Типовая схема включения диода шоттки. Что такое диод шоттки, его характеристики и способ проверки мультиметром
Сегодня тема нашего обзора — диод Шоттки. Тема познавательная и напечатана специально для начинающих радиолюбителей. В современных радиосхемах очень часто встречается термин — Диод «Шоттки», так давайте узнаем, что же он из себя представляет. Диод шоттки — это полупроводниковый диод выполненный на основе контакта металл-полупроводник. Назван в честь Вальтера Шоттки. Схематическое изображение диода шоттки похоже на обычный диод с некоторыми незначительными отличиями.
Вместо п-н перехода, в диодах шоттки в качестве барьера используют металл — полупроводник, в области этого перехода возникает потенциальный барьер — барьер шоттки, изменение высоты которого приводит к изменению протекания тока через прибор. Самая главная особенность диодов Шоттки — это низкий уровень падения прямого напряжения после перехода, отсутствие заряда обратного восстановления. На основе барьера Шоттки изготавливают в частности быстродействующие и ультрабыстрые диоды, они служат главным образом как СВЧ диоды различного назначения.
Структура диода: 1 — полупроводниковая подложка; 2 — эпитаксиальная плёнка; 3 — контакт металл — полупроводник; 4 — металлическая плёнка; 5 — внешний контакт.
Такой диод позволяет получать нужную высоту потенциального барьера, посредством выбора нужного металла, очень низкий уровень высокочастотных шумов, что дает возможность применить диод Шоттки в импульсных блоках питания и в цифровых аппаратурах. Диоды Шоттки применяют также как приемники излучения, модулятор света, нашли широкое применение в солнечных батареях. Среди недостатков данных типов диода стоит отметить чувствительность к обратным значениям тока и напряжения, из — за чего диод может перегреться и выйти из строя.
Работает в температурном диапазоне от — 65 до плюс 160 градусов по цельсию, допустимое обратное напряжение промышленных диодов Шоттки ограничено 250 вольт. Такая деталь сегодня стала незаменимым полупроводниковым прибором. Диоды Шоттки также выпускаются в SMD корпусах. Чаще всего они встречаются в стеклянном, пластмассовом и металлическом корпусе.
Автор — АКА.
Диод полупроводниковый, применяющий в принципе своей работы барьерный эффект, носит имя немецкого учёного, его описавшего, – Вальтера Шоттки.
Важно! Барьерный эффект – серьёзное влияние общего объемного заряда на развитие разряда в промежутке с резко неравномерным полем.
Дополнительная информация. Что такое диод – электронный элемент, обладающий неодинаковой возможностью проводить электрический ток, в зависимости от его направления.
Диод Шоттки: принцип работы
От классического вида вентиль Шоттки отличается тем, что основу его работы составляет пара полупроводник-металл. Зачастую эта пара упоминается как барьер Шоттки. Этот барьер, кроме схожей с p-n переходом способности проводить электричество в одну сторону, обладает несколькими полезными особенностями.
Арсенид галлия и кремний – основные поставщики материала для производства электронного элемента в промышленных условиях. В более редких случаях используют драгоценные химические элементы: платина, палладий и им подобные.
Его графическое условное выражение на электрических схемах не совпадает с классическими диодами. Маркировка электронных элементов похожа. Также встречаются двойные диоды в виде сборки.
Важно! Двойной диод – это пара диодов, совмещенных в общем объеме.
Сдвоенный диод с барьером Шоттки
У сдвоенных вентилей выходы катодов или анодов совмещены. Отсюда следует, что такое изделие обладает тремя концами. Сборки с общим катодом, например, работают там, где требуются импульсные блоки питания. Диоды Шоттки с общим анодом используются существенно реже.
Диоды находятся в едином корпусе и используют для их изготовления одну технологию производства, поэтому по набору своих параметров они как близнецы-братья. Температура работы у них тоже одинаковая, т.к. находятся в общем пространстве. Данное свойство значительно уменьшает необходимость их замены из-за потери работоспособности.
Самые важные отличительные свойства рассматриваемых вентилей – это незначительное прямое падение напряжения (до 0,4 В) в момент перехода и высокое время срабатывания.
Однако упомянутая величина падения напряжения обладает узким диапазоном прикладываемого напряжения – не более 60 В. И сама эта величина мала, что задаёт достаточно узкий спектр применения данных диодов. Если напряжение превысит указанную величину, барьерный эффект исчезает, и диод начинает работать в режиме обычного выпрямительного диода. Обратное напряжение для большинства из них не выходит за рамки 250 В, однако существуют образцы с величиной обратного напряжения 1,2 кВ.
При проектировании электрических схем проектировщики частенько на принципиальных схемах диод Шоттки не выделяют графически, однако в спецификации к заказу указывают на его использование, прописывая в типе. Поэтому при заказе оборудования на это нужно обращать пристальное внимание.
Из неудобств в работе с вентилями с барьером Шоттки необходимо отметить их чрезвычайную «нежность» и нетерпимость к малейшему, даже очень короткому по времени превышению номинала обратного напряжения. В этом случае они просто выходят из строя и больше не восстанавливаются, что, в сравнении с кремниевыми диодами, не идёт им на пользу, т.
к. последние обладают свойством самовосстановления, после чего могут продолжать работать в обычном режиме, не требуя замены. Также нельзя забывать, что обратный ток в них критически зависит от градуса перехода. При появлении значительного значения обратного тока, пробоя не избежать.
Повышенная рабочая частота вследствие незначительной емкости переходных процессов и короткого периода восстановления по причине серьёзного быстродействия – те положительные свойства, позволяющие использовать данные диоды, например, радиолюбителям. Также применяют их на частотах, достигающих нескольких сотен кГц, например, в импульсных выпрямителях. Большое количество произведённых диодов уходит для использования в микроэлектронике. Современный уровень развития науки и промышленности дозволяет использовать в процессе изготовления вентилей с барьером Шоттки нано технологии. Созданные таким образом вентили применяют для шунтирования транзисторов. Данное решение серьёзно увеличивает срабатывание последних.
Диоды Шоттки в источниках питания
В компьютерных блоках питания очень часто расположены вентили Шоттки. Пятивольтовое напряжение обеспечивает серьёзный ток в десятки ампер, что для низковольтных систем питания является рекордом. Для этих блоков питания и применяют вентили Шоттки. В основном, используются сдвоенные диоды с единым катодом. Ни один качественный современный питающий блок компьютеров не обходится без такой сборки.
Диагноз. «Перегоревший» питающий блок электронного устройства чаще всего означает необходимость замены сгоревшей сборки Шоттки. Причины неисправности всего две: увеличенный ток утечки и электрический пробой. При наступлении описанных состояний электрическое питание на компьютер перестаёт подаваться. Защитные механизмы сработали. Рассмотрим, как это происходит.
Напряжение на входе компьютера отсутствует на постоянной основе. Блок питания полностью заблокирован вшитой в компьютер защитой.
Бывает «непонятная» ситуация: вентилятор охлаждения то начинает работать, то опять характерный шум пропадает.
Это означает, что напряжение на входе компьютера (выходе питающего блока) то появляется, то исчезает. Т.е. защита отрабатывает периодические ошибки, но блокировать полностью источник не спешит. Появился неприятный запах, идущий от горячего блока? Диодный блок точно требует замены. Ещё один способ домашней диагностики: при большой нагрузке центрального процессора питающий блок отключился сам по себе. Это признак утечки.
После ремонта блока питания, связанного с заменой сдвоенных диодов Шоттки, необходимо «прозвонить» и транзисторы. При обратной процедуре диоды также требуют проверки. Особенно это правило актуально, если причиной ремонта стала утечка.
Проверка диодов Шоттки
Бытовой мультиметр хорошо справляется с задачей проверки любого вида диодов с барьером Шоттки. Способ проверки очень схож с проверкой рядового диода. Однако есть свои секреты. Электронный элемент с утечкой особенно тяжело поддаётся корректной проверке. Во-первых, диодную сборку необходимо извлечь из схемы.
«Утечка» диагностируется сложнее. Самый распространённый мультиметр для населения – dt-830, в большинстве случаев измерений в положении «диод» не увидит проблему. При переведении регулятора в положение «омметр» омическое сопротивление уйдёт в бесконечность. Также прибор не должен показывать наличие Омического сопротивления. В противном случае требуется замена.
Диоды Шоттки распространены в электрике и радиоэлектронике. Область их использования широкая, вплоть до приёмников альфа излучения и различных космических аппаратов.
Видео
Многие великие ученые исследовали свойства p-n перехода. Как вы уже догадались, это обычный диод, который можно увидеть в любой электронной схеме. На момент его изобретения это был элемент, который произвел настоящую революцию и изменил все представления о будущем электроники.
Также без внимания не оставалась и технология его изготовления. Появился диод Зеннера и Ганна. Еще был изобретен диод Шоттки,
обладающий интересными свойствами. Его использование в электронике не было таким сенсационным, как у его знаменитых “собратьев”. Особые свойства этого элемента ранее применялись в узкоспециализированных схемах и не находили широкого применения. Тем интереснее, что в последнее время диод Шоттки начал использоваться как основной элемент в импульсных источниках питания. Он работает практически во всех электронных бытовых приборох: телевизорах, магнитофонах, персональных компьютерах, ноутбуках и т.д.
Особые свойства прибора проявляются в низком падении напряжения на р-n переходе. Оно не превышает 0,4 Вольта. То есть по этому параметру он максимально приближен к идеальному элементу, который используется в расчетах. Правда, при напряжении более 50 вольт эти свойства пропадают. Но тем не менее, диод Шоттки стал широко использоваться в схемах с Питание таких схем не превышало 15 Вольт постоянного напряжения, что позволяло в полной мере воспользоваться свойствами этого прибора.
Он мог стоять в цепи обратной связи в качестве ограничительного элемента или участвовать в работе регуляторов.
Кроме такого немаловажного свойства, как на p-n переходе, диод Шоттки обладает небольшой емкостью. Это позволяет ему работать в высокочастотных схемах. Практически “идеальные” свойства этого элемента не искажают сигнал высокой частоты. Именно поэтому его стали ставить в импульсные блоки питания, устройства связи и регуляторы.
Но кроме положительных качеств необходимо отметить и недостатки. Диоды Шоттки очень чувствительны даже к кратковременному превышению обратного напряжения от допустимого значения. Это приводит к выходу элемента из строя. В отличие от своих кремниевых “собратьев” он не восстанавливается. Тепловой пробой приводит либо к появлениям токов утечки, либо к “превращению” прибора в проводник.
Первая неисправность приведет к нестабильной работе всего электронного устройства. Ее достаточно сложно найти и устранить. Что касается теплового пробоя, то, например, в это приведет к срабатыванию защиты от После замены неисправного элемента блок питания будет нормально работать.
Современная промышленность выпускает достаточно мощные диоды Шоттки. Импульсный ток в таких приборах может достигать 1,2 кА. Постоянный рабочий ток в некоторых типах доходит до 120 А. Такие приборы обладают широким токовым диапазоном и неплохими эксплуатационными характеристиками. Они с успехом применяются в бытовых приборах и промышленной электронике.
Диод Шоттки еще одна разновидность типичного полупроводникового диода, его отличительная особенность это малое падение напряжения при прямом включении. Название свое он получил в честь немецкого физика изобретателя Вальтера Шоттки. В этих диодах в роли потенциального барьера применяется переход металл-полупроводник, а не p-n переход. Допустимое обратное напряжение диодов Шоттки обычно около 1200 вольт, например CSD05120 и его аналоги, на практике они используются в низковольтных цепях при обратном напряжении до нескольких десятков вольт.
На принципиальных схемах они обозначается почти как диод, мотри рисунок выше, но с небольшими графическими отличиями, кроме того достаточно часто попадаются сдвоенные диоды-шоттки.
Сдвоенный диод Шоттки – это два отдельных элемента собранных в одном общем корпусе причем выводы катодов или анодов этих компонентов объединены. Поэтому сдвоенный диод, обычно трех выводной. В импульсных и компьютерных блоках питания можно достаточно часто увидеть сдвоенные диоды Шоттки с общим катодом.
Так как оба диода размещены в едином корпусе и собраны при одинаковом технологическом процессе, то их технические параметры почти идентичны. При подобном размещение в одном корпусе, во время работе они будут находится в одном температурном режиме, а это один из главный факторов увеличения надежность работы устройства в целом.
Достоинства
Падение напряжения на диоде при прямом включении всего 0,2-0,4 вольт, в то время, как на типовых кремниевых диодах, этот параметр составляет 0,6-0,7 вольта. Такое низкое падение напряжения на полупроводнике, при прямом включении, свойственно только диодам Шоттки с обратным напряжением максимум десятки вольт, но в случае повышения уровня приложенного напряжения, падение напряжения на диоде Шоттки уже сопоставимо с кремниевым диодом, что достаточно сильно ограничивает использование диодов Шоттки в современной электронике.
Теоретически любой диод Шоттки может обладает малой емкостью барьера. Отсутствие в явном виде классического p-n перехода позволяет существенно увеличить рабочую частоту прибора. Этот параметр нашел широкое применение в производстве интегральных микросхем, где диодами Шоттки шунтируют переходы транзисторов, используемых в роле логических элементов. В силовой электронике важен другой параметр диодов Шоттки, а именно, низкое время восстановления дает возможность использовать силовые выпрямители на частоты от сотни кГц и выше. Например, радиокомпонент MBR4015 (на 15 В и 40 А), используется для выпрямления ВЧ напряжения, а его время восстановления всего 10 кВ/мкс.
Благодаря указанным выше положительным свойствам, выпрямители построенные на диодах Шоттки отличаются от выпрямителей на стандартных диодах более низким уровнем помех, поэтому их применяют в аналоговых вторичных блоках питания.
Минусы
В случае краткосрочного превышении допустимого уровня обратного напряжения диод Шоттки выходит из строя, в отличие от типовых кремниевых диодов, которые просто перейдут в режим обратимого пробоя, при условии, что рассеиваемая мощность кристалла не выше допустимых значений, а после снижения напряжения диод полностью восстанавливает свои характеристики.
Диодам Шоттки свойственны более высокие значения обратных токов, увеличивающиеся с ростом температуры кристалла и в случае неудовлетворительных условий работы теплоотвода при работе с высокими токами приводят к тепловому пробою радиокомпонента.
Диоды Шоттки, как я уже отметил выше, активно используются в компьютерных блоках питания и импульсных стабилизаторах напряжения. Они используются в низковольтных и сильноточных частях схемы компьютерных ИБП на + 3,3 вольта и + 5,0 вольт. Чаще всего применяются сдвоенные диоды с общим катодом. Именно использование сдвоенных диодов считаться признаком высококачественного .
Сгоревший диод Шоттки одна из наиболее типовых неисправностей при . У диода может быть два нерабочих состояния: электрический пробой и утечка на корпус. При любом из этих состояний ИБП блокируется благодаря встроенной схеме защиты.
В случае электрического пробоя все вторичные напряжения в блоке питания отсутствуют. Во случае утечки вентилятор компьютерного БП может «подёргиваться» и на выходе могут появляются пульсации выходного напряжения, периодически пропадающие.
То есть модуль защиты периодически срабатывает, но полной блокировки не происходит. Диоды Шоттки 100% сгорели, если радиатор, на котором они закреплены, очень теплый или сильно пованивает горелым от них.
Следует сказать пару слов о том, что при ремонте ИБП после замены диодов, особенно с подозрением на утечку на корпус, следует прозвонить все силовые транзисторы работающие в ключевом режиме. А также в случае замены ключевых транзисторов проверка диодов является обязательной и строго необходимой.
Методика проверки диода Шоттки такая же, как и стандартного типового диода. Но и тут есть небольшие отличия. Очень трудно проверить диод этого типа уже впаянный в схему. Поэтому, сборку или отдельный элемент необходимо сначала демонтировать из схемы для проверки. Достаточно просто можно определить полностью пробитый элемент. На всех пределах измерения сопротивления, мультиметр отобразит в обе стороны бесконечно низкое сопротивление или короткое замыкание.
Сложнее проверить с подозрением на утечку.
Если проводить проверку типичным мультиметром, например DT-830 в режиме «диода» то мы увидим исправный компонент. Однако если сделать измерение в режиме омметра, то обратное сопротивление на пределе «20 кОм» определяется как бесконечно огромное (1). Если же элемент показывает какое-то сопротивление, например 5 кОм, то этот диод лучше считать подозрительный и заменить на точно работоспособный. Иногда лучше сразу заменить диодов Шоттки по шинам +3,3V и +5,0V в компьютерном ИБП.
Их иногда используют в приемники альфа и бета излучения (дозиметрах), фиксаторах нейтронного излучения, а кроме того на барьерных переходах Шоттки собирают панели солнечных батарей которые питают электроэнергией космические аппараты бороздящие просторы нашей необъятной вселенной.
Диод Шоттки – это полупроводниковый электрический выпрямительный элемент, где в качестве барьера используется переход металл-полупроводник. В результате приобретаются полезные свойства: высокое быстродействие и малое падение напряжения в прямом направлении.
Из истории открытия диодов Шоттки
Выпрямительные свойства перехода металл-полупроводник впервые замечены в 1874 году Фердинандом Брауном на примере сульфидов. Пропуская ток в прямом и обратном направлении, он отметил разницу в 30%, что в корне противоречило известному закону Ома. Браун не смог объяснить происходящего, но, продолжив исследования, установил, что и сопротивление участка пропорционально протекающему току. Что также выглядело необычно.
Опыты повторились физиками. К примеру, Вернер Сименс отметил похожие свойства селена. Браун установил, что свойства конструкции проявляются наиболее ярко при небольшом размере контактов, приложенных к кристаллу сульфида. Исследователь применял:
- подпружиненную проволоку с давлением 1 кг;
- ртутный контакт;
- металлизированную медью площадку.
Так на свет появился точечный диод, в 1900 году помешавший нашему соотечественнику Попову взять патент на детектор для радио. В собственных работах Браун излагает исследования марганцевой руды (псиломелана).
Прижав контакты к кристаллу струбциной и изолировав губки от токонесущей части, учёный получил превосходные результаты, но применения эффекту в то время не нашлось. Описав, необычные свойства сульфида меди, Фердинанд положил начало твердотельной электронике.
За Брауна практическое применение нашли единомышленники. Профессор Джагдиш Чандра Бос сообщил 27 апреля 1899 года о создании первого детектора-приёмника для работы в паре с радиопередатчиком. Он использовал галенит (оксид свинца) в паре с простым проводом и поймал волны миллиметрового диапазона. В 1901 году запатентовал своё детище. Не исключено, что под влиянием слухов о Попове. Детектор Боса использован в первой трансатлантической радиопередаче Маркони. Аналогичного рода устройства на кристалле кремния запатентовал в 1906 году Гринлиф Уиттер Пиккард.
В своей речи на вручении Нобелевской премии в 1909 году Браун отметил, что не понимает принципов открытого им явления, зато обнаружил целый ряд материалов, проявляющих новые свойства.
Это уже упомянутый выше галенит, пирит, пиролюзит, тетраэдрит и ряд прочих. Перечисленные материалы привлекли внимание по простой причине: проводили электрический ток, хотя считались соединениями элементов таблицы Менделеева. Прежде подобные свойства считались прерогативой простых металлов.
Наконец, в 1926 году уже появились первые транзисторы с барьером Шоттки, а теорию под явление подвёл Уильям Брэдфорд Шокли в 1939 году. Тогда же Невилл Франсис Мот объяснил явления, происходящие в на стыке двух материалов, вычислив ток диффузии и дрейфа основных носителей заряда. Вальтер Шоттки дополнил теорию, заменив линейное электрическое поле затухающим и добавив представление о донорах ионов, расположенных в приповерхностном слое полупроводника. Объёмный заряд на границе раздела под слоем металла назвали именем учёного.
Схожие попытки подведения теории под имеющийся факт предпринимал Давыдов в 1939 году, но неправильно дал лимитирующие факторы для тока и допустил прочие ошибки. Самые правильные выводы сделал Ханс Альбрехт Бете в 1942 году, увязавший ток с термоэлектронной эмиссией носителей сквозь потенциальный барьер на границе двух материалов.
Таким образом, современное название явления и диодов должно бы носить имя последнего учёного, теория Шоттки обнаруживала изъяны.
Теоретические исследования упираются в сложность измерения работы выхода электронов из материала в вакуум. Даже для химически инертного и стабильного металла золота определённые показания разнятся от 4 до 4,92 эВ. При высокой степени вакуума, в отсутствие ртути от насоса или масляной плёнки, получаются значения в 5,2 эВ. С развитием технологии в будущем предвидятся значения точнее. Иным вариантом решения станет использование сведений об электроотрицательности материалов для правильного предсказания событий на границе перехода. Эти величины (по шкале Поллинга) известны с точностью до 0,1 эВ. Из сказанного понятно: сегодня правильно предсказать высоту барьера по указанным методикам и, следовательно, выпрямительные свойства диодов Шоттки не представляется возможным.
Лучшие способы определения высоты барьера Шоттки
Высоту допустимо определить по известной формуле (см.
рис). Где С – коэффициент, слабо зависящий от температуры. Зависимость от приложенного напряжения Va, несмотря на сложную форму считается почти линейной. Угол наклона графика составляет q/ kT. Высоту барьера определяют по графику зависимости lnJ от 1/Т при фиксированном напряжении. Расчёт ведётся по углу наклона.
Альтернативный метод состоит в облучении перехода металл-полупроводник светом. Используются способы:
- Свет проходит через толщу полупроводника.
- Свет падает прямо на чувствительную площадку фотоэлемента.
Если энергия фотона укладывается в промежуток энергий между запрещённой зоной полупроводника и высотой барьера, наблюдается эмиссия электронов из металла. Когда параметр выше обоих указанных величин, выходной ток резко возрастает, что легко заметно на установке для эксперимента. Указанный метод позволяет установить, что работы выхода для одинакового полупроводника, с разными типами типами проводимости (n и p), в сумме дают ширину запрещённой зоны материала.
Новым методом для определения высоты барьера Шоттки служит измерение ёмкости перехода в зависимости от приложенного обратного напряжения. График показывает вид прямой, пересекающей ось абсцисс в точке, характеризующей искомую величину. Результат экспериментов сильно зависит от качества подготовки поверхности. Изучение технологических методов обработки показывает, что травление в плавиковой кислоте оставляет на образце из кремния слой оксидной плёнки толщиной 10 — 20 ангстрем.
Неизменно отмечается эффект старения. Меньше характерен для диодов Шоттки, образованных путём скола кристалла. Высоты барьеров отличаются для конкретного материала, в отдельных случаях сильно зависят от электроотрицательности металлов. Для арсенида галлия фактор почти не проявляется, в случае с сульфидом цинка играет решающую роль. Зато в последнем случае слабое действие оказывает качество подготовки поверхности, для GaAs это крайне важно. Сульфид кадмия находится в промежуточном положении относительно указанных материалов.
При исследовании оказалось, что большинство полупроводников ведёт себя подобно GaAs, включая кремний. Мид объяснил это тем, что на поверхности материала образуется ряд формаций, где энергия электронов лежит в области трети запрещённой зоны от зоны валентности. В результате при контакте с металлом уровень Ферми в последнем стремится занять схожее положение. История повторяется с любым проводником. Одновременно высота барьера становится разницей между уровнем Ферми и краем зоны проводимости в полупроводнике.
Сильное влияние электроотрицательности металла наблюдается в материалах с ярко выраженными ионными связями. Это прежде всего четырёхвалентный оксид кремния и сульфид цинка. Объясняется указанный факт отсутствием формаций, влияющих на уровень Ферми в металле. В заключение добавим, что исчерпывающей теории по поводу рассматриваемого вопроса сегодня не создано.
Преимущества диодов Шоттки
Не секрет, что диоды Шоттки служат выпрямителями на выходе импульсных блоков питания.
Производители упирают на то, что потери мощности и нагрев в этом случае намного ниже. Установлено, что падение напряжения при прямом включении на диоде Шоттки меньше в 1,5 – 2 раза, нежели в любом типе выпрямителей. Попробуем объяснить причину.
Рассмотрим работу обычного p-n-перехода. При контакте материалов с двумя разными типами проводимости начинается диффузия основных носителей за границу контакта, где они уже не основные. В физике это называется запирающим слоем. Если на n-область подать положительный потенциал, основные носители электроны моментально притянутся в выводу. Тогда запирающий слой расширится, ток не течёт. При прямом включении основные носители, напротив, наступают на запирающий слой, где активно с ним рекомбинируют. Переход открывается, течёт ток.
Выходит, ни открыть, ни закрыть простой диод мгновенно не получится. Идут процессы образования и ликвидация запирающего слоя, требующие времени. Диод Шоттки ведёт себя чуть по-иному. Приложенное прямое напряжение открывает переход, но инжекции дырок в n-полупроводник практически не происходит, барьер для них велик, в металле таких носителей мало.
При обратном включении в сильно легированных полупроводниках способен течь туннельный ток.
Читатели, ознакомленные с темой Светодиодное освещение, уже в курсе, что первоначально в 1907 году Генри Джозеф Раунд сделал открытие на кристаллическом детекторе. Это диод Шоттки в первом приближении: граница металла и карбида кремния. Разница в том, что сегодня используют полупроводник n-типа и алюминий.
Свойства перехода зависят от применяемых материалов и от геометрических размеров. Объёмный заряд в рассматриваемом случае меньше, нежели при контакте двух полупроводников разного типа, значит, время переключения значительно снижается. В типичном случае укладывается в диапазон от сотен пс до десятков нс. Для обычных диодов минимум на порядок выше. В теории это выглядит как отсутствие повышения уровня барьера при приложенном обратном напряжении. Легко объяснить и малое падение напряжения тем, что часть перехода составлена чистым проводником. Актуально для приборов, рассчитанных на сравнительно низкие напряжения в десятки вольт.
Сообразно свойствам диодов Шоттки они находят широкое применение в импульсных блоках питания для бытовой техники. Это позволяет снизить потери, улучшить тепловой режим работы выпрямителей. Малая площадь перехода обусловливает низкие напряжения пробоя, что слегка компенсируется увеличением площади металлизации на кристалле, охватывающей часть изолированной оксидом кремния области. Эта площадь, напоминающая конденсатор, при обратном включении диода обедняет прилегающие слои основными носителями заряда, значительно улучшая показатели.
Благодаря быстродействию диоды Шоттки активно применяются в интегральных схемах, нацеленных на использование высоких частот — рабочих и частот синхронизации.
мир электроники — Диод Шоттки
материалы в категории
Общие понятия и устройство диода Шоттки
Такой элемент как диод Шоттки хотя и был изобретен достаточно давно но в обиходе радиолюбителей появился сравнительно недавно и обусловлено это стало тем что диод Шоттки имеет два очень важных и полезных свойства: во-первых очень большое быстродействие и во-вторых малое падение прямого напряжения на переходе.
Раньше эти два фактора особого значения не имели но в современной аппаратуре, работающей на более высоких частотах чем ранее, диод Шотки просто незаменим.
Давайте рассмотрим устройство диода Шоттки (его еще называют диод с барьером Шоттки).
Самое интересное в диоде Шоттки то что в нем нету p-n перехода (!). Вместо него сделан переход- металл-полупроводник (смотрим картинку)
Обозначения на рисунке: 1- подложка из полупроводника, 2- эпитаксиальная плёнка; 3 — контакт металл — полупроводник; 4 — металлическая плёнка; 5 — внешний контакт.
При прохождении электрического тока через такой переход избыток электронов будет распределяться по приконтактной области металлического вывода создавая своего рода барьер (его назвали барьер Шоттки) и за счет этого образуются выпрямительные свойства. Причем высоту барьера можно еще и изменять меняя тем самым свойства диода.
Обозначение диода Шоттки на схеме
На схемах диод Шоттки обозначается вот так:
Как проверить диод Шоттки
Как уже упоминалось выше диод Шоттки имеет малое падение напряжения на переходе: В то время, как обычные кремниевые диоды имеют прямое падение напряжения около 0,6—0,7V, германиевые около 0,4V, у диода Шоотки и того меньше- около 0,2V.
А так как мультиметр при проверке показывает не что иное как падение напряжения на переходе то и показания будет малы: если при проверке обычных диодов показания мультиметра будут около 300…400 для германиевых и 450…650 для кремниевых диодов, то при проверке диода Шоттки мультиметр покажет 100…150.
Недостатки диода Шоттки
Вот вроде всем диод Шоттки хорош: и при ВЧ токах работает и обратной емкости не имеет и падение напряжение на нем минимальное, но все-же при всех своих прелестях у диода Шоттки есть и недостатки:
При кратковременном превышении максимального обратного напряжения диод Шоттки необратимо выходит из строя (КЗ — короткое замыкание), в отличие от обычных кремниевых p-n диодов, которые переходят в режим обратимого пробоя, и, при условии непревышения рассеиваемой на диоде максимальной мощности после падения напряжения, диод полностью восстанавливает свои свойства.
Диоды Шоттки характеризуются повышенными (относительно обычных кремниевых p-n диодов) обратными токами, возрастающими с ростом температуры кристалла.
Для 30CPQ150 обратный ток при максимальном обратном напряжении изменяется от 0,12 мА при +25 °C до 6,0 мА при +125 °C. У низковольтных диодов в корпусах ТО220 обратный ток может превышать сотни миллиампер (MBR4015 — до 600 мА при +125 °C). При неудовлетворительных условиях теплоотвода положительная обратная связь по теплу в диоде Шоттки приводит к его катастрофическому перегреву.
Как выглядит диод Шоттки? Да как и самый обычный диод и определить его можно лишь по маркировке да по схемному обозначению
Все, что вам нужно знать о диоде Шоттки
Диод Шоттки — это электрический компонент, широко известный как барьерный диод. Он широко используется в качестве смесителя, в радиочастотных приложениях и в силовых приложениях в качестве выпрямителя. Это диод, который работает при очень низком напряжении. По сравнению с диодами с PN-переходом падение мощности меньше. В честь физика Шоттки был назван диод Шоттки. Диод с горячими носителями, диод с горячими электронами или даже диод с поверхностным барьером — все это термины, которые использовались для его описания.
В этой статье объясняется, что такое диод Шоттки, как он изготавливается, для чего используется и как выглядит.
Содержание
Что такое диод Шоттки
Полупроводник n-типа и полупроводник p-типа используются для формирования p-n перехода в обычном диоде с p-n переходом. Переход образуется между полупроводником p-типа и n-типа при соединении. Перекресток P-N — это название, данное этому перекрестку.
Такие металлы, как алюминий или платина, заменяют полупроводник P-типа в диодах Шоттки. Вальтер Х. Шоттки, немецкий физик, вдохновил на создание диода Шоттки.
Диод с барьером Шоттки, диод с поверхностным барьером, устройство с основными носителями, диод с горячими электронами или диод с горячими носителями — все эти термины используются для описания диода Шоттки. В радиочастотных (РЧ) приложениях обычно используются диоды Шоттки.
Соединение образуется, когда алюминий или металл платины комбинируются с полупроводником N-типа. Переход металл-полупроводник, или переход M-S, является типом соединения.
Барьер Шоттки представляет собой барьер или обедненный слой, создаваемый переходом металл-полупроводник между металлом и полупроводником n-типа.
Диод Шоттки значительно быстрее, чем диод с p-n переходом, при включении и выключении. Кроме того, по сравнению с диодом с p-n переходом, диод Шоттки создает меньше нежелательных шумов. Две особенности диода Шоттки идеально подходят для высокоскоростных силовых цепей переключения.
Ток течет в прямом направлении, когда на диод Шоттки подается достаточное напряжение. Небольшая потеря напряжения происходит на клеммах диода Шоттки в результате протекания этого тока. Падение напряжения является термином для этой потери напряжения.
Падение напряжения на кремниевом диоде составляет от 0,6 до 0,7 В, а на диоде Шоттки — от 0,2 до 0,3 В. Количество напряжения, потраченного впустую на включение диода, известно как потеря напряжения или падение напряжения.
При включении кремниевого диода расходуется от 0,6 до 0,7 вольт, тогда как при включении диода Шоттки теряется от 0,2 до 0,3 вольт.
В результате для работы диода Шоттки требуется меньшее напряжение.
Для включения диода Шоттки требуется то же напряжение, что и для германиевого диода. Однако германиевые диоды используются редко, так как их скорость переключения намного ниже, чем у диодов Шоттки.
Конструкция диода Шоттки
Он состоит из одностороннего соединения металла и полупроводников. Золото, серебро, молибден, вольфрам и платина входят в число используемых металлов. Обычно используется полупроводник N-типа, в состав которого входит галлий. Для низкочастотной работы используется кремний.
Падение температуры напрямую связано с диодами Шоттки. Концентрация температурного легирования уменьшается и увеличивается в полупроводниках N-типа. Барьер Шоттки представляет собой обедненный слой, который образуется между переходами полупроводник-металл.
Потенциально-энергетический барьер — это название этого типа барьера. Выпрямляющие и невыпрямляющие барьеры Шоттки — это два типа барьеров Шоттки.
Барьер Шоттки возникает при столкновении металла и слаболегированного полупроводника. Когда сильно легированный полупроводник вступает в контакт с металлом в определенном порядке, он создает невыпрямляющий барьер.
При увеличении легирования полупроводников ширина обедненного слоя увеличивается. Когда ширина туннеля сужается, носители заряда проходят через туннель и достигают обедненного слоя. Переход перестает функционировать как выпрямитель при повышении уровня легирования и становится омическим контактом.
Электроны, накапливающиеся на стороне полупроводника, будут иметь более низкий энергетический уровень, чем электроны в области металла в несмещенных условиях. Из-за этого электроны не могут пройти через барьер Шоттки. Когда электрон на N-стороне смещен в прямом направлении, он получает больше энергии, чтобы пройти барьер перехода и войти в металл. Из-за этого электроны также известны как горячие носители. В результате диод известен как диод с горячим носителем.
Символ диода Шоттки
Символ диода Шоттки показан на схеме ниже.
Металл является анодом, а полупроводник n-типа является катодом в диоде Шоттки.
Соединение металл-полупроводник (M-S)
Соединение металл-полупроводник (M-S) образуется, когда металл соединяется с полупроводником n-типа. Переход M-S — это термин, который относится к переходу металл-полупроводник.
Существуют невыпрямляющие или выпрямляющие соединения металл-полупроводник. Омический контакт представляет собой невыпрямляющее соединение металл-полупроводник. Неомический контакт относится к выпрямляющему переходу металл-полупроводник.
Что такое барьер Шоттки?
Барьер Шоттки представляет собой обедненный слой, образующийся на стыке металла и полупроводника n-типа. В общих чертах, барьер Шоттки — это барьер потенциальной энергии, создаваемый на переходе металл-полупроводник. Более того, чтобы электроны могли протекать через диод, они должны преодолеть барьер.
- Выпрямляющий переход металл-полупроводник образует барьер Шоттки.
- Диод Шоттки построен с использованием этого выпрямляющего барьера Шоттки.
- Невыпрямляющий переход металл-полупроводник образует невыпрямляющий барьер Шоттки.
- Высота барьера Шоттки является одной из основных характеристик барьера Шоттки. Значение этой высоты барьера определяется комбинацией полупроводника и металла.
Высота барьера Шоттки омического контакта (невыпрямляющего барьера) очень мала, тогда как высота неомического контакта (выпрямляющего барьера) довольно высока. Высота барьера недостаточна для образования обедненной области в невыпрямляющемся барьере Шоттки. В результате в диоде с омическим контактом область обеднения минимальна или отсутствует.
С другой стороны, в случае выпрямляющего барьера Шоттки высота барьера достаточна для образования обедненной области. В результате неомический контактный диод имеет обедненную область. По сравнению с омическим контактом невыпрямляющий переход металл-полупроводник (омический контакт) имеет очень низкое сопротивление электрическому току.
Тем не менее, выпрямительный переход металл-полупроводник имеет очень высокое сопротивление электрическому току.
При контакте металла со слаболегированным полупроводником создается выпрямляющий барьер Шоттки; однако, когда металл вступает в контакт с сильно легированным полупроводником, возникает невыпрямляющий барьер Шоттки. Кривая вольтамперной характеристики (ВАХ) омического контакта является линейной, тогда как кривая ВАХ (ВАХ) неомического контакта нелинейна.
Диаграмма энергетических зон диода Шоттки
На рисунке ниже показана диаграмма энергетических зон полупроводника N-типа и металла.
Энергетический уровень электронов вне материала обозначается как уровень вакуума. Количество энергии, необходимое для переноса электрона с уровня Ферми (EF) на уровень вакуума (V) (E0), определяется как работа выхода.
Рабочие функции металлов и полупроводников не совпадают. Работа выхода металла выше работы выхода полупроводника. В результате электроны полупроводника n-типа имеют более высокую потенциальную энергию, чем электроны металла.
Энергетические уровни металлов и полупроводников не совпадают. Уровни Ферми полупроводников N-типа выше уровней Ферми металлов. Мы знаем, что электроны с более высокими энергиями имеют большую потенциальную энергию, чем электроны с более низкими энергиями. В результате электроны в полупроводнике N-типа имеют более высокую потенциальную энергию, чем в металле.
Как работает диод Шоттки?
Несмещенный диод Шоттки
Когда металл соединен с полупроводником n-типа, электроны зоны проводимости полупроводника n-типа (свободные электроны) перемещаются из полупроводника n-типа в металл, устанавливая состояние равновесия. Обратите внимание, положительный ион образуется, когда электрон теряется из атома электрона. Кроме того, если атом приобретает дополнительный электрон, он автоматически становится отрицательным ионом.
Атомы в металле получат дополнительные электроны от электронов зоны проводимости или свободных электронов, пересекающих соединение.
В результате атомы на металлическом стыке приобретают электроны, а атомы на n-стороне стыка их теряют.
Положительные ионы образуются, когда атомы теряют электроны на n-стороне соединения, а отрицательные ионы образуются, когда атомы получают дополнительные электроны на металлическом соединении. В результате положительные ионы образуются на n-стороннем стыке, а отрицательные ионы образуются на металлическом стыке. Эти положительные и отрицательные ионы представляют собой зону истощения.
Ширина, по которой эти электроны втекают в металл, пренебрежимо мала по сравнению с шириной внутри полупроводника n-типа, поскольку металл обладает морем свободных электронов. В результате встроенный потенциал или встроенное напряжение в основном находится внутри полупроводников n-типа. Когда электроны зоны проводимости полупроводника n-типа пытаются проникнуть в металл, они сталкиваются со встроенным потенциальным барьером.
Освободившимся электронам потребуется больше энергии, чем встроенное напряжение, чтобы преодолеть этот барьер.
Лишь несколько электронов переходят из полупроводника n-типа в металл в несмещенном диоде Шоттки. Встроенное напряжение предотвращает дальнейший перенос электронов из зоны проводимости полупроводника в металл. Искривление энергетических зон вблизи контакта происходит при переносе свободных электронов из полупроводника n-типа в металл.
Диод Шоттки с прямым смещением
Диод Шоттки смещен в прямом направлении, если отрицательная клемма батареи подключена к металлу, а отрицательная клемма батареи подключена к полупроводнику n-типа. Когда на диод Шоттки подается прямое напряжение смещения, в полупроводнике и металле n-типа образуется много свободных электронов. Однако до тех пор, пока приложенное напряжение не превышает 0,2 вольта, свободные электроны в полупроводниках n-типа и металлах не могут шунтировать переход.
Если используемое напряжение равно 0,2 вольта, то свободные электроны накапливают достаточно энергии, чтобы преодолеть встроенное напряжение обедненной области.
В результате диод Шоттки начинает проводить электрический ток. Область истощения становится чрезвычайно узкой и в конечном итоге исчезает, если приложенное напряжение многократно повышается.
Диод Шоттки с обратным смещением
Диод Шоттки смещен в обратном направлении, если отрицательная клемма батареи подключена к металлу, а положительная клемма батареи подключена к полупроводнику n-типа.
Ширина обеднения увеличивается, когда на диод Шоттки подается обратное напряжение смещения. В результате электрический ток полностью прекращается. Однако номинальный ток утечки протекает из-за термически стимулированных электронов в металле.
Из-за слабого барьера электрический ток постепенно увеличивается по мере увеличения напряжения обратного смещения. Внезапное увеличение электрического тока происходит при сильном повышении напряжения обратного смещения. Область обеднения выходит из строя из-за резкого увеличения электрического тока, что может необратимо повредить устройство.
ВАХ диода Шоттки
На приведенной ниже диаграмме представлены ВАХ (напряжение-ток) диода Шоттки. Вертикальная линия на приведенной ниже диаграмме показывает ток, протекающий через диод Шоттки, а горизонтальная линия представляет собой напряжение на диоде Шоттки.
Диоды Шоттки имеют V-I свойства, которые почти идентичны диодам с P-N переходом. Однако по сравнению с диодом с PN-переходом прямое падение напряжения на диоде Шоттки минимально.
Диоды Шоттки имеют прямое падение напряжения от 0,2 до 0,3 В, тогда как кремниевые диоды с PN-переходом имеют прямое падение напряжения от 0,6 до 0,7 В.
Электрический ток протекает через диод Шоттки, когда напряжение прямого смещения превышает 0,2 или 0,3 вольта.
Обратный ток насыщения в диоде Шоттки возникает при очень низком напряжении по сравнению с кремниевым диодом.
Применение диода Шоттки
Благодаря своим уникальным свойствам диоды Шоттки нашли несколько применений в электронной промышленности, включая диодные выпрямители.
Ниже приведены распространенные приложения.
Радиочастотный смеситель и детекторный диод
Диод Шоттки имеет радиочастотные функции благодаря высокой скорости переключения и максимальной частотной емкости. Диоды с барьером Шоттки используются в высокоэффективных диодных кольцевых смесителях.
Силовой выпрямитель
Диоды с барьером Шоттки также могут использоваться в качестве мощных выпрямителей. Высокая плотность тока и низкое прямое падение напряжения указывают на то, что мощность теряется меньше, чем в обычных диодах с PN-переходом.
Силовые цепи ИЛИ
Этот диод может оказаться полезным, когда для управления нагрузкой используются два разных источника питания, например, в аккумуляторе. Питание от источника не должно смешиваться с другими источниками.
Применение солнечных элементов
Как мы все знаем, солнечные элементы часто подключаются к перезаряжаемым батареям, чаще всего к свинцово-кислотным батареям, потому что электричество доступно почти все время.
Диод был бы необходим для пропорционального расположения солнечных элементов, потому что солнечные элементы не поддерживали бы приложенный заряд в обратном направлении.
Заключение
Благодаря своим характеристикам диоды Шоттки используются в электронной промышленности для различных применений в диодных выпрямителях. Они занимаются приложениями ограничения напряжения, чтобы предотвратить насыщение транзисторов. Поскольку цифровые устройства требуют быстрого переключения, он используется как TTL Шоттки. Поскольку скорость переключения диодов определяет производительность цифровых компьютеров, диод Шоттки является важным компонентом.
Наконец, для получения более подробной информации о диоде Шоттки или других электрических компонентах мы в ICRFQ готовы помочь. Свяжитесь с нами сегодня; Мы являемся лучшим производителем электрических компонентов в Китае.
Если вы хотите найти больше дистрибьюторов электронных компонентов, ознакомьтесь со следующими статьями:
Дистрибьюторы электронных компонентов в США
Дистрибьюторы электронных компонентов в Великобритании
Дистрибьюторы электронных компонентов в Сингапуре
Дистрибьюторы электронных компонентов в Малайзии
Дистрибьюторы электронных компонентов во Вьетнаме
Дистрибьюторы электронных компонентов в Южной Корее
Дистрибьюторы электронных компонентов в Тайване
Дистрибьюторы электронных компонентов в Гонконге
Диод Шоттки
Сегодня я собираюсь дать вам подробный обзор диода Шоттки.
Этот блог является постоянным блогом серии Диоды, поэтому, если вы хотите прочитать о любых других диодах или основных диодах, вы можете посетить наш веб-сайт . В этом блоге мы обсудим определение, символ, конструкцию, IV-характеристики диода Шоттки, преимущества диода Шоттки, как выбрать идеальный диод Шоттки, функции диода Шоттки, приложения, номер модели диода Шоттки с их применением и скоро.
Диод Шоттки
Диод Шоттки представляет собой тип полупроводникового диода, который, как и любой другой диод-переходник, может использоваться в различных приложениях формирования сигнала, переключения и выпрямления, а также в логических элементах ТТЛ и КМОП. Ключевым преимуществом является то, что прямое падение напряжения диода Шоттки намного ниже, чем 0,7 вольта обычного кремниевого диода с PN-переходом.
Благодаря малой мощности и высокой скорости переключения диоды Шоттки используются в самых разных областях. Логические вентили Шоттки TTL обозначаются буквами LS, появляющимися где-то в их коде схемы логических вентилей, например 74LS00.
Конструкция и обозначение диода Шоттки
В отличие от типичного диода с PN-переходом, который состоит из полупроводников P-типа и N-типа, диоды Шоттки состоят из металлического электрода, прикрепленного к N-типу. полупроводник. Диоды Шоттки не имеют обедненного слоя и относятся к униполярным устройствам.
Схема и обозначение диода Шоттки показаны выше.
Полупроводниковый материал p-типа отсутствует, а значит, и неосновные носители (дырки), поэтому при обратном смещении проводимость диода очень быстро прекращается, и он поворачивается, блокируя протекание тока. В результате диод Шоттки очень быстро реагирует на изменения смещения, проявляя свойства выпрямительного диода с быстрым восстановлением.
Диод Шоттки IV-Характеристики
«Силицид», высокопроводящий кремний и металл, является наиболее распространенным контактным металлом, используемым в производстве диодов Шоттки. При проведении этот силицидный металл-кремниевый контакт имеет низкое омическое сопротивление, что позволяет протекать большему току и приводит к уменьшению прямого падения напряжения примерно на 0,4 В.
Падение прямого напряжения обычно составляет от 0,3 до 0,5 вольт, в зависимости от состава металла.
Уменьшение потерь мощности диода Шоттки делает его идеальным выбором для низковольтных и сильноточных приложений, таких как солнечные фотоэлектрические панели, где прямое падение напряжения (VF) на обычном диоде с p-n-переходом может вызвать чрезмерный нагрев.
Однако обратный ток утечки (IR) диода Шоттки часто значительно выше, чем у диода с p-n-переходом.
Диоды Шоттки также несколько дороже обычных кремниевых диодов с p-n-переходом при сопоставимых требованиях по напряжению и току, поскольку они имеют переход металл-полупроводник. Например, 1N58xx
Преимущества диода Шоттки
Емкость характеризуется как способность накапливать электрический заряд. Область истощения или накопленные заряды в диоде Шоттки минимальны. В результате емкость диода Шоттки чрезвычайно мала.
Время, необходимое диоду для переключения из состояния ВКЛ в состояние ВЫКЛ, называется временем обратного восстановления.
Чтобы переключиться из состояния ВКЛ (проводящее) в состояние ВЫКЛ (непроводящее), накопленные заряды в области истощения должны быть сначала разряжены или удалены, прежде чем диод переключится в состояние ВЫКЛ (непроводящее).
Однако в диоде Шоттки область обеднения незначительна. Таким образом, диод Шоттки немедленно переключится из состояния ВКЛ в состояние ВЫКЛ.
Мы знаем, что в диоде Шоттки область обеднения довольно мала. В результате низкого напряжения достаточно, чтобы генерировать большой ток.
Диод Шоттки имеет напряжение включения от 0,2 до 0,3 вольта. В результате низкое напряжение — это все, что требуется для генерации электрического тока в диоде Шоттки.
Параметры диода Шоттки
Список параметров, которые следует учитывать при выборе диода Шоттки для вашего следующего электронного проекта, можно найти ниже:
Параметры | Описание |
Прямое падение напряжения | Прямое падение напряжения для заданного тока можно найти в спецификации любого компонента. |
Обратный ток утечки | Обратный ток утечки диода Шоттки резко возрастает при повышении температуры диода. Это важный элемент, о котором следует помнить, если вы хотите сохранить целостность своего устройства. |
Время обратного восстановления | Количество заряда, протекающего при переходе из включенного состояния в выключенное, описывается этим параметром. Время обычно выражается в наносекундах или пикосекундах. |
Обратный пробой | Чтобы выяснить, когда диод позволит току течь в обратном направлении, обратите внимание на такие факторы, как пиковое обратное напряжение или максимальное запирающее постоянное напряжение. |
Емкость | Площадь перехода диода Шоттки очень мала, а емкость обычно измеряется в пикофарадах. |
Рабочая температура | Температура перехода базового диода Шоттки должна поддерживаться в пределах от 125 до 175 градусов Цельсия. При работе над распределением тепла для вашего продукта помните об этом числе. |
Большинство диодов Шоттки имеют типичное напряжение включения примерно 0,2 В.
Функции диода Шоттки
Исправление
Благодаря однонаправленной проводимости диодов Шоттки переменный ток в переменном направлении может быть преобразован в импульсный постоянный ток в одном направлении.
Переключатель
Под действием проходящего напряжения сопротивление диодов Шоттки чрезвычайно мало, и они находятся во включенном состоянии, что эквивалентно выключателю. Под действием реверсивного напряжения их сопротивление очень велико, и они находятся в выключенном состоянии, которое сравнимо с выключенным выключателем. Различные логические схемы могут быть построены с использованием переключающих свойств диодов Шоттки.
Благодаря этому свойству диод Шоттки сможет включать и выключать ток в цепи, что делает его идеальным электронным переключателем.
- Ограничение амплитуды
Ограничительный диод Шоттки предназначен для удержания амплитуды сигнала в определенном диапазоне. Поскольку высокочастотные импульсные схемы, высокочастотные схемы несущей, схемы усиления высокочастотных сигналов и схемы высокочастотной модуляции часто нуждаются в ограничении, ограничительные диоды Шоттки имеют крутую характеристику Vl для обеспечения эффективных характеристик переключения.
- Свободный ход
В индукторе или любом катушечном устройстве электродвижущая сила на обоих концах не исчезает мгновенно при выключении индуктора. Диод Шоттки используется для высвобождения остаточной электродвижущей силы в этой точке. Это обеспечивает безопасность других компонентов цепи. Для предотвращения обратного пробоя в катушках индуктивности, реле и тиристорных схемах используются обратные диоды.
Техника подключения показана на схеме выше. Отрицательный полюс диода Шоттки соединен с положительным полюсом катушки, а положительный полюс диода Шоттки соединен с отрицательным полюсом катушки.
Приложения
В настоящее время часы реального времени (RTC) в основном используются в электронных схемах с первичным контроллером. Чтобы предотвратить потерю информации о времени после выключения системы, для RTC требуется дополнительная батарейка-таблетка. Чтобы увеличить срок службы батареи, основная система часто включается после запуска системы. В результате для RTCS часто требуются два источника питания, а диоды могут обеспечить изоляцию питания благодаря их однонаправленной проводимости. Максимальное прямое падение напряжения (при прямом токе 0,1 мА) малосигнального диода Шоттки BAT54C составляет всего 0,24 В, а потребление тока RTC также находится на уровне. Он также может полностью соответствовать требованиям, добавив изолированный источник питания с диодом Шоттки.
Как показано на рисунке ниже, диоды Шоттки образуют логический элемент И с n-входами. Пока в A1 ~ An имеется выходной сигнал логического 0, выход является логическим 0. Только все сигналы в A1 — выходная логическая 1 и выход могут быть логической 1. То есть реализуется И сигналов A1-An. . Поскольку в цифровой схеме каскад ввода сигнала микросхемы в основном имеет высокое сопротивление, общий ток схемы И, состоящей из диодов Шоттки, является уровнем. Падение напряжения на диоде Шоттки чрезвычайно мало, а пинг по-прежнему соответствует проектным требованиям.
- Диоды Шоттки, используемые в качестве вентиля ИЛИ
Элемент ИЛИ с n входами образован диодами Шоттки, как показано на схеме ниже. На выходе будет логическая 1 до тех пор, пока на выходе A1 — An присутствует логическая 1. Только все сигналы в A1 имеют выход логического 0, и разрешены только выходы логического 0. То есть выполняется фаза ИЛИ сигналов A1 — An.
Фиксатор напряжения
В то время как стандартные кремниевые диоды имеют прямое падение напряжения около 0,7 В, падение напряжения на диодах Шоттки при прямом смещении около 3 мА находится в диапазоне от 0,15 В до 0,46 В (см.
1N5817 и 1N5711), что делает их полезными. в приложениях ограничения напряжения и предотвращения насыщения транзистора. Это связано с более высокой плотностью тока в диоде Шоттки.
Благодаря низкому прямому падению напряжения на диодах Шоттки меньше энергии теряется в виде тепла, что делает их наиболее эффективным выбором для приложений, чувствительных к КПД. Например, они используются в автономных («автономных») фотоэлектрических (PV) системах для предотвращения разряда батарей через солнечные панели в ночное время, называемых «блокировочными диодами».
Номер модели диода Шоттки с указанием его применения 1 А) и SS3x (3 А) для поверхностного монтажа. Выпрямители Шоттки доступны в различных корпусах для поверхностного монтажа.
Малосигнальные диоды Шоттки, такие как 1N5711, 1N6263, 1SS106, 1SS108 и серии BAT41–43, 45–49, широко используются в высокочастотных устройствах в качестве детекторов, смесителей и нелинейных элементов и заменили германиевые диоды.
