Диод Шоттки. Устройство, принцип работы и основные характеристики.

Aveal

24.08.2020

Приветствую всех на сайте MicroTechnics снова, и сегодня мы продолжим курс «Основы электроники». Героем статьи станет еще один электронный компонент, а именно диод Шоттки. В недавних статьях мы рассматривали принцип работы и применение диодов и стабилитронов:

• Устройство полупроводникового диода, p-n переход.
• Стабилитрон. Принцип работы, вольт-амперная характеристика.

И вот настало время диода Шоттки.

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

Сердцем диода Шоттки является не p-n переход, который образуется при соприкосновении двух полупроводников с разными типами проводимости, а так называемый барьер Шоттки.

И элемент, и барьер названы так в честь немецкого физика Вальтера Шоттки, который занимался исследованием этих процессов и явлений в 1930-х годах.

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

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

\phi_{П} < \phi_{М}

Возникающий ток термоэлектронной эмиссии можно рассчитать следующим образом:

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

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

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

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

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

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

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

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

А теперь резюмируем плюсы и минусы этих элементов:

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

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

На принципиальных схемах диод Шоттки обозначается так:

Тесты будем проводить на простой схеме однополупериодного выпрямителя:

Для эксперимента я взял диод Шоттки 10BQ015 и выпрямительный диод

1N4001. Попробуем подать на вход синусоиду с частотой 1 КГц:

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

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

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

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

Итак, резюмируем. Мы рассмотрели устройство, основные характеристики и принцип работы диода Шоттки, давайте на этом и завершим сегодняшнюю статью, всем спасибо 🤝

принцип работы, маркировка, применение, обозначение на схеме

На чтение 9 мин Просмотров 322 Опубликовано 13.12.2022 Обновлено

13. 12.2022

Содержание

1. Что такое диод Шоттки — чем отличается от обычного диода
2. Внешний вид, маркировка, обозначение на схеме
3. Технические характеристики
4. Область применения диодов Шоттки
5. Подключение и проверка на исправность

Семейство полупроводниковых приборов с двумя выводами (диодов) содержит большое количество элементов, различающихся по внутреннему строению, электрическим характеристикам и областям применения. В эту обширную группу входят и диоды, названные именем немецкого физика Вальтера Шоттки. Что такое диод Шоттки, чем от отличается от обычного прибора с p-n переходом, где его используют – обо всем этом пойдет речь далее.

Что такое диод Шоттки — чем отличается от обычного диода

Обычный диод состоит из двух контактирующих участков полупроводников с различным типом проводимости – p-полупроводника и n-полупроводника. В месте контакта возникает переходная зона, отличающаяся односторонней проводимостью – при приложении напряжения прямой полярности сопротивление перехода низкое, в цепи возникает ток. При приложении напряжении обратной полярности сопротивление перехода становится высоким, ток практически прерывается.

У реальных диодов в режиме обратного смещения небольшой ток все же протекает. Этот ток называется током утечки.

Принцип работы диода Шоттки схож – односторонняя проводимость зоны перехода. Но есть конструктивные отличия, определяющие электрические параметры этого прибора. Чтобы понять, как работает диод Шоттки, надо разобраться в его устройстве.

Прибор состоит из полупроводника p-типа, контактирующего с участком, выполненным из металла. При изготовлении на полупроводник (обычно кремний, арсенид галлия, карбид кремния) напыляется металл. Чаще всего это:

• серебро;
• золото;
• платина;
• палладий;
• вольфрам.

В месте контакта возникает контактная разность потенциалов. Создаваемое ей электрическое поле ведет к появлению в приповерхностном слое полупроводника потенциального барьера, который называется барьером Шоттки.

Этот барьер обладает односторонней проводимостью.

Потенциальный барьер в отсутствие напряжения смещения

Если приложить к подобной конструкции напряжение в прямом направлении (когда плюс источника подключен к металлической области, а минус – к полупроводниковой), то электроны из полупроводника смогут преодолеть потенциальный барьер и под действием электрического поля перейти в металл.

Для этого должно выполняться условие – напряжение должно быть выше 0,2 вольта.

Барьер Шоттки при прямом смещении

Если приложить к барьеру напряжение обратной полярности (создать обратное смещение), это будет аналогично увеличению контактной разности потенциалов, приведет усилению электрического поля и увеличению ширины (и сопротивления) переходной зоны. Ток в этом случае течь не будет, что объясняет действие диода Шоттки как выпрямительного прибора.

Увеличение ширины переходной зоны при обратном смещении

Внешний вид, маркировка, обозначение на схеме

Диод 1N5822 в корпусе DO201AE

Диоды Шоттки выполняются в стандартных корпусах с двумя выводами – как и обычные полупроводниковые приборы.

Для них не выделена специальная буквенно-цифровая индексация, поэтому внешне отличить прибор с переходом полупроводник-металл от диода с p-n переходом сложно. В таблице приведены некоторые виды диодов Шоттки и корпусов, в котором они выпускаются.

Тип прибора	Тип корпуса	Индекс корпуса
1N5817	Выводной	DO-41
1N5818		DO-41
1N5820		DO-201AD
1N5822		DO201AE
1N6232		DO35
BAR43AFILM (сборка из 2 диодов с общим анодом)	SMD	SOT-323
10BQ100	SMD	SMB (DO-214AA)

Диоды Шоттки выпускаются и в виде сборок из двух элементов. У них могут быть соединены либо катоды, либо аноды. Это надо учитывать при покупке комплектующих.

Сборка BAR43AFILM в корпусе для SMD-монтажа

УГО диода Шоттки похоже на обозначение обычного диода (что логично) с дополнительными элементами. Есть несколько вариантов обозначения таких полупроводниковых приборов. Наиболее часто применяемые приведены на рисунке.

Условно-графическое обозначение диода Шоттки

Если в устройстве применена сборка из двух (или более) элементов, то на схеме такие диоды Шоттки могут быть показаны в общем корпусе. Внутренние соединения показывают внутри корпуса.

Сборка из двух элементов – внешний вид и обозначение на схеме

Технические характеристики

Для ознакомления с особенностями технических характеристик рассматриваемых полупроводниковых элементов, сначала лучше изучить типовую ВАХ диода Шоттки и сравнить ее с вольтамперной характеристикой обычного диода. Для сравнения графики зависимости тока и напряжения приведены на одном рисунке. Шкалы токов и напряжений приведены без соблюдения масштаба, чтобы показать характерные отличия на обеих ветвях характеристик.

Сравнение вольтамперных характеристик диодов

Первое, что бросается в глаза при анализе ВАХ, что диод Шоттки открывается при напряжении меньшем, чем у, например, кремниевого прибора. Это объясняется тем, что для преодоления потенциального барьера металл-полупроводник достаточно 0,2 вольта, тогда как для кремниевого p-n перехода потребуется 0,6..0,8 вольт. При дальнейшем увеличении напряжения ВАХ принимает вид наклонной прямой – ток растет примерно пропорционально напряжению для обоих типов диодов (при более точном анализе – зависимость экспоненциальная). При рассмотрении обратной ветви характеристики становится очевидным, что при небольших отрицательных смещениях через переход металл-полупроводник протекает ток утечки. Этот ток заметно больше тока утечки p-n перехода.

При росте температуры увеличивается и значение тока утечки.

При дальнейшем увеличении обратного напряжения обычный диод переходит в режим лавинного пробоя. Этот режим обратим и устраняется при снятии напряжения. У диода Шоттки происходит переход в режим необратимого теплового пробоя, и элемент выходит из строя.

Область применения диодов Шоттки

Область применения диодов с переходом металл-полупроводник определяется их свойствами. Наиболее часто используется способность открываться при напряжении уже 0,2 вольта. Это качество важно в выпрямителях, особенно низковольтных. При двухполупериодной схеме выпрямителя на кремниевых диодах потери напряжения составляют 1,2..1,4 вольта в каждом полупериоде, а если мост собрать на диодах Шоттки – то теряется всего 0,4 вольта. В высоковольтных выпрямительных устройствах это не имеет значения – при работе с напряжением в 220 вольт эта разница лежит в пределах колебаний уровня в сети. Другое дело источники питания до 12 вольт, а особенно до 5 вольт. там эта разница в процентном соотношении становится значительной. Чтобы избежать потерь, придется увеличивать количество витков вторичных обмоток трансформатора, что ведет к излишнему расходу медного провода и увеличению габаритов. Применение диодов Шоттки в низковольтных источниках питания позволяет избежать этой проблемы.

Иллюстрация потерь напряжения на диодном мосте при одном полупериоде напряжения

Приборы с переходом металл-полупроводник имеют более высокое быстродействие за счет того, что при прохождении прямого тока отсутствует накопление неосновных носителей заряда. Это дает возможность применения диодов Шоттки в высокочастотных выпрямителях, включая импульсные устройства.

Еще одно преимущество малого падения напряжения на открытом диоде – меньшие (при равном проходящем токе) потери мощности на нагревание. Это позволяет применять радиаторы меньших размеров, внося существенную экономию в общие массогабаритные характеристики устройства.

Мнение эксперта

Панков Алексей

Инженер-электрик.

Специальность: Проектирование и монтаж изделий электротехники.

Задать вопрос

Наряду с перечисленными достоинствами, приборы с переходом металл-полупроводник имеют свойства, ограничивающие их использование в качестве выпрямителей. В первую очередь, это повышенный ток утечки (который еще и растет с повышением температуры). Вторая проблема – малое максимальное обратное напряжение, которое способен выдержать диод. Это ограничивает сферу использования подобных приборов для выпрямления переменного тока.

Зато в высокочастотных малосигнальных цепях способность работать с высокими напряжениями не нужна, а вот свойство быстро переключаться очень востребовано. Поэтому эти полупроводниковые приборы применяют:

1. Для выпрямления ВЧ сигналов.
2. В детекторах.
3. В смесителях.
4. В переключающих устройствах.
5. В других ВЧ-устройствах и узлах.

Пониженное падение напряжения на диоде Шоттки полезно и здесь – повышается чувствительность детекторов, коэффициент передачи смесителей, снижаются потери в коммутационных схемах и т.п. А малая ёмкость перехода позволяет снизить влияние диодов на частотные свойства ВЧ-цепей.

Подключение и проверка на исправность

Диод Шоттки подключается в схему точно так же, как и прибор с p-n переходом. Анод подключается к плюсу источника напряжения, катод к минусу. В стандартных схемах (мостовые выпрямители, детекторы, смесители и т.п.) также отличий в подключении нет.

Проверяется диод Шоттки тоже подобно обычному двухвыводному элементу. Каждый диод прозванивается в двух направлениях, в одном омметр должен показать высокое сопротивление, в другом – низкое. Во время проверки надо учитывать особенности приборов с переходом металл-полупроводник.

Первое – рассматриваемый диод имеет более низкое напряжение открывания. Не стоит удивляться, если при проверке в прямом направлении тестер покажет напряжение, в несколько раз меньшее, чем обычно.

Проверка элемента сборки SBL3045 в прямом (слева) и обратном направлениях

Учитывая особенности проверяемого прибора, есть смысл проверить его и на утечку. Для этого мультиметр можно перевести в режим измерения сопротивления на предел 20 кОм (или другой подобный, какой есть у имеющегося мультиметра) и прозвонить в обе стороны. Если измерительный прибор покажет какое-то значение сопротивления (меньшее бесконечности), значит, утечка велика. Надо принимать решение о дальнейшем использовании диода.

Диоды Шоттки получили широкое распространение в малосигнальной, а особенно в силовой электронике. В связи с глобальным переходом на импульсные источники питания альтернативы этим приборам нет.

Диод Шоттки — определение, символ, VI характеристики, применение

Диод представляет собой электронный компонент с двумя выводами, который в основном проводит электричество в одном направлении. Как мы знаем, идеальный диод будет иметь нулевое сопротивление в одном направлении и бесконечное сопротивление в обратном направлении. Существует много типов диодов, а именно светоизлучающие диоды, стабилитроны, фотодиоды, диоды Шоттки, лавинные диоды, диоды с PN-переходом и многие другие. В этой статье давайте подробно узнаем о диоде Шоттки.

Содержание: Что такое диод Шоттки Диод Шоттки-символ V-I Характеристики диода Шоттки Работа диода Шоттки Применение диода Шоттки Преимущества диода Шоттки Недостатки диода Шоттки В чем разница между диодом Шоттки и диодом PN-перехода Часто задаваемые вопросы – Часто задаваемые вопросы

Что такое диод Шоттки?

Диод Шоттки представляет собой тип диода с переходом металл-полупроводник, который также известен как диод с горячими носителями, низковольтный диод или диод с барьером Шоттки. Диод Шоттки образован соединением полупроводника с металлом. Диод Шоттки обеспечивает быстрое переключение и низкое прямое падение напряжения. Как мы знаем, в диоде с PN-переходом p-тип и n-тип соединяются вместе, образуя PN-переход. Принимая во внимание, что в диоде Шоттки вместо полупроводников P-типа используются такие металлы, как платина или алюминий.

Символ V-I ХарактеристикиРабочиеПримененияПреимуществаНедостаткиРазличия

Что такое символ диода Шоттки?

Символ диода с барьером Шоттки основан на основном символе схемы диода. Условное обозначение диода Шоттки показано на рисунке.

Обозначение диода Шоттки

 

ВАХ диода Шоттки

ВАХ диода Шоттки очень похожи на диод с PN-переходом. Ток является зависимой переменной, а напряжение является независимой переменной в диоде Шоттки. Прямое падение напряжения на диоде Шоттки составляет от 0,2 до 0,3 вольта.

Вы также можете проверить эти темы, приведенные ниже!

• Полупроводниковый диод
• Лазерный диод
• Использование диода

Работа диода Шоттки

• Работа основана на том принципе, что электроны в разных материалах имеют разную потенциальную энергию.
• Полупроводники N-типа обладают более высокой потенциальной энергией, чем электроны металлов.

• Когда эти два элемента соприкасаются, возникает поток электронов в обоих направлениях через границу раздела металл-полупроводник.
• На Шоттки подается напряжение, так что металл положителен по сравнению с полупроводником.
• Напряжение противодействует встроенному потенциалу и облегчает протекание тока.

Применение диода Шоттки

Диоды Шоттки нашли применение в электронной промышленности, которая благодаря своим уникальным свойствам нашла множество применений в диодных выпрямителях. Вот некоторые основные области, где он широко используется.

Радиочастотный смеситель и детекторный диод:

Диод Шоттки выполняет свои радиочастотные функции благодаря скорости переключения на самом высоком уровне и возможностям максимальной частоты. Диоды с барьером Шоттки удобны для высокопроизводительных диодных кольцевых смесителей.

Силовой выпрямитель:

Диоды с барьером Шоттки также выполняют функции выпрямителей большой мощности. Высокая плотность тока и падение напряжения при низком прямом направлении показывают, что потери мощности меньше, чем у обычных диодов с PN-переходом.

Силовые цепи ИЛИ:

Этот диод может быть полезен для функций, когда два разных источника питания управляют нагрузкой, как при питании от батареи. Важно, чтобы мощность, поступающая от источника, не смешивалась с другими.

Применение солнечных элементов:

Как известно, солнечные элементы обычно связаны с перезаряжаемыми батареями, в основном со свинцово-кислотными батареями, поскольку необходимо круглосуточное электроснабжение. Солнечные элементы не будут поддерживать приложенный заряд в обратном направлении, и поэтому диод будет использоваться в пропорциональных солнечных элементах.

Преимущества диода Шоттки

Ниже приведены преимущества диода Шоттки:

• Емкость диода мала, так как область обеднения диода незначительна.
• Время обратного восстановления диода очень быстрое, то есть переход из состояния ВКЛ в состояние ВЫКЛ происходит быстро.
• Плотность тока диода высока, так как область обеднения незначительна.
• Напряжение включения диода составляет от 0,2 до 0,3 вольта, что очень мало.

Недостатки диода Шоттки

Единственным недостатком диодов Шоттки является большой обратный ток насыщения диода.

В чем разница между диодом Шоттки и диодом с PN-переходом?

Диод Шоттки	PN диод
В этом диоде переход образован между полупроводником n-типа и металлической пластиной	В этом диоде переход образован между полупроводниками p-типа и n-типа
Низкое прямое падение напряжения	Прямое падение напряжения на диоде pn-перехода больше
Потери при обратном восстановлении и время обратного восстановления очень малы	Потери при обратном восстановлении и время обратного восстановления больше
Однополярное устройство	Это биполярное устройство
Проведение тока происходит только за счет движения электронов	Проводимость тока происходит за счет движения электронов и дырок

Часто задаваемые вопросы – Часто задаваемые вопросы

Почему в диоде нет времени обратного восстановления?

Запасенных зарядов нет, так как используется переход металл-полупроводник, благодаря чему переключение происходит быстрее.

Каковы основные носители заряда в барьерном диоде?

Электроны

Почему диоды Шоттки выключаются намного быстрее, чем диоды с p-n переходом?

Поскольку нет рекомбинации зарядов, нет времени обратного восстановления, что ускоряет выключение.

Что такое обратное время восстановления?

Время обратного восстановления диода определяется как время, необходимое диоду для восстановления блокирующей способности.

Что такое блокировочный диод?

Блокировочный диод — это диод, используемый для направления потока энергии в одном направлении в проводе.

Почему нельзя прикасаться к электрооборудованию мокрыми руками? Узнайте ответ на этот вопрос, посмотрев видео.

Как работают диоды Шоттки | EAGLE

Вот все, что вам нужно знать о диодах Шоттки. Узнайте, как диоды Шоттки работают в радиочастотных цепях, генераторах и драйверах двигателей благодаря их низкому прямому падению напряжения и высокой скорости переключения.

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

• Выпрямление питания. Диоды Шоттки могут использоваться в приложениях большой мощности благодаря низкому падению прямого напряжения. Эти диоды будут тратить меньше энергии и могут уменьшить размер вашего радиатора.
• Несколько источников питания. Диоды Шоттки также могут помочь разделить мощность в системе с двумя источниками питания, например, с источником питания от сети и аккумулятором.
• Солнечные элементы. Диоды Шоттки могут помочь максимизировать эффективность солнечных элементов благодаря низкому падению напряжения в прямом направлении. Они также помогают защитить элемент от обратных зарядов.
• Зажим. Диоды Шоттки также можно использовать в качестве ограничителя в транзисторной схеме, например, в логических схемах 74LS или 74S.

Преимущества и недостатки диода Шоттки

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

( Источник изображения )

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

( Источник изображения )

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

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

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

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

Диоды Шоттки

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

Как работает диод Шоттки

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

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

( Источник изображения )

Беспристрастное состояние

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

( Источник изображения )

Состояние прямого смещения

Соединение положительной клеммы батареи с металлом и отрицательной клеммы с полупроводником n-типа создаст состояние с прямым смещением. В этом состоянии электроны могут пересечь переход от n-типа к металлу, если приложенное напряжение больше 0,2 вольта. Это приводит к протеканию тока, типичному для большинства диодов.

( Источник изображения )

Состояние обратного смещения

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

( Источник изображения )

Диод Шоттки Производство и параметры

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

( Источник изображения )

Самый популярный метод — использование вакуума для осаждения металла на поверхность полупроводника. Этот метод представляет собой проблему разрушения металлических кромок из-за воздействия электрических полей вокруг полупроводниковой пластины. Чтобы исправить это, производители защищают полупроводниковую пластину оксидным защитным кольцом. Добавление этого защитного кольца помогает повысить порог обратного пробоя и предотвращает физическое разрушение соединения.

( Источник изображения )

Параметры диода Шоттки

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

Примеры диодов Шоттки

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

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

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

Управление потоком

Планируете работать над радиочастотным или силовым приложением, требующим работы при низком напряжении? Диоды Шоттки — это то, что нужно! Эти диоды хорошо известны своим малым падением прямого напряжения и высокой скоростью переключения.