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 🤝

Vsp-mikron

   Обозначения и сокращения

 

— V_B – пробивное напряжение диода при заданном уровне обратного тока;

— V_RRM — повторяющееся пиковое обратное напряжение;

— V_R — постоянное обратное напряжение;

— V_F — постоянное прямое напряжение диода при заданном значении прямого тока;

— V_ESD — напряжение, характеризующее устойчивость диода к воздействию электростатического разряда;

— I_R – ток утечки диода (обратный ток) при заданном обратном напряжении;

— I_F — прямой ток;

— I_F(AV) — cредний прямой ток диода;

— I_FSM — не повторяющийся пиковый ударный прямой ток;

— I_RRM – повторяющийся пиковый обратный ток;

— E_AS – не повторяющаяся лавинная энергия;

— T_J – максимальная рабочая температура перехода;

— ESD – электростатический разряд;

— ESD  HBM — электростатический разряд по модели человеческого тела.

— DC — постоянный (ое) …

— mil – 1/1000 доля дюйма (1mil=25,4мкм). 

 

Основные характеристики диодов Шоттки.  

 

— Широкий диапазон рабочих токов и напряжений : I_F(AV)=0,5÷60A; V_RRM=15÷200В;

— Высокое значение прямого ударного тока – I_FSM;

— Низкое прямое напряжение – V_F;

— Малые значения обратных токов – I_R;

— Низкая рассеиваемая мощность;

— Три класса диодов, отличающихся диапазоном рабочих температур:

а) высокотемпературные диоды Шоттки с супер-низким уровнем обратных токов;

б) стандартные диоды Шоттки;

в) низкотемпературные диоды Шоттки  с низким уровнем V

F.  

 

Таблица №1.

Классификация ДШ	Диапазон основных параметров
	IF(AV), (A)	VRRM, (В)	VF, (В)	IR, (mА)
Высокотемпературные ДШ.    TJ.=175ºC.	1,0÷60,0	45÷250	0,66÷0,88	0,004÷0,013
Cтандартные ДШ.  TJ.=150ºC.	1,0÷30,0	20÷60	0,43÷0,68	0.040÷0,400
Низкотемпературные ДШ.  TJ.=125ºC.	0,5÷20,0	15÷40	0.30÷0,38	0.25÷10,0

 

 

-Высокие технические характеристики E_AS и I_RRM, характеризующие надежность прибора при воздействии стрессовых перегрузок в режиме  лавинного пробоя. 

-Высокая устойчивость к воздействию электростатических разрядов, соответствующая требованиям стандартов  JEDEC  и MIL-STD-883G  c уровнем V_ESD=+/-8kV (контакт) по модели человеческого тела  (С=100pF, R=1500ohm), а также требованиям к электронным компонентам для автомобильной электроники, устанавливаемым стандартом AEC-Q101-001.

-Электрические характеристики подтверждаются тестированием 100% кристаллов в нормальных условиях (Т_А=25ºС) по основным параметрам: V_B,_{IR, IRRM , а также выборочным тестированием кристаллов на каждой пластине по параметру VF при номинальном значении прямого тока IF(AV).} 

Значение обратного тока при повышенной температуре тестируется на выборках кристаллов на 100% пластин.

Соответствие остальных параметров  требованиям спецификаций гарантируется конструкцией кристаллов.

После тестирования электрических параметров проводится контроль внешнего вида с выбраковкой потенциально ненадежных кристаллов на 100% пластин.

ЗАО «ВЗПП-Микрон» производит и поставляет кристаллы диодов Шоттки в составе неразделенных пластин диаметром 100мм и 150мм. При этом потребителям предоставляется возможность выбора варианта исполнения кристалла в зависимости от используемого метода сборки прибора:

а) кристалл с  Al металлизацией лицевой стороны (анод) – для монтажа внутренних выводов методом ультразвуковой сварки;

б) кристалл с многослойной металлизацией анода Al-Ni-Ag- для монтажа в корпус методом пайки с применением PbSn припоев.

Металлизация катода -Ti-Ni-Ag  позволяет проводить монтаж кристалла  на кристаллодержатель методом пайки с применением PbSn припоев.

Потребителю также предоставляется возможность выбора подходящего ему размера кристалла, исходя из оптимального соотношения цены и качества.  

 

Упаковка и хранение пластин с кристаллами ДШ.  

 

Пластины с кристаллами ДШ упаковываются в полипропиленовые футляры. Пластины укладываются в футляр через прокладки из не пылящего материала и через каждые 5 пластин прокладываются прокладками из поролона. В каждый футляр вкладывается упаковочный ярлык на котором указан тип ДШ, номер партии, количество пластин  и количество годных кристаллов, а также полный перечень пластин с указанием их номеров и количества годных на каждой пластине.

Каждый футляр помещается в полиэтиленовый пакет, из которого откачивается воздух . Далее пакет запаивается  и упакованные пластины хранятся в вакууме с целью сохранения высоких потребительских свойств в процессе транспортировки и при хранении в складских условиях в течение длительного времени.

Гарантийный срок хранения пластин без нарушения вакуумной упаковки – один год. После вскрытия вакуумной упаковки пластины должны храниться в контролируемой атмосфере осушенного азота и в течение не более 30 суток должны быть запущены в производство и пройти операцию герметизации (загерметизированы в корпус или залиты защитным слоем компаунда).

При нарушении гарантийных сроков хранения пластины подлежат дополнительному тестированию для оценки возможности их использования в производстве с какими-либо доработками или без таковых. 

 

Указания по применению.  

 

1.  Вскрытие вакуумной упаковки и футляра с пластинами должно проводиться  в чистом рабочем помещении класса 100000 и выше с параметрами микроклимата в рабочей зоне: Т=23+/-5ºС и влажности 45+/-5%.

2. Пластины ДШ утоняются методом шлифовки до толщины 200-300мкм.  Поэтому они очень хрупкие и требуют к себе бережного и аккуратного обращения. С целью снижения вероятности боя пластин при перегрузке их из футляра в транспортные кассеты рекомендуется снять крышку и перевернуть футляр вверх дном на плоскую поверхность (на стол). Затем аккуратно поднять корпус футляра, освобождая при этом пластины вместе с поролоновыми и бумажными прокладками. Теперь можно с помощью вакуумного пинцета брать пластины и переносить их в транспортную кассету. После снятия крышки целесообразно положить на её место плоскую пластину из любого материала для исключения возможности выпадения пластин из футляра в процессе его перевертывания. Применение пинцетов с механическим захватом крайне не желательно в связи с высокой вероятностью появления  трещин и сколов.

3. Разделение пластин на кристаллы рекомендуется проводить методом дисковой резки алмазными дисками, обеспечивающими ширину реза 25-35мкм, с последующей промывкой в проточной деионизованной воде. Промывка должна обеспечивать полное удаление продуктов резки с поверхности кристаллов. 

4.  Монтаж кристаллов на кристаллодержатель рекомендуется проводить методом пайки с применением припоев или припойных паст на основе Pb/Sn  в защитной атмосфере водорода или формир-газа (N₂+H₂ с содержанием H₂ не менее 5%). Также возможно применение метода вакуумной пайки. Максимальная температура в процессе пайки кристаллов ДШ высокотемпературной и стандартной серии не должна превышать 420 ºС , а для кристаллов низкотемпературной серии — 350 ºС. Время выдержки кристаллов при максимальной температуре  должно быть минимизировано для предотвращения изменения спецификационных параметров. Кристаллодержатель перед пайкой должен быть очищен от загрязнений и окисных пленок  химическим методом или отжигом в водородной среде. Аналогичные рекомендации распространяются и на процесс сборки кристаллов с серебряной металлизацией анода (лицевой стороны).

5. Для кристаллов с Al металлизацией лицевой стороны (анода) монтаж внутренних выводов должен проводиться методом ультразвуковой сварки алюминиевой проволокой диаметром 250-400мкм. Диаметр проволоки и количество проволок рекомендуется оптимизировать в зависимости от размеров металлизации анода и спецификационных требований к параметрам прибора (V_F, I_FSM). При этом необходимо учитывать, что увеличение количества проволок позволяет улучшить токораспределение по площади кристалла и за счет этого улучшить параметры V_F, I_FSM. Кроме того, увеличение количества проволок при уменьшении их диаметра позволяет снизить вероятность возникновения механических напряжений и микротрещин в месте сварки. При этом снижается вероятность повреждения и деградации барьера Шоттки. Повышается надежность прибора. Точки сварки должны быть равномерно распределены по площади анода. 

6.  Перед корпусированием сборка должна быть очищена от загрязнений и отожжена 2-3 часа при 150ºС для удаления влаги с поверхности кристалла. При корпусировании в не герметичный корпус кристалл рекомендуется покрыть силиконовым защитным слоем. Процесс покрытия проводить в атмосфере осушенного азота.

 

Как проверить сдвоенный диод шоттки мультиметром. Диод Шоттки — характеристики и принцип работы. Тестирование и взаимозаменяемость

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:

1. Свет проходит через толщу полупроводника.
2. 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.

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.

Электротехника и радиоэлектроника пестрят многими понятиями, одним из которых является диод Шоттки, используемый в многочисленных схемах электроцепей. Многие задаются вопросами о том, что такое диод Шоттки, как он обозначается на схемах, а также каков принцип работы диода Шоттки.

Общая информация и принцип работы

Диод Шоттки – диодное полупроводниковое изделие, которое при прямолинейном включении в цепь выдает малый показатель уменьшения напряжения. Состоит данный элемент из металла и полупроводника. Назван диод в честь известного немецкого физика-испытателя В. Шоттки, какой в 38 году 20 века изобрел его.

В промышленности применяется такой диод с ограниченным обратным напряжением – до 250 В, но на практике в бытовых целях для предотвращения движения тока в противоположную сторону применяются в основном низковольтные варианты – 3-10В.

Диоды Шоттки можно разделить на 3 класса по мощностным характеристикам:

• высокомощные;
• среднемощные;
• маломощные.

Диод с барьером Шоттки (более точное наименование изделия) состоит из проводника, для контакта с каким используется металл, кольца защиты и пассивации стеклом.

В тот момент, когда по электроцепи проходит ток, в разных участках корпуса по всей области полупроводникового барьера и на защитном кольце собираются отрицательные и положительные заряды, что приводит к возникновению электрополя и выделению тепловой энергии – это большой плюс диода для многих физических опытов.

Диодные сборки этого типа могут выпускаться в нескольких вариациях:

• диоды Шоттки с общим анодом;
• диодные изделия, имеющие вывод с общего катода;
• диоды, собранные по схеме удвоения.

Технические характеристики популярных модификаций диодов Шоттки

Наименование	Предельное обратное пиковое напряжение	Предельный выпрямительный электроток		Пиковый прямой электроток	Предельный обратный электроток	Предельное прямое напряжение
Ед. измерения	В	А	оС	А	µА	В
1N5817	20	1	90	25	1	0,45
1N5818	30	1	90	25	1	0,55
1N5819	40	1	90	25	1	0,6
1N5821	30	3	95	80	2	0,5
1N5822	40	3	95	80	2	0. 525

Различия от иных полупроводников

Диоды Шоттки различаются от иных диодных изделий тем, что имеют преграду в виде перехода – полупроводник-металл, характеризующийся односторонней электропроводностью. Металлом в них могут выступать кремний, арсенид галлия, реже могут использоваться соединения германия, вольфрама, золота, платины и прочие.

Работа этого электронного компонента будет полностью зависеть от выбранного металла. Чаще всего в таких конструкциях встречается кремний, так как отличается большей надежностью и отличными рабочими характеристиками на высоких мощностях. Могут также использоваться соединения галлия и мышьяка, германия. Производственная технология этого электронного изделия проста, что обуславливает его низкую стоимость.

Изделие Шоттки характеризуется более стабильным функционированием при подаче электротока, чем прочие типы полупроводниковых диодов. Достигается это за счет того, что в его корпус внедряются специальные кристаллические образования.

Достоинства и недостатки

Вышеописанные диоды имеют некоторые достоинства, которые заключаются в следующем:

• электроток отлично удерживается в цепи;
• небольшая емкость барьера Шоттки увеличивает срок службы изделия;
• низкое падение электронапряжения;
• быстродействие в электроцепи.

Самым же существенным недостатком компонента является огромный обратный ток, что даже при скачке этого показателя в несколько единиц приводит к выходу диода из строя.

Обратите внимание! При эксплуатации электроэлемента Шоттки в цепях с мощным электротоком при неблагоприятных условиях теплового обмена случается теплопробой.

Диод Шоттки: обозначение и маркировка

Диод Шоттки на электросхемах обозначается практически точно так же, как и обычные полупроводники, но с некоторыми особенностями.

Стоит отметить, что на схемах могут встречаться и сдвоенные варианты диода Шоттки. Представляет собой такая конструкция два соединенных диода в общем корпусе, имеющие спаянные катоды или аноды, что ведет к образованию трех выводов.

Маркировка таких элементов проставляется сбоку в виде букв и символов. Каждый производитель осуществляет маркирование своих изделий по-своему, но выполняя определенные международные стандарты.

Важно! Если буквенно-цифирное обозначение на корпусе диода не понятно, то рекомендуется смотреть расшифровку в радиотехническом справочнике.

Область применение

Применение диодных конструкций с барьером Шоттки можно встретить во многих приборах и электротехнических структур. Наиболее часто они применяются на электросхемах в следующей технике:

• электроприборы для дома и компьютеры;
• блоки питания различного типа и стабилизаторы напряжения;
• теле,- и радиоаппаратура;
• транзисторы и батареи, работающие от солнечной энергии;
• прочая электроника.

Столь широкая область применения связана с тем, что такой электротехнический элемент увеличивает многократно эффективность и работоспособность конечного изделия, восстанавливает обратное сопротивление электротока, сохраняет его в электросети, снижает численность утерь динамики электронапряжения, а также вбирает в себя довольно много различного типа излучений.

Диагностирование диодов Шоттки

Проверить исправность электроэлемента Шоттки несложно, однако для этого потребуется некоторое время. Для диагностики неисправностей необходимо проделать нижеследующее:

1. Из электросхемы или диодного моста требуется изначально выпаять интересующий элемент;
2. Провести визуальный осмотр на возможные механические повреждения, наличие следов химических и прочих реакций;
3. Проверить диод тестером или мультиметром;
4. Если проверка проводится мультиметром, то необходимо после его включения подвести щупы к концам катода и анода, в итоге прибор выдаст реальное напряжение диодной сборки.

Важно! При проведении проверочных мероприятий мультиметром, следует учитывать электроток, который обычно указан сбоку изделия.

Итогом этих простых действий станет установление технического состояния полупроводника. Неисправным же диод может стать по следующим причинам:

1. При возникновении пробоин элемент Шоттки перестает удерживать электроток, соответственно из полупроводника превращается в проводника;
2. Когда в диодном мосту или самом диодном элементе случается обрыв, то пропуск электротока прекращается вообще.

Стоит отметить, что при таких происшествиях не будет видно ни дыма, ни запаха гари, соответственно, проверять потребуется все диоды, а лучше всего обратиться в специализированные мастерские.

Диод Шоттки – простой и неприхотливый, но в то же время крайне необходимый элемент в современной электронике, так как именно благодаря ему удается обеспечить бесперебойную работу многих приборов и технических изделий.

Видео

Диод Шоттки, принцип работы которого мы опишем сегодня, является очень удачным изобретением немецкого ученого Вальтера Шоттки. В его честь устройство и было названо, а встретить его можно при изучении самых разных электрических схем. Для тех, кто еще только начинает знакомиться с электроникой, будет полезным узнать о том, зачем его используют и где он чаще всего применяется.

Это полупроводниковый диод с минимальным падением уровня напряжения во время прямого включения. Он имеет две главные составляющие: собственно, полупроводник и металл.
Как известно, допустимый уровень обратного напряжения в любых промышленных электронный устройствах составляет 250 В. Такое U находит практическое применение в любой низковольтной цепи, препятствуя обратному течению тока.

Структура самого устройства несложна и выглядит следующим образом:

• полупроводник;
• стеклянная пассивация;
• металл;
• защитное кольцо.

При прохождении электрического тока по цепи положительные и отрицательные заряды скапливаются по всему периметру устройства, включая защитное кольцо. Скопление частиц происходит в различных элементах диода. Это обеспечивает возникновение электрического поля с последующим выделением определенного количества тепла.

Отличие от других полупроводников

Главное его отличие от других полупроводников состоит в том, что преградой служит металлический элемент с односторонней проводимостью.

Такие элементы изготавливают из целого ряда ценных металлов:

• арсенида галлия;
• кремния;
• золота;
• вольфрама;
• карбида кремния;
• палладия;
• платины.

От того, какой металл выбирается в качестве материала, зависят характеристики нужного показателя напряжения и качество работы электронного устройства в целом. Чаще всего применяют кремний — по причине его надежности, прочности и способности работать в условиях большой мощности. Также используется и арсенид галлия, соединенный с мышьяком, либо германий.

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.

Сфера применения

Диод Шоттки может включать в себя любой аккумулятор.

Он входит в устройство солнечной батареи. Солнечные панели, которые уже давно успешно работают в условиях космического пространства, собираются именно на основании барьерных переходов Шоттки. Такие гелиосистемы устанавливаются на космических аппаратах (спутниках и телескопах, проводящих работу в жестких условиях безвоздушного пространства).

Устройство незаменимо при работе компьютеров, бытовой техники, радиоприемников, блоков электропитания. При правильном использовании диод Шоттки увеличивает производительность любого устройства, предотвращает потери тока. Он способен принимать на себя альфа-, бета- и гамма-излучение. Именно поэтому он незаменим в условиях космоса.

С помощью такого устройства можно осуществить параллельное соединение диодов, используя их в качестве сдвоенных выпрямителей. Таким образом можно объединить межлу собой два параллельных источника питания. Один корпус включает в себя два полупроводника, а концы положительного и отрицательного зарядов связываются друг с другом. Есть и более простые схемы, где диоды Шоттки очень малы. Это характерно для очень мелких деталей в электронике.

Диод Шоттки является незаменимым элементом во многих электронных устройствах. Главное — понимать специфику его работы и использовать его корректно.

Диод Шоттки: определение, работа и характеристики

Сегодня мы обсудим диод Шоттки и барьер Шоттки. Мы также рассмотрим работу диода Шоттки, его применение и характеристики.

Привет, друзья, надеюсь, у вас все хорошо. В сегодняшнем уроке мы обсудим Диод Шоттки и барьер Шоттки в деталях. Мы также рассмотрим работу, применение и характеристики диода Шоттки . Этот диод был разработан немецким физиком Вальтером Х. Шоттки, , поэтому он назван в его честь, поэтому называется Шоттки. Он также называется диодом с барьером Шоттки .

Этот диод в основном используется в радиочастотных (РЧ) цепях или источниках питания. Итак, давайте начнем с основы диода Шоттки:

Диод Шоттки

• Диод Шоттки (также называемый Диод с барьером Шоттки ), открытый немецким физиком Вальтером Х. Шоттки , представляет собой особый тип диода, в котором P-слой заменен металлическим слоем (например, алюминием, вольфрамом, молибденом, платиной и т. д.), а слой N состоит из кремния (полупроводник — такой же, как в обычном диоде).

• В обычном диоде PN-переход состоит только из полупроводникового материала (например, кремния или германия), а в диоде Шоттки PN-переход состоит из металла и полупроводника, как показано на рисунке ниже:

• На приведенном выше рисунке видно, что у нас есть металлическая область и область вместо области P-типа, поэтому ее соединение является результатом легирования металла и полупроводника (кремния).
Символ диода Шоттки
• немного отличается от обозначения обычного диода, но упаковка такая же.
• Падение прямого напряжения диода Шоттки составляет от 0,15 В до 0,45 В, что довольно мало по сравнению с обычным диодом.
• Из-за низкого потребления напряжения его скорость отклика высока, поэтому он используется в приложениях с быстрым переключением.
• Если мы увеличим легирование полупроводника, это уменьшит ширину обедненной области.

Барьер Шоттки

• Обедненная область, созданная после легирования металла и полупроводника (как в диоде Шоттки), называется Барьер Шоттки .
• Проще говоря, барьер Шоттки — это минимальная потенциальная энергия, необходимая для пересечения барьера электронами.
• Как только ЧП электронов превышает определенный предел (зависит от легирования), они преодолевают барьер Шоттки и начинают течь через диод Шоттки.
• Ширина барьера Шоттки значительно меньше области обеднения в обычном диоде.
• Обычно для преодоления барьера Шоттки требуется от 0,2 В до 0,3 В, в то время как для нормальных областей истощения требуется от 0,6 В до 0,7 В.
• Существует еще 2 типа барьера Шоттки:
  • Выпрямление барьера Шоттки.
  • Невыпрямляющий барьер Шоттки.

Энергетическая полоса диода Шоттки

• Уровень потенциальной энергии электронов вне материала известен как уровень вакуума.
• Количество энергии, необходимое для перемещения электронов с уровня Ферми на уровень вакуума, известно как работа выхода .
• Величина этой энергии (работы выхода) различна для металлов и полупроводников.
• Таким образом, электроны в полупроводниках N-типа имеют большее значение P.E, чем электроны в металлах.
•  Посмотрим диаграмму энергетической зоны диода Шоттки:

Диод Шоттки Кривая характеристик

• Теперь давайте обсудим характеристики напряжения и тока диода Шоттки.
• Имеет низкие потери прямого напряжения, поэтому его характеристическая кривая близка к оси тока по сравнению с обычными диодами.
• Как мы обсуждали ранее, падение напряжения в диоде Шоттки составляет от 0,2 до 0,3 В, а в обычных диодах оно составляет от 0,6 до 0,7 В.
• Когда приложенное к диоду Шоттки напряжение превышает этот предел, диод смещается в прямом направлении.
Диод Шоттки
• имеет низкое обратное напряжение пробоя по сравнению с обычным диодом, и если этот предел превышается, это может привести к необратимому повреждению компонента.

Диод Шоттки в сравнении с обычным диодом

Диод Шоттки в сравнении с обычным диодом
№	Диод Шоттки	Обычный диод
1	Переход металл-полупроводник	PN развязка
2	Низкая потеря прямого напряжения (0,2–0,3 В)	Потеря высокого прямого напряжения (0,6–0,7 В)
3	Высокий обратный ток насыщения.	Низкий обратный ток насыщения.
4	Барьер Шоттки создан.	Создан обедненный регион.

• В диоде Шоттки количество электронов намного больше, чем количество дырок, и поэтому электроны несут исключительную ответственность за протекание тока, его можно назвать униполярным , в то время как в обычном диоде и дырки, и электроны одинаково отвечает за текущий поток и поэтому называется Bipolar .
• На рисунке ниже вы можете увидеть разницу между диодом Шоттки и обычным диодом:

Диод Шоттки Преимущества

• Имеет низкое прямое падение напряжения.
• Быстрое время отклика.
• Быстро восстанавливается, поэтому очень эффективен.
• Он имеет высокую плотность тока и, таким образом, может работать с большим током при низком напряжении.

Диод Шоттки Недостатки

• Имеет высокий обратный ток насыщения.

Применение диодов Шоттки

Существует длинный список применений Schottky Diode, здесь я упомянул некоторые из них:

• Используется в радиочастотных устройствах.
• Используется в схемах логических элементов.
• Используется при разработке выпрямителей.
• Используется для контроля обратного тока в источниках питания.

Итак, это было все о диоде Шоттки, если у вас остались какие-либо вопросы, задавайте их в разделе комментариев ниже. Заботиться.

JLBCB — прототип 10 печатных плат за 2 доллара США (любой цвет) Китайское крупное предприятие по производству прототипов печатных плат, более 600 000 клиентов и онлайн-заказ Повседневная Как получить денежный купон PCB от JLPCB: https://bit. ly/2GMCH9w

Теги:

диод Шоттки, диод с барьером Шоттки, барьер Шоттки, Диод Шоттки рабочий, Применение диода Шоттки, применения диода Шоттки, Преимущества диода Шоттки, преимущества диода шоттки,

-Автор сайта

Сайед Заин Насир

Сайедзаиннасир Я Сайед Заин Насир, основатель The Engineering Projects (TEP). я программист с 2009 года, до этого я просто искал вещи, делал небольшие проекты, а теперь делюсь своим знания через эту платформу. Я также работаю фрилансером и сделал много проектов, связанных с программирование и электрические схемы. Мой профиль Google+Подписаться Присоединиться

Диод Шоттки работа, конструкция, характеристики и применение

от Аджая Кумара

Диод Шоттки , также известный как диод с горячим носителем, состоит из перехода полупроводник-металл, а не перехода полупроводника p-n. Он широко используется для радиочастотных и радиочастотных приложений в качестве смесителя или детекторного диода. В наших предыдущих статьях мы рассказывали о стабилитроне 9.0004 , Светоизлучающий диод , Фотодиод и т. д. В этой статье мы подробно объясним работу диода Шоттки , конструкцию и факторы и т. д.

Он был назван в честь немецкого физика Вальтера Х. Шоттки, барьер означает барьер потенциальной энергии для электронов на стыке. Этот диод имеет низкое прямое падение напряжения, обычно от 0,15 до 0,45 В, и очень высокую скорость переключения. Благодаря этому свойству он также используется в силовых приложениях в качестве выпрямителя.

Конструкция диода Шоттки:

В этом диоде соединение между металлом и полупроводником создает барьер Шоттки, т.е. металлическая сторона действует как анод, а полупроводник n-типа действует как катод. Выбор комбинации металла и полупроводника определяет прямое напряжение диода. И n-тип, и полупроводник p-типа могут образовывать барьеры Шоттки, но полупроводник p-типа имеет гораздо более низкое прямое напряжение по сравнению с полупроводником n-типа. Как известно, прямое напряжение обратно пропорционально току утечки, т.е. если прямое напряжение меньше, чем обратный ток утечки, то это нежелательно. Вот почему мы используем полупроводниковый материал n-типа в этом диоде. Типичные металлы, используемые в конструкции S диод с барьером Чоттки изготовлен из платины, хрома или вольфрама, силицида палладия, молибдена, силицида платины, золота и т.д. анод и катод. Металлическая сторона действует как анод, а полупроводниковая сторона n-типа действует как катод. Символ цепи похож на треугольник, упирающийся в линию, т. е. клемма, входящая в плоский край треугольника, представляет собой анод. В целях защиты металлический слой окружен слоем золота или серебра.

       Схема диода Шоттки

Как показано на рисунке выше, на диод Шоттки подается напряжение таким образом, что металл положителен по отношению к полупроводнику. Это униполярное устройство, потому что оно имеет 90 003 электрона, 90 004 которых являются основными носителями по обе стороны от перехода. Когда эти двое соприкасаются, электроны начинают течь в обоих направлениях через границу раздела металл-полупроводник. Следовательно, вблизи перехода не образуется обедненная область, т. е. отсутствует значительный ток от металла к полупроводнику при обратном смещении. Из-за времени электронно-дырочной рекомбинации задержка, присутствующая в переходных диодах, отсутствует. Полупроводники N-типа обладают более высокой потенциальной энергией по сравнению с электронами металлов. Напряжение, возникающее на диоде, противодействует встроенному потенциалу и облегчает протекание тока.

Характеристики диода Шоттки:

Характеристика VI диода Шоттки аналогична характеристике диода с p-n переходом , за исключением прямого падения напряжения. Прямое падение напряжения на диоде с барьером Шоттки меньше, чем на диоде с p-n переходом.      Диод Шоттки VI характеристики

Как показано на рисунке выше, ток растет экспоненциально с увеличением напряжения в прямом направлении, имеющем колено или поворот при напряжении около 0,2 В. В обратном направлении уровень обратного тока выше, чем при использовании обычного p-n соединение . Из-за высокой концентрации носителей тока VI характеристики этого диода более крутые по сравнению с обычным диодом. В этом диоде прямое падение напряжения увеличивается с увеличением концентрации легирования полупроводника n-типа.

Рекламные ссылки

Коэффициенты диодов Шоттки:

Прежде чем выбрать диод Шоттки для своей работы, разработчики всегда учитывают рабочие требования диодов , потому что каждый диод работает в определенных условиях эксплуатации. Следующие важные факторы:

(i) Запас рабочей температуры: Чтобы сохранить безопасный запас температуры перехода от теплового разгона, максимальная рабочая температура перехода диода Шоттки должна быть меньше максимальной номинальной температуры перехода в техпаспорт.

(ii) Температура радиатора: Всегда используйте отдельные радиаторы для других компонентов, подключенных последовательно или параллельно с диодом Шоттки, поскольку более высокий класс Tjmax Шоттки обеспечивает более высокую температуру радиатора. Эта температура может быть слишком высокой для других компонентов на том же радиаторе.

(iii) Высокая температура окружающей среды: Когда мы выбираем диод Шоттки с высоким номинальным значением Tjmax, при повышении температуры окружающей среды размер радиатора уменьшается.

(iv) Вариант класса Tjmax: Более низкий класс Tjmax Шоттки является лучшим выбором, но если минимизация размера радиатора более важна, чем минимизация потерь энергии, то лучшим выбором является более высокий класс Tjmax Шоттки.

Рекламные ссылки

Диод Шоттки Применений:

Диоды Шоттки — это специально разработанные диоды, используемые для многих целей. Следующие области его применения:

• В цепях приложений высокой мощности он используется в качестве выпрямителей.
• Эти диоды часто используются в качестве ограничителей насыщения на транзисторах.
• В радиочастотных приложениях он используется в качестве диода детектора смесителя.
• В цепях GaAs эти диоды играют жизненно важную роль.
• Используется в автономной фотогальванической системе для предотвращения разряда батарей через солнечные панели в ночное время, а также в системе, подключенной к сети.
• Используется для ограничения напряжения.
• Применяется в биполярных транзисторах ТТЛ на базе 74LS (маломощных Шоттки) и 74S (Шоттки) семейств логических схем.

Надеюсь, вам понравилась эта статья. Для любых предложений, пожалуйста, прокомментируйте ниже. Мы всегда ценим ваши предложения.

Категории Учебники

Об Аджае Кумаре

Привет, читатели! Аджай Кумар имеет высшее образование в области электроники и техники связи и отвечает за управление этим веб-сайтом. Обладая знаниями, которые он получил, он старается предоставить читателям как можно больше.

…

[PDF] Характеристики диода с барьером Шоттки при инжекции высокого уровня

[PDF] Характеристики диода с барьером Шоттки при инжекции высокого уровня | Семантический ученый

Перейти к форме поискаПерейти к основному содержаниюПерейти к меню учетной записи title={Характеристики диода с барьером Шоттки при инжекции высокого уровня}, автор = {Вай Тунг Нг, Шен Лян и К. Андре Т. Салама}, journal={Твердотельная электроника}, год = {1990}, объем={33}, страницы = {39-46} }

• W. NG, S. Liang, C. Salama
• Опубликовано 1990
• Physics
• Solid-State Electronics

View Via Publisher

VRG.Uutoronto.ca

6666111111

VRG.UTORONTO.CA

66666111111

VRG.UTORONTO.CA

66666666111111110002 VRG.UTORONTO.CA

6666666666666666666666666666666666666 гг.

характеристики диодов Шоттки при высоком уровне инжекции

• Мнацаканов Т.Т., Левинштейн М., Тандоев А.Г., Юрков С., Палмур Дж.

• Инженерия, физика

• 2016

Current–voltage characteristics of Schottky diodes at high current densities under the injection of minority carriers

• T. T. Mnatsakanov, A. G. Tandoev, M. Levinshtein, S. Yurkov, J. Palmour

• Physics

• 2017

Получено аналитическое выражение для ВАХ диода Шоттки при высоком уровне инжекции неосновных носителей. Показано, что даже при очень высоких плотностях тока…

Статические характеристики диода высокого барьера Шоттки при высоком уровне инъекции

• A. Prokopyev, S. A. Mesheryakov

• Физика

• 1999

Характеристики

. Хассан

Физика

2000

Диффузионная емкость эпитаксиального высокобарьерного диода Шоттки

• М. Хассан, А. Кармокар

• Материаловедение

• 2002

Низкобарьерный диод Шоттки представляет собой устройство с основной несущей. Но диод Шоттки с высоким барьером инжектирует неосновные носители при прямом смещении. Из-за этой инжекции неосновных носителей заряд неосновных носителей…

Характеристики переключения диодов с барьером Шоттки при высокоуровневой инжекции с ненулевым полем на краю обедненного слоя

• М. Эль-Банна

• Физика

• 1998

В данной статье представлена ​​модифицированная модель диодов с барьером Шоттки при инжекции высокого уровня. Представленная модель учитывает поле на границе обедненного слоя. Предыдущие модели…

S-образные ВАХ мощных диодов Шоттки при больших плотностях тока

• Тандоев А.Г., Мнацаканов Т.Т., Юрков С.

• Физика

• 9 а 2020 совокупность квазинейтральных режимов транспорта носителей в полупроводниках, включающая, наряду с диффузией и дрейфом, недавно открытую диффузию, стимулированную квазинейтральным дрейфом, на…

  SINFET device modeling

  • W. Ng, S. Liang, C. Salama

  • Engineering

  • 1990

  Fast extraction of static parameters of Schottky diodes from forward I–V characteristic

  • A. Prokopyev , С. А. Мещеряков

  • Материаловедение

  • 2005

  Аналитическое выражение диффузионной емкости однородно легированного высокобарьерного диода Шоттки

  • Tanvir Ahmed, Md. Ahsanul Abeed

  • Материаловедение

    2014 Международная конференция по информатике, электронике и зрению (ICIEV)

  • 2014

  изучено его поведение при различных параметрах устройства. Когда высота барьера низкая, Schottky…

  ПОКАЗЫВАЕТСЯ 1-10 ИЗ 15 ССЫЛОК

  СОРТИРОВАТЬ ПОРелевантностьНаиболее влиятельные документыНедавность

  Расчет распределения заряда и коэффициента инжекции неосновных носителей для высокобарьерных диодов Шоттки

  • C. Chuang

  • Физика

  • 1984

  Выпрямители Шоттки на кремнии с высокими барьерами

  • L. Norde Stolt, K. Bohlin, P. Bohlin,0026

  • Физико-технические науки

  • 1983

  О накоплении неосновного заряда для эпитаксиального диода с барьером Шоттки

  Проанализированы инжекция неосновных носителей и накопление заряда в эпитаксиальном диоде с барьером Шоттки. На основе предположения о незначительной рекомбинации в эпитаксиальном слое формальные решения для…

  Инжекция неосновных носителей и накопление заряда в эпитаксиальных диодах с барьером Шоттки

  • Д. Шарфеттер

  • Physics

  • 1965

  Current transport in an ion-implanted diode

  • Y. Pai, Hongchin Lin

  • Materials Science, Physics

  • 1981

  Minority carrier injection of metal-silicon contacts

  • А.Ю., Э. Сноу

  • Физика

  • 1969

  Токоперенос в барьерах металл-полупроводник

  • C.R. Crowell, S.M. Sze

  • Physics

  • 1966

  The SINFET: a new high conductance, high switching speed MOS-gated transistor

  • J.