-700 Ом, тогда как в другую бесконечность. Если же бесконечность при прозвоне показывается в обе стороны, это указывает на то, что имеет место обрыв диода.

Как определить межвитковое замыкание в обмотке генератора?

Мультиметром в режиме измерения сопротивлений прозвоните обмотку возбуждения (на роторе). Сопротивление исправной обмотки на генераторах лифан должно быть в пределах 2,7 -3,1 Ом. Если сопротивление не показывает совсем, то в обмотке обрыв. Если сопротивление ниже положенного, то скорее всего межвитковое замыкание.

Какое сопротивление должно быть на якоре генератора?

Обмотка якоря не должна явно пахнуть гарью. Сопротивление обмотки должно быть в пределах 3−5 Ом.

Какое сопротивление должно быть на обмотке генератора?

Сопротивление обмотки статора проверяется без диодного моста и меж выводами должно быть около 0,2 Ом, а помеж нулевым проводом и обмоткой до 0,3. Сильное гудение генератора во время работы говорит о замыкании обмотки статора или моста.

Как проверить обмотку якоря генератора?

Процесс проверки якоря генератора При проверке нужно пользоваться тестером либо контрольной лампочкой. Ее подключают в обычную промышленную сеть переменного тока напряжением 220 В. Один провод от контрольной лампочки присоединяют к валу якоря, а вторым по очереди притрагиваются к пластинам коллектора.

Как проверить работает ли реле регулятор?

Самый простой метод проверки регулятора состоит в замере мультиметром напряжения на аккумуляторных клеммах. Однако стоит сразу оговориться, что приведенный далее алгоритм не дает 100% вероятности выхода из строя именно регулятора. Возможно, вышел из строя непосредственно генератор.

Как проверить регулятор напряжения на ваз 2109?

Для проверки регулятора напряжения на автомобиле ваз 2108, ваз 2109, ваз 21099 необходимо иметь вольтметр постоянного тока со шкалой до 15-30В класса точности не хуже 1,0. После 15 мин работы двигателя на средних оборотах при включенных фарах замерьте напряжение между выводом «30» и «массой» генератора.

принцип работы и сферы его применения, чем отличается

Содержание статьи

• Что такое диод Шоттки
• Конструкция
• Как устроен диод Шоттки
• Разновидности диодов Шоттки
• Условное обозначение и характеристики
• Основные характеристики диодов
• Диод Шоттки отличается от обычных кремниевых диодов
• Применение в электронике
• Отличия от обычного диода
• Обратное напряжение диода Шоттки
• Миниатюризация
• Металл и полупроводник: особенности контакта
• Падение напряжения на диоде Шоттки
• Диод Шоттки в ВЧ цепях
• Обратный ток утечки
• Низковольтные диоды
• Производство диодов Шоттки
• Плюсы и минусы
• Отличие от других полупроводников

Что такое диод Шоттки

От обычного диодного элемента он отличается маленьким падением напряжения. Помимо полупроводника, в составе имеет металл. Название – в честь немецкого физика Вальтера Шоттки, открывшего так называемый эффект Шоттки.

На заметку!

В качестве металла для стабилитрона Шоттки может быть карбид вольфрам, карбид кремния, палладий, платина, золото, арсенид галлия и другие.

Конструкция

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

Действительно, металл-полупроводник обладает такими параметрами:

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

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

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

Диодные сборки с барьером Шоттки выпускаются трех типов:

1 тип – с общим катодом,

2 тип – с общим анодом,

3 тип – по схеме удвоения.

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

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

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

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

Вольтамперная характеристика светодиода (ВАХ)

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

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

Как устроен диод Шоттки

Структура элемента включает в себя несколько частей:

• эпитаксиальный слой;
• подложка;
• охранное кольцо;
• металлическая пленка;
• барьер;
• внешний контакт.

Основа, как правило, изготавливается из кремния или арсенида галлия, но если требуется обеспечить схеме высокую устойчивость к изменению температурного режима, используется германий. В качестве материала для напыления применяется палладий, серебро, платина, вольфрам, алюминий или золото. Примечательно, что тыльная сторона полупроводника легируется сильнее. Уровень легирования и разновидность металла оказывают влияние на характеристики выпрямления.

Принцип работы основан на особенностях барьера. В полупроводнике, в контактной области, образуется слой, значительно обедненный электронами, но обладающий вентильными свойствами. Таким образом, появляется барьер для носителей заряда.

В зависимости от мощности существует несколько типов диодов Шоттки:

• малый;
• средний;
• высокий.

Исходя из конструктивных особенностей, различают виды для поверхностного или объемного монтажа, а также модули и выпрямительные аналоги. Выбирая выпрямительные компоненты, следует обращать внимание на показатели тока и напряжения, а также материал конструкции и способ монтирования. Также различают 3 вариации диодных сборок: модели с общим анодом, элементы с удвоением и тремя выводами, а также разновидности, которые имеют вывод с общего катода. Для всех типов действует ограничение допустимого обратного напряжения, величиной 1200 вольт.

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.

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).

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.

Отличия от обычного диода

Данный компонент пропускает электрический ток в одном направлении и не пропускает его в другом, как и другие классические диоды, но обеспечивает высокое быстродействие и малое падение напряжения при переходе.

Важнейшая особенность диода Шоттки – вместо привычного электронно-дырочного перехода применяется принцип контакта между металлическими и различными полупроводниковыми материалами, что положительно влияет на повышение рабочей частоты. Диффузная емкость и процесс рекомбинации не проявляются в области контакта, поскольку в так называемой переходной зоне отсутствуют неосновные носители заряда. Собственная емкость данного слоя при этом стремится к 0.

Таким образом, данные изделия являются СВЧ-диодами различного назначения:

• импульсными;
• лавинно-пролетными;
• смесительными;
• детекторными;
• умножительными;
• параметрическими.

Другая особенность заключается в том, что большая часть диодов Шоттки состоит из низковольтных и чувствительных к статическому напряжению моделей. Однако воспринимать это как категорический недостаток неверно, поскольку это дает возможность использовать данные средства для обработки радиосигналов малой мощности.

Наконец, такие изделия отличаются большей стабильностью при подаче электрического тока, чем прочие аналоги, поскольку в их корпус внедрены кристаллические образования (кремниевая подложка).

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.

Миниатюризация

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

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

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

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.

Падение напряжения на диоде Шоттки

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

прямое падение напряжения на диоде

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

где

P – мощность, Вт

Vf – 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:

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.

Плюсы и минусы

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

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

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

Отличие от других полупроводников

Достоинство такого стабилитрона в том, что потери напряжения на нем ниже – всего 0,2 – 0, 4 вольта, тогда как, например, у обычных полупроводниковых элементов с кремнием – 0,6–0,7 вольта.

Кроме этого они отличаются более стабильной работой при подаче тока. Внутрь корпуса помещаются специальные кристаллы. Это очень тонкая работа, которую выполняют только запрограммированные роботы.

Наглядно, как отличить стабилитрон Шоттки от остальных с помощью мультиметра:

Источники

• https://LampaSveta.com/svetodiody/diod-shottki
• https://electricvdele.ru/elektrooborudovanie/komponenty/diod-shottki.html
• https://www.RadioElementy.ru/articles/diody-shottki-chto-eto-takoe-chem-otlichaetsya-kak-rabotaet/
• https://principraboty.ru/princip-raboty-dioda-shottki-chto-tako-diod-shottki/
• https://elektroznatok.ru/info/elektronika/diod-s-barerom-shottki
• https://www.RusElectronic.com/schottky-diode/
• https://ElectroInfo.net/poluprovodniki/kak-rabotaet-diod-s-barerom-shottki.html
• https://batteryk.com/diod-shottki-printsip-raboty

[свернуть]

Янв 25, 2021HowElektrik

Разница между обычным выпрямительным диодом и диодом Шоттки

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

Прежде чем перейти к основам выпрямителя или диода Шоттки, давайте рассмотрим некоторые основные характеристики диодов.

Основные характеристики диода:-

Характеристики диода

Характеристики диода	Определение
В ф	Указывает прямое падение напряжения , когда ток течет от клеммы P к N диода.
I f	Это максимальный прямой ток , который может выдержать диод
В Р	Это обратное напряжение пробоя , когда ток течет от клеммы N к клемме P.
I Р	Количество тока, протекающего при обратном смещении диода.
т руб	Когда диод внезапно выключается, прямому току, протекающему через диод, требуется небольшое время для затухания, и это время называется Время обратного восстановления .

Обзор 1,5-вольтовой литиевой аккумуляторной батареи типа AA…

Пожалуйста, включите JavaScript

Обзор 1,5-вольтовой литиевой перезаряжаемой USB-батареи типа AA

 

Что такое выпрямительный диод?

• Выпрямительный диод — это простейший диод с p-n переходом, используемый в основном для выпрямления в полумостовых и полномостовых выпрямителях. И это из-за его высокого напряжения пробоя, обычно порядка 200-1000 вольт, что очевидно.

• Прямое падение напряжения (Vf) выпрямительного диода составляет от 0,7 до 0,9 вольт.

Диоды выпрямителя в схеме мостового выпрямителя

• В качестве примера предположим, что вы хотите разработать мостовой выпрямитель для своего проекта преобразователя переменного тока в постоянный. Для этого мостового выпрямителя оптимальным выбором является диод серии выпрямителей 1N4.

Диод 1N4007 в схеме мостового выпрямителя

 

 

Диод Шоттки

• В отличие от простого выпрямительного диода (1N4007), переход диода Шоттки находится между полупроводником n-типа и металлической пластиной.
Диод Шоттки
• , также известный как барьерный диод , в основном используется в низковольтных цепях, поскольку прямое падение напряжения на диоде Шоттки (Vf) меньше, чем на выпрямительном диоде. Прямое падение напряжения диода Шоттки обычно находится в диапазоне от 0,25 до 0,5 В, тогда как V _f выпрямительного диода составляет около 0,7 В.
• Допустим, вы работаете с цепью низкого напряжения (скажем, 3 В), и в этой цепи используется диод. В этом случае лучше использовать диод Шоттки, так как на нем будет меньше падение напряжения. И напряжения останется достаточно для дальнейшего использования.

Диод Шоттки является униполярным устройством

• Кроме того, электроны являются основными носителями заряда с обеих сторон перехода, таким образом, это униполярное устройство .
• В основном используется в высокочастотных устройствах, таких как SMPS. И это из-за его низкого повышения температуры и высокой скорости переключения, связанной с его небольшим временем восстановления.

Диод Шоттки в SMPS

ВРЕМЯ ВОССТАНОВЛЕНИЯ:

Когда диод внезапно выключается, прямому току, протекающему через диод, требуется небольшое время для затухания, и это время называется Время обратного восстановления . по сравнению с обычным диодом время обратного восстановления диодов Шоттки намного меньше, что делает их пригодными для использования в схемах быстрого переключения.

 

Недостатки диода Шоттки:

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

Недостаток диода Шоттки

Применение диода Шоттки:

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

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

Категории СТАТЬИ

Поставщики беспроводных радиочастот и ресурсы

Веб-сайт RF Wireless World является домом для поставщиков и ресурсов RF и Wireless. На сайте представлены статьи, учебные пособия, поставщики, терминология, исходный код (VHDL, Verilog, MATLAB, Labview), тесты и измерения, калькуляторы, новости, книги, загрузки и многое другое.

Сайт RF Wireless World охватывает ресурсы по различным темам, таким как RF, беспроводная связь, vsat, спутник, радар, оптоволокно, микроволновая печь, wimax, wlan, zigbee, LTE, 5G NR, GSM, GPRS, GPS, WCDMA, UMTS, TDSCDMA, Bluetooth, Lightwave RF, z-wave, Интернет вещей (IoT), M2M, Ethernet и т. д. Эти ресурсы основаны на стандартах IEEE и 3GPP. Он также имеет академический раздел, который охватывает колледжи и университеты по инженерным дисциплинам и дисциплинам MBA.

Статьи о системах на основе IoT

Система обнаружения падений для пожилых людей на основе IoT : В статье рассматривается архитектура системы обнаружения падений, используемой для пожилых людей. В нем упоминаются преимущества или преимущества системы обнаружения падения IoT. Подробнее➤
См. также другие статьи о системах на основе IoT:
• Система очистки туалетов AirCraft. • Система измерения удара при столкновении • Система отслеживания скоропортящихся продуктов и овощей • Система помощи водителю • Система умной розничной торговли • Система мониторинга качества воды • Система интеллектуальной сети • Умная система освещения на основе Zigbee • Умная система парковки на базе Zigbee • Умная система парковки на базе LoRaWAN.

---

Беспроводные радиочастотные изделия

Этот раздел статей охватывает статьи о физическом уровне (PHY), уровне MAC, стеке протоколов и сетевой архитектуре на основе WLAN, WiMAX, zigbee, GSM, GPRS, TD-SCDMA, LTE, 5G NR, VSAT, Gigabit Ethernet на основе IEEE/3GPP и т. д. , стандарты. Он также охватывает статьи, связанные с испытаниями и измерениями, посвященные испытаниям на соответствие, используемым для испытаний устройств на соответствие RF/PHY. СМ. УКАЗАТЕЛЬ СТАТЕЙ >>.

---

Физический уровень 5G NR : Обработка физического уровня для канала 5G NR PDSCH и канала 5G NR PUSCH была рассмотрена поэтапно. Это описание физического уровня 5G соответствует спецификациям физического уровня 3GPP. Подробнее➤

---

Основные сведения о повторителях и типы повторителей : В нем объясняются функции различных типов повторителей, используемых в беспроводных технологиях. Подробнее➤

---

Основы и типы замираний : В этой статье рассматриваются маломасштабные замирания, крупномасштабные замирания, медленные замирания, быстрые замирания и т. д., используемые в беспроводной связи. Подробнее➤

---

Архитектура сотового телефона 5G : в этой статье рассматривается блок-схема сотового телефона 5G с внутренними модулями 5G. Архитектура сотового телефона. Подробнее➤

---

Основы интерференции и типы интерференции: В этой статье рассматриваются интерференция по соседнему каналу, Электромагнитные помехи, ICI, ISI, световые помехи, звуковые помехи и т. д. Подробнее➤

---

Раздел 5G NR

В этом разделе рассматриваются функции 5G NR (новое радио), нумерология, диапазоны, архитектура, развертывание, стек протоколов (PHY, MAC, RLC, PDCP, RRC) и т. д. 5G NR Краткий справочный указатель >>
• Мини-слот 5G NR • Часть полосы пропускания 5G NR • БАЗОВЫЙ НАБОР 5G NR • Форматы 5G NR DCI • 5G NR UCI • Форматы слотов 5G NR • IE 5G NR RRC • 5G NR SSB, SS, PBCH • 5G NR PRACH • 5G NR PDCCH • 5G NR PUCCH • Опорные сигналы 5G NR • 5G NR m-Sequence • Золотая последовательность 5G NR • 5G NR Zadoff Chu Sequence • Физический уровень 5G NR • MAC-уровень 5G NR • Уровень 5G NR RLC • Уровень PDCP 5G NR

---

Руководства по беспроводным технологиям

В этом разделе рассматриваются учебные пособия по радиочастотам и беспроводным сетям. Он охватывает учебные пособия по таким темам, как сотовая связь, WLAN (11ac, 11ad), wimax, bluetooth, zigbee, zwave, LTE, DSP, GSM, GPRS, GPS, UMTS, CDMA, UWB, RFID, радар, VSAT, спутник, беспроводная сеть, волновод, антенна, фемтосота, тестирование и измерения, IoT и т. д. См. ИНДЕКС УЧЕБНЫХ ПОСОБИЙ >>

---

Учебное пособие по 5G — В этом учебном пособии по 5G также рассматриваются следующие подтемы, посвященные технологии 5G:
Учебник по основам 5G Диапазоны частот учебник по миллиметровым волнам Рамка волны 5G мм Зондирование канала миллиметровых волн 5G 4G против 5G Испытательное оборудование 5G Архитектура сети 5G Сетевые интерфейсы 5G NR звучание канала Типы каналов 5G FDD против TDD Нарезка сети 5G NR Что такое 5G NR Режимы развертывания 5G NR Что такое 5G ТФ

---

В этом учебнике по GSM рассматриваются основы GSM, сетевая архитектура, сетевые элементы, системные спецификации, приложения, Типы пакетов GSM, структура кадров GSM или иерархия кадров, логические каналы, физические каналы, Физический уровень GSM или обработка речи, вход в сеть мобильного телефона GSM или настройка вызова или процедура включения питания, Вызов MO, вызов MT, модуляция VAMOS, AMR, MSK, GMSK, физический уровень, стек протоколов, основы мобильного телефона, Планирование RF, нисходящая линия связи PS и восходящая линия связи PS.
➤Читать дальше.

LTE Tutorial , описывающий архитектуру системы LTE, включая основы LTE EUTRAN и LTE Evolved Packet Core (EPC). Он предоставляет ссылку на обзор системы LTE, радиоинтерфейс LTE, терминологию LTE, категории LTE UE, структуру кадра LTE, физический уровень LTE, Стек протоколов LTE, каналы LTE (логические, транспортные, физические), пропускная способность LTE, агрегация несущих LTE, Voice Over LTE, расширенный LTE, Поставщики LTE и LTE vs LTE advanced.➤Подробнее.

---

РЧ-технологии Материалы

На этой странице мира беспроводных радиочастот описывается пошаговое проектирование преобразователя частоты на примере повышающего преобразователя частоты 70 МГц в диапазон C. для микрополосковой платы с использованием дискретных радиочастотных компонентов, а именно. Смесители, гетеродин, MMIC, синтезатор, опорный генератор OCXO, амортизирующие прокладки. ➤Читать дальше.
➤ Проектирование и разработка радиочастотного приемопередатчика ➤Дизайн радиочастотного фильтра ➤Система VSAT ➤Типы и основы микрополосковых ➤Основы волновода

---

Секция испытаний и измерений

В этом разделе рассматриваются ресурсы по контролю и измерению, контрольно-измерительное оборудование для тестирования тестируемых устройств на основе Стандарты WLAN, WiMAX, Zigbee, Bluetooth, GSM, UMTS, LTE. ИНДЕКС испытаний и измерений >>
➤Система PXI для контрольно-измерительных приборов. ➤ Генерация и анализ сигналов ➤ Измерения физического уровня ➤ Тестирование устройства WiMAX на соответствие ➤ Тест на соответствие Zigbee ➤ Тест на соответствие LTE UE ➤ Тест на соответствие TD-SCDMA

---

Волоконно-оптические технологии

Волоконно-оптический компонент основы, включая детектор, оптический соединитель, изолятор, циркулятор, переключатели, усилитель, фильтр, эквалайзер, мультиплексор, разъемы, демультиплексор и т. д. Эти компоненты используются в оптоволоконной связи. ИНДЕКС оптических компонентов >>
➤Руководство по оптоволоконной связи ➤APS в SDH ➤Основы SONET ➤ Структура кадра SDH ➤ SONET против SDH

---

Поставщики беспроводных радиочастот, производители

Сайт RF Wireless World охватывает производителей и поставщиков различных радиочастотных компонентов, систем и подсистем для ярких приложений, см. ИНДЕКС поставщиков >>.

Поставщики ВЧ-компонентов, включая ВЧ-изолятор, ВЧ-циркулятор, ВЧ-смеситель, ВЧ-усилитель, ВЧ-адаптер, ВЧ-разъем, ВЧ-модулятор, ВЧ-трансивер, PLL, VCO, синтезатор, антенну, осциллятор, делитель мощности, сумматор мощности, фильтр, аттенюатор, диплексер, дуплексер, чип-резистор, чип-конденсатор, чип-индуктор, ответвитель, ЭМС, программное обеспечение RF Design, диэлектрический материал, диод и т. д. Поставщики радиочастотных компонентов >>
➤Базовая станция LTE ➤ РЧ-циркулятор ➤РЧ-изолятор ➤Кристаллический осциллятор

---

MATLAB, Labview, Embedded Исходные коды

Раздел исходного кода RF Wireless World охватывает коды, связанные с языками программирования MATLAB, VHDL, VERILOG и LABVIEW. Эти коды полезны для новичков в этих языках. СМОТРИТЕ ИНДЕКС ИСТОЧНИКОВ >>
➤ 3–8 код декодера VHDL ➤Скремблер-дескремблер Код MATLAB ➤32-битный код ALU Verilog ➤ T, D, JK, SR триггер коды labview

*Общая медицинская информация*

Сделайте эти пять простых вещей, чтобы помочь остановить коронавирус (COVID-19).
СДЕЛАЙТЕ ПЯТЬ
1. РУКИ: Мойте их часто
2. ЛОКОТЬ: Кашляйте в него
3. ЛИЦО: Не прикасайтесь к нему
4. НОГИ: Держитесь на расстоянии более 3 футов (1 м) друг от друга
5. ЧУВСТВУЙТЕ: Болен? Оставайтесь дома

Используйте технологию отслеживания контактов >> , следуйте рекомендациям по социальному дистанцированию >> и установить систему наблюдения за данными >> спасти сотни жизней. Использование концепции телемедицины стало очень популярным в таких стран, как США и Китай, чтобы остановить распространение COVID-19так как это заразное заболевание.

---

Радиочастотные калькуляторы и преобразователи

Раздел «Калькуляторы и преобразователи» охватывает ВЧ-калькуляторы, беспроводные калькуляторы, а также преобразователи единиц измерения. Они охватывают беспроводные технологии, такие как GSM, UMTS, LTE, 5G NR и т. д. СМ. КАЛЬКУЛЯТОРЫ Указатель >>.
➤ Калькулятор пропускной способности 5G NR ➤ 5G NR ARFCN и преобразование частоты ➤ Калькулятор скорости передачи данных LoRa ➤ LTE EARFCN для преобразования частоты ➤ Калькулятор антенны Yagi ➤ Калькулятор времени выборки 5G NR

---

IoT-Интернет вещей Беспроводные технологии

В разделе, посвященном IoT, рассматриваются беспроводные технологии Интернета вещей, такие как WLAN, WiMAX, Zigbee, Z-wave, UMTS, LTE, GSM, GPRS, THREAD, EnOcean, LoRa, SIGFOX, WHDI, Ethernet, 6LoWPAN, RF4CE, Bluetooth, Bluetooth с низким энергопотреблением (BLE), NFC, RFID, INSTEON, X10, KNX, ANT+, Wavenis, Dash7, HomePlug и другие.