Site Loader

Содержание

Диод Шоттки. Устройство, принцип работы и основные характеристики.

Приветствую всех на сайте MicroTechnics снова! Сегодня мы продолжим курс “Основы электроники“, и героем статьи станет еще один электронный компонент, а именно диод Шоттки. В недавних статьях мы рассматривали принцип работы и применение обычных диодов и стабилитронов:

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 пониженное падение.

“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. {-\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, честно говоря, 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, мы рассмотрели устройство, основные характеристики и принцип работы диода Шоттки. Давайте на этом и завершим сегодняшнюю статью, всем большое спасибо за уделенное время и до встречи в новых статьях!

Как работают диоды Шоттки

Все, что вам нужно знать о том, как работают диоды Шоттки


Подобно другим диодам, диод Шоттки в зависимости от направления течения тока в электрической цепи влияет на ток. В мире электроники эти устройства работают так же, как улицы с односторонним движением – они позволяют току течь только от анода к катоду. Тем не менее, в отличие от обычных полупроводниковых диодов, диод Шоттки известен благодаря низкому падению напряжения при его прямом включении и способностью к быстрому переключению. Это делает его идеальным выбором для использования в высокочастотных устройствах, а также в устройствах, где используются низкие напряжения. Диод Шоттки может применяться в самых разных устройствах, например:

  • Для выпрямления тока большой мощности. Диоды Шоттки могут использоваться в мощных устройствах благодаря низкому падению напряжения при прямом включении. Эти диоды затрачивают меньше энергии, что способствует уменьшению размеров радиатора;

  • В универсальных источниках питания. Диоды Шоттки также могут помогать разделять питание при использовании блоков двойного электропитания, использующих энергию электрической сети и аккумуляторов;

  • В элементах солнечных батарей. Диоды Шоттки могут помочь добиться максимальной эффективности элементов солнечной батареи благодаря низкому падению напряжения при прямом включении. Также они помогают защищать ячейки от обратного заряда;

  • В качестве защелки. Диоды Шоттки могут также использоваться в качестве защелки в транзисторных схемах, а также в цепях с логическими элементами 74LS или 74S.

Преимущества и недостатки диода Шоттки

Одним из главных преимуществ использования диода Шоттки вместо обычного диода является низкое сопротивление его перехода металл-полупроводник, приводящее к тому, что напряжение падает при его прямом включении. Таким образом диод Шоттки потребляет меньшее напряжение, чем обычный диод. На его p-n-переходе падает лишь 0,3-0,4 В. На графике ниже вы можете видеть прямое падение напряжение, составляющее приблизительно 0,3 В. Ток через диод Шоттки значительно возрастает при увеличении напряжения сверх указанного. Через обычный диод ток не растет до напряжения приблизительно 0,6 В.

На рисунках ниже показаны две электрические цепи в качестве иллюстрации преимуществ низкого падения напряжения при прямом включении. В цепи слева обычный диод, а справа – диод Шоттки. У обеих цепей источник питания дает напряжение 2 В постоянного тока.

Обычный диод потребляет 0,7 В, отдавая нагрузке лишь 1,3 В. Благодаря низкому падению напряжения при прямом включении, диод Шоттки потребляет только 0,3 В, отдавая нагрузке 1,7 В. Если нагрузке необходимы 1,5 В, то для такой задачи подойдет только диод Шоттки.

Другие преимущества использования диода Шоттки вместо обычного диода:

  • Малое время обратного восстановления. Диод Шоттки накапливает небольшой заряд, что делает его идеальным для использования в схемах, требующих быстрого переключения — они широко используются при конструировании высокочастотных печатных плат;

  • Пониженный уровень помех. Диод Шоттки добавляет в схему меньшее количество нежелательного шума по сравнению с типичным диодом с p-n-переходом;

  • Более высокие характеристики. Диод Шоттки потребляет меньше энергии, поэтому подходит по техническим требованиям для использования в низковольтных устройствах.

Также следует помнить о нескольких недостатках диодов Шоттки. Диод Шоттки, на который подано обратное напряжение смещения, будет пропускать больший обратный ток, чем обычный диод. Это приводит к тому, что в цепи с обратным включением диода Шоттки ток утечки больше.

Максимальное обратное напряжение диода Шоттки также меньше, чем у обычных диодов, и обычно составляет не более 50 В. При превышении этого напряжения происходит пробой диода Шоттки, в результате чего он начинает пропускать большой ток в обратном направлении. До этой величины обратного напряжения существует лишь небольшой ток утечки через диод Шоттки, впрочем, как и у других диодов.

Как работает диод Шоттки

В обычном диоде полупроводники p-типа и n-типа образуют p-n-переход. В диоде Шоттки вместо полупроводника p-типа используется металл. Этот металл может быть разным – от платины до вольфрама, молибден, золото и т. д.

Металл и полупроводник n-типа образуют переход металл-полупроводник. Он называется барьером Шоттки. Свойства барьера Шоттки различны при отсутствии напряжения смещения, при прямом и при обратном смещении.

Напряжение смещения отсутствует

При отсутствии напряжения смещения свободные электроны будут перемещаться из полупроводника n-типа в металл, чтобы восстановить равновесие. Этот поток электронов создает барьер Шоттки, где встречаются отрицательные и положительные ионы. Чтобы свободные электроны смогли преодолеть этот барьер, требуется приложение внешнего напряжения большего, чем потенциал поля перехода металл-полупроводник.

Прямое смещение

Если положительную клемму батарейки подключить к выводу диода, подключенного к металлической части перехода метал-полупроводник, а отрицательную – к выводу диода, подключенного к полупроводнику, то таким образом мы подадим на диод прямое смещение. В этом состоянии, если напряжение больше 0,2 В, то электроны могут преодолеть переход металл-полупроводник и перейти из полупроводника n-типа в металл. Это приведет к возникновению тока через диод. Так работают все диоды.

Обратное смещение

Если отрицательную клемму батарейки подключить к выводу диода, подключенного к металлической части перехода метал-полупроводник, а положительную – к выводу диода, подключенного к полупроводнику, то таким образом мы подадим на диод обратное смещение. Так мы увеличим ширину барьера Шоттки, не давая току течь через диод. Тем не менее, если напряжение обратного смещения будет возрастать, то, в конце концов, барьер будет пробит. После чего ток потечет в обратном направлении и может повредить этот и другие электронные компоненты.

Изготовление и параметры диода Шоттки

Существуют различные способы изготовления диода Шоттки. Самый простой способ изготовить диод Шоттки – это присоединить к поверхности полупроводника металлический провод, сделав точечный контакт. Некоторые диоды Шоттки до сих пор производятся таким способом, но осуществить контроль качества готовых диодов сложно.

Самая популярная технология использует вакуумное нанесение металла на поверхность полупроводника. Этот метод обладает недостатком, заключающимся в пробое диода вследствие воздействия электрических полей по краям пластины проводника. Для устранения этой проблемы производители защищают полупроводниковую пластину оксидным охранным кольцом. Кроме того, это охранное кольцо защищает переход металл-полупроводник от разрушения вследствие физического воздействия. Такие диоды изготавливаются в том числе в форм-факторе, допускающем поверхностный монтаж компонентов.

Параметры диода Шоттки

Ниже приведен перечень характеристик, на основании которых следует подбирать диод Шоттки для использования в вашем следующем электронном проекте.

Примеры диодов Шоттки

Полезно увидеть, как эти характеристики обычно приводятся на сайте изготовителя или в спецификации. Ниже приведены два примера:

1N5711 – это ультрабыстрый диод Шоттки, обладающий высоким пробивным напряжением, низким падением напряжения при прямом включении и охранным кольцом для защиты перехода металл-полупроводник.

1N5828 – это диод Шоттки в корпусе штыревого типа, используемый для выпрямления тока.

Управление током

Вы планируете поработать над высокочастотным или мощным устройством, в котором требуется применение низкого напряжения? Ваш выбор – диоды Шоттки! Эти диоды широко известны благодаря их низкому падению напряжения при прямом включении и высокой скорости переключения. Используются ли они в ячейках солнечных батарей или для выпрямления тока, нет других подобных устройств, обладающих падением напряжения всего 0,3 В, дающее дополнительную эффективность. Современные ПО для разработки электронных устройств уже имеют множество готовых к использованию бесплатных библиотек, содержащих диоды Шоттки. Самому не нужно ничего делать. Попробуйте уже сегодня!

Принцип работы диода Шоттки, как его проверить и чем заменить

В большом семействе полупроводников есть так называемый диод Шоттки. Он назван по фамилии учёного Shottky, открывшего этот эффект. В радиоэлектронике занимает свою нишу благодаря своим параметрам. Что это за прибор и чем он отличается от обычных обсуждаем ниже.

Диоды Шоттки (Shottky) могут выглядеть так

Содержание статьи

Основные характеристики диодов

Для начала вспомним, что такое обычный диод и как он работает. Это полупроводниковый прибор, который стоит из двух зон. При определённых условиях через этот переход перемещаются электроны.

Устройство и обозначение диода

Основное свойство элемента — он пропускает ток в одном направлении, и не пропускает в другом. Диоды Шоттки имеет такие же характеристики, как и обычные. На некоторых заострим внимание поподробнее. Это падение напряжения, обратный ток, обратное напряжение, частота.

Диод Шоттки отличается от обычных кремниевых диодов

Диод Шоттки делают из кремния (Si), арсенида галлия (GaAs) и редко — на основе германия (Ge). Металл в соединении с полупроводником определяет многие параметры диода. Этим металлом, может быть, золото (Au), ралладий (Pd), платина (Pt), вольфрам (W) которые наносятся на полупроводники.

А также как и обычный диод соединение полупроводник-металл обладает односторонней проводимостью с рядом положительных, а также отрицательных качеств.

Вольт-амперная характеристика диода шоттки

Вольт-амперная характеристика диода Шоттки отличается от обычного полупроводникового большей нелинейностью.

Что дает использование соединения металл-полупроводник? Два положительных момента:

    1. Очень небольшое падение напряжения на прямом переходе — 0,2-0,4 В. Для кремниевого диода «среднее» значение этого параметра — 0,7 В.  Правда, малое падение напряжения имеют только приборы с небольшим напряжением пробоя — до 100 В. Для более мощных это падение только чуть ниже, чем у кремниевых.
    2. Высокое быстродействие. То есть, он быстро меняет своё состояние. Переход из открытого состояния в закрытое и обратно происходит за очень короткий промежуток времени и определяется только барьерной ёмкостью. Их применяют в системах коммутации, где важна скорость реакции.

Что такое диод Шоттки и как он обозначается на схеме

Есть у них и минусы. При повышении температуры у них значительно возрастает обратный ток.

Второй недостаток — при превышении максимально допустимого обратного напряжения происходит необратимый пробой. То есть, прибор выходит из строя. Есть и ещё один минус — малое падение прямого напряжения только у диодов Шоттки с малым напряжением пробоя (до сотни вольт). У вариантов с более высоким напряжением потери сравнимы с кремниевыми.

Применение в электронике

Такие свойства, как быстродействие и малое падение напряжения позволяет использовать диоды Шоттки в высокочастотных схемах. Например, в силовых высокочастотных выпрямителях (до сотен килогерц), где они работают как высокочастотные выпрямители. Применяют их и в усилителях звука, так как по сравнению с обычными диодами они дают меньший уровень помех.

Если вы посмотрите на плату источника питания, точно увидите диод Шоттки

Ещё одна область применения — составная часть более сложных полупроводниковых приборов. Например, МОП — транзисторы, диодные сборки и силовые диоды со встроенным диодом Шоттки имеют лучшие характеристики.

Сфера применения изделий велика, но наиболее часто их применяют в блоках питания компьютеров. А также в схемах для модуляции света в приёмниках излучения, солнечных батареях.

Условное обозначение и характеристики

На схеме диод Шоттки имеет особое обозначение. Отличие от обычного состоит в том, что перекладина у треугольника имеет загнутые края. Не один, как у стабилитрона, а оба. И края эти загнуты в разные стороны. На рисунке приведено обозначение по ГОСТу.

Диод Шоттки на схеме: условное обозначение

Про характеристики уже говорили. Это три основных параметра:

  • Падение напряжения при прямом переходе. Для диодов Шоттки оно ниже, чем у обычных кремневых. При мощности обратного пробоя до 100 В оно будет порядка 0,2-0,4 В (у кремниевых в среднем 0,6–07 В).
  • Напряжение пробоя. Обычное значение — до 200 В, но есть и изделия с напряжением более 1000 вольт.
  • Параметры популярной серии диодов Шоттки 1N58**

  • Обратный ток. В нормальных условиях (до 20 °C) он не слишком велик — порядка 0,05 мА, но при повышении температуры резко повышается.

Приведённые параметры — средние. Есть довольно серьёзный разбег и для каждого случая можно подобрать нужные характеристики по каждому из пунктов. Иногда ещё важен такой параметр, как скорость переключения (быстродействие).

Виды диодов Шоттки

В настоящее время в электронных устройствах обычно применяют именно этот тип диодов. Бывают следующих видов:

  • Одинарные.
  • Сдвоенные
    • с общим анодом;
    • с общим катодом;

      Два варианта корпусов для сдвоенных диодов Шоттки

    • последовательно соединенные.

Сдвоенные диоды Шоттки (или диодные сборки) выполнены в одном корпусе, похожи на силовые ключи, имеют три вывода. Диоды в сборке имеют одинаковые или очень близкие параметры, так как выполняются в одном технологическом цикле.

Часто диоды Шоттки выглядят именно так, но есть еще и в виде обычных диодов и СМД варианты. Как видите, на пластиковых стоит обозначение связки двух диодов — с общим анодом

Деталь имеет обычный корпус в виде небольших цилиндров с двумя проволочными выводами. Катод помечен полосой.

Таблица названий и характеристик

Диоды Шоттки выпускаются определёнными сериями. Не так много производителей в мире, несколько десятков серий. В таблице собраны наиболее часто встречающиеся элементы отечественного и импортного производства (некитайского).

Отечественные диоды ШотткиИмпортные диоды ШотткиU max, VImax, АТип
1N581720-25 1 Одинарный
1N582020-25 3Одинарный
КД269 А, АС20-25 5Одинарный/сдвоенный
КД238АС20-25 7,5Сдвоенный
КД270 А, АС20-25 7,5Одинарный/сдвоенный
КД271 А, АС20-25 10Одинарный/сдвоенный
КД272 А, АС SR162020-25 15Одинарный/сдвоенный
КД273 А, АС20-25 20Одинарный/сдвоенный
1N581830-351Одинарный
1N582130-353Одинарный
КД638 А, АС30-355Сдвоенные
КД238 А, АС30-357,5Сдвоенные
10TQ0. 530-3510Одинарный
12TQ03530-3515Одинарный
20TQ03530-3520Одинарный
SR503030-3550Сдвоенные
1N581940-451Одинарный
1N582240-453Одинарный
КД638 АСSR54040-455Одинарный
КД238 АС6TQ04540-457.5Сдвоенные
10TQ04540-4510Одинарный
12TQ04540-4515Одинарный
20TQ04540-4520Одинарный
SR350503Одинарный
КД269 Б, БС505Одинарный/сдвоенный
КД270 Б, БСSR850507. 5Одинарный/сдвоенный
КД271 Б, БС5010Одинарный/сдвоенный
КД272 Б, БС5015Одинарный/сдвоенный
КД273 Б, БС18TQ0505020Одинарный/сдвоенный
SR160601Одинарный
SR360603Одинарный
КД638 БСSR560605Сдвоенные
КД636 АСSR16606015Сдвоенные
КД637 АС6025Сдвоенные
КД269 В, ВС50SQ080755Одинарный/сдвоенный
КД270 В, ВС8TQ060757,5Одинарный/сдвоенный
КД271 В, ВС7510Одинарный/сдвоенный
КД272 В, ВС7515Одинарный/сдвоенный
КД273 В, ВС7520Одинарный/сдвоенный
30CPQ807530Сдвоенные
11DQ0990-1001. 1Одинарный
31DQ1090-1003.3Одинарный
КД638 ВС90-1005Сдвоенные
КД269 Г, ГС50SQ10090-1005Одинарный/сдвоенный
КД270 Г, ГС8TQ10090-1007.5Одинарный/сдвоенный
КД271 Г, ГС90-10010Одинарный/сдвоенный
КД272 Г, ГС90-10015Одинарный/сдвоенный
КД273 Г, ГС90-10020Одинарный/сдвоенный
30CPQ10090-10030Сдвоенные
КД638 ГС1505Сдвоенные
КД269 Д, ДС1505Одинарный/сдвоенный
КД638 ДС1505Сдвоенные
КД270 Д, ДС1507,5Одинарный/сдвоенный
КД271 Д, ДС10CTQ15015010Одинарный/сдвоенный
КД636 БС15015Сдвоенные
КД272 Д, ДС15015Одинарный/сдвоенный
КД273 Д, ДС15020Одинарный/сдвоенный
КД637 БС15025Одинарный/сдвоенный
30CPQ150, SF30315030Сдвоенные
UF4003, SF142001Одинарный
SF242002Одинарный
SF34, HER3032003Одинарный
КД369 Е, ЕС2005Одинарный/сдвоенный
КД638 ЕС2005Сдвоенные
КД270 Е, ЕС2007,5Одинарный/сдвоенный
КД271 Е, ЕС20010Одинарный/сдвоенный
КД272 Е, ЕС20015Одинарный/сдвоенный
КД638 ВС20015Сдвоенные
КД273 Е, ЕС20020Одинарный/сдвоенный
КД637 ВС20025Сдвоенные
SF304, 30EPF0220030Одинарный
UF4004. SF164001Одинарный
SF264002Одинарный
SF26, HER3054003Одинарный
КД640 А, АС4008Одинарный/сдвоенный
КД271 К, КС, К110ETF0440010Одинарный/сдвоенный
КД272 К, КС, К116CTU0440015Одинарный/сдвоенный
КД641 А, АС40015Одинарный/сдвоенный
КД636ГС40015Сдвоенные
КД273К, КС, К140020Одинарный/сдвоенный
КД637ГС30CPF0440025 (30)Сдвоенные
КД640 Б, БС5008Одинарный/сдвоенный
КД640 Е, ЕС5008Одинарный/сдвоенный
КД271 Л, ЛС, Л150010Одинарный/сдвоенный
КД272 Л, ЛС, Л150015Одинарный/сдвоенный
КД640 Б, БС50015Одинарный/сдвоенный
КД640 Е, ЕС50015Одинарный/сдвоенный
КД273 Л, ЛС, Л150020Одинарный/сдвоенный
UF4005, SF176001Одинарный
SF276002Одинарный
SF37, HER3066003Одинарный
HFA04TB606004Одинарный
КД640 В, ВСHFA08TB60, HFA08pB606008Одинарный/сдвоенный
КД271, М, МС, М110ETF0660010Одинарный/сдвоенный
КД636 ДС60012Сдвоенные
КД272, М, МС, М160015Одинарный/сдвоенный
КД641В, ВС60015Одинарный/сдвоенный
КД273, М, МС, М160020Одинарный/сдвоенный
КД637 ДС60025Сдвоенные
30СPF0660030Одинарный/сдвоенный
40EPF0660040Одинарный
60EPF0660060Одинарный
КД640 Г, ГС7008Одинарный/сдвоенный
КД640 Г, ГС70015Одинарный/сдвоенный
UF4006, SF188001Одинарный
SF288002Одинарный
SF38, HER3078003Одинарный
КД636 ЕС80012Сдвоенные
КД637 ЕС20ETF0880025Сдвоенные
UF4007, SF191000-12001Одинарный
SF291000-12002Одинарный
SF39, HER3081000-12003Одинарный
HFA06TB1201000-12006Одинарный
HFA08TB120, HFA06PB1201000-12008Одинарный
20ETF121000-120020Одинарный
30ETF121000-120030Одинарный/сдвоенный
60ETF121000-120060Одинарный

Для удобства они отсортированы по напряжению пробоя. Внутри группы прямой ток идет по возрастающей. Так удобнее ориентироваться.

Отличия в графическом изображении диода Шоттки и обычного

Некоторые из перечисленных супербыстрые: SF 17/18/19 в группе с высоким обратным напряжением (от 600 В). В группе с напряжением пробоя 400 В их несколько — всё по списку начиная от тока 8А. Такая же картина наблюдается с пробоем на 300 В. В этой группе почти все отличатся высоким быстродействием. Только три позиции (UF4003 и SF 24 и 34) имеют «нормальную» для диодов Шоттки скорость срабатывания. Она всё равно намного выше, чем у обычных кремниевых деталей.

Если проанализировать таблицу, можно заметить, что диоды с малым обратным током почти без исключений импортного производства.

Как проверить

Вообще, он проверяется как обычный диод. Проверка основана на том, что они в одном направлении пропускают ток и имеют малое сопротивление, во втором ток не пропускают и сопротивление имеют высокое — почти обрыв.

Чтобы проверить диод Шоттки мультиметром, переводим его в режим прозвонки. Прикладываем щупы к выводам проверяемой детали. В одном положении должно «звониться», поменяв щупы, должна получить обрыв. Если «звонится» и в любом положении щупов — переход пробит и диод неисправен. Но никакие другие характеристики мультиметром вы не проверите. Можно только сказать работает он или пробит, а также где анод и катод.

Можно проверить диод Шоттки имея обычный мультиметр. В обратном положении должен показывать «обрыв».

Где анод, а где катод? Анод там где положительный щуп, катод — где земляной при таком положении когда диод ток пропускает. В обычном исполнении (КД) катод там, где корпус имеет расширение.

Проверить исправность диода Шоттки вообще не проблема, если имеете универсальный тестер. В слоты вставляем ножки детали и нажимаем на кнопку тестирования. На экране должен высветиться символ диода и характеристики, которыми он обладает. Перечень характеристик зависит от модели измерителя, но падение напряжения на прямом переходе, напряжение пробоя и обратный ток должны быть обязательно. А ещё вам распишут, к какому слоту подключён анод, а к какому катод. Если он сдвоенный, то и общий коллектор/база будут прописаны.

Чем заменить

Заменить диод диодом Шоттки вполне возможно, лишь бы подходил по основным характеристикам, напряжение и ток. А вот обратная замена нежелательна. Дело в том, что Шоттки в силу своих характеристик, меньше греются. При такой замене он быстро выйдет из строя. Конечно если проанализировать схему, то можно подобрать аналог с запасом по мощности.

Вольт-амперная характеристика — диод — Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 1

Вольт-амперная характеристика — диод

Cтраница 1

Вольт-амперная характеристика диода существенно зависит от температуры окружающей среды, с повышением которой прямой ток диода при одном и том же напряжении может увеличиться в несколько раз. При заданном прямом токе с увеличением температуры снижается прямое напряжение между электродами диода.  [1]

Вольт-амперная характеристика диода ( рис. 38 — 6) показывает зависимость тока через диод от приложенного к нему напряжения.  [2]

Вольт-амперные характеристики диода — двухэлектрод-ной электронной лампы и полупроводникового диода были показаны на рис. 3.3 и 3.17, в. Диод, у которого можно пренебречь обратным током и падением напряжения в прямом направлении, следует считать идеальным вентилем. Сопротивление идеального вентиля в прямом направлении ( гъ) равно нулю, а в обратном ( / чбр) — бесконечно велико. Вольт-амперная характеристика идеального вентиля, показанная на рис. 15.1, представляет собой отрезок ( Оа) положительной полуоси тока и отрезок ( Об) отрицательной полуоси напряжения. Заменой реальной характеристики вентиля отрезками прямых ( кусочно-линейная аппроксимация), в частности характеристикой идеального вентиля, шиши роко пользуются, чтобы упростить расчет режима цепи с вентилями.  [3]

Вольт-амперная характеристика диода условно разделяется на три области: область насыщения и две области пробоя. В области насыщения ток насыщения, проходящий через диод, очень мал и практически не зависит от приложенного напряжения.  [5]

Вольт-амперная характеристика диода нелинейна, и значение R зависит от величины напряжения U а. На рабочем участке характеристики величина R может иметь значения от нескольких десятков до нескольких тысяч ом.  [7]

Вольт-амперные характеристики диодов сильно зависят от температуры.  [9]

Вольт-амперная характеристика диода зависит от температуры. С повышением температуры прямое и обратное сопротивления уменьшаются. Наиболее сильно с изменением температуры меняются обратный ток и.  [10]

Вольт-амперная характеристика диода в режиме теплового пробоя соответствует кривой б на рис. 3.4. Она имеет падающий характер, так как вследствие повышения температуры перехода концентрация носителей заряда в нем резко увеличивается и электрическое сопротивление перехода уменьшается относительно быстрее, чем растет ток перехода.  [11]

Вольт-амперная характеристика диодов Шоттки почти идеально описывается экспоненциальной зависимостью ( 10 — 52) для идеализированного диода. Это обстоятельство позволяет с успехом использовать диоды Шоттки в качестве логарифмирующих элементов.  [13]

Излом вольт-амперной характеристики диодов позволяет пропускать практически без искажений малые мгновенные значения напряжений и резко ослаблять вершины полуволн.  [15]

Страницы:      1    2    3    4    5

Чем отличается диод шоттки от обычного диода

Многие неисправности в системных блоках питания возникают из-за неполадок вторичных цепей, работающих совместно с источниками питания. Если ранее очень часто выходили из строя силовые транзисторные ключи, то в настоящее время основной проблемой становятся поломки вторичных выпрямителей, основой которых являются диод Шоттки. В нем используется принцип перехода от металла к полупроводнику. Как правило, большая часть таких диодов используется в цепях с низким напряжением.

Положительные качества диода Шоттки

Если в обычных диодах значение прямого падения напряжения составляет примерно от 0,6 до 0,7 вольта, то применение диодов Шоттки позволяет снизить этот показатель от 0,2 до 0,4 вольта. При этом, максимальное обратное напряжение может составлять до нескольких десятков вольт. Этот показатель дает ограничение в применении диодов Шоттки и предполагает их использование только в низковольтных цепях.

При небольшой электрической емкости перехода, становится возможным произвести значительное увеличение рабочей частоты. Благодаря этому свойству, диод нашел довольно широкое применение для интегральных микросхем. В силовых электрических приборах переходы с малой емкостью имеют короткий восстановительный период, что позволяет выпрямителям работать на высоких частотах.

Улучшенные характеристики по сравнению с обычными выпрямителями позволяют эффективно использовать их для импульсных блоков питания и цифровой аппаратуры.

Недостатки

В том случае, когда максимальное обратное напряжение на короткое время превышает допустимый уровень, диод Шоттки полностью выходит из строя. Это необратимый процесс, после которого становится невозможным восстановление первоначальных свойств.

Кроме того наблюдаются повышенные обратные токи, которые возрастают при росте температуры самого кристалла. В случае некачественного тепло-отведения, действие положительной тепловой обратной связи может привести к аварийному перегреванию диода.

В блоках питания диод Шоттки эффективно применяются при выпрямлении токов в каналах. С учетом высокого значения выходного тока, возникает необходимость в быстром действии выпрямителей, для того, чтобы уменьшить их энергетические потери. Этот фактор приводит к значительному увеличению коэффициента полезного действия источников питания. Кроме того, обеспечивается надежная работа силовых транзисторов, установленных в первой части блоков питания.

Таким образом, диоды Шоттки применяются в тех случаях, когда необходимо уменьшить коммутационные динамические потери, а также при устранении коротких замыканий во время переключения. Это устройство является эффективным выпрямительным элементом.

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.

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.

Формула для расчётов

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.

Диод Шоттки умеет не только светиться: для этих целей используют p-n-переход. Контакт металл-полупроводник не всегда становится выпрямляющим. В последнем случае называется омическим и входит в состав большинства транзисторов, где его паразитные эффекты излишни и вредны. Каким будет переход, зависит от высоты барьера Шоттки. При больших значениях параметра, превышающих температурную энергию, появляются выпрямительные свойства. Свойства определяется разностью работы выхода металла (в вакууме) и полупроводника, либо электронным сродством.

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.

В электроустановках, как вы знаете, имеет огромное применение силовые полупроводниковые приборы — промышленные диоды. Это стабилитроны, диоды Зенера и гость нашей статьи — диод Шоттки.

Что такое диод Шоттки(наречен в честь немецкого физика Вальтера Шоттки), могу сказать кратко – он отличается от других диодов принципом работы основанный на выпрямляющем контакте металл – полупроводник. Этот эффект может получиться в двух случаях: для диода n-типа –если в полупроводнике работа выхода меньше чем металла, для диода р-типа – если работа выхода полупроводника больше чем металла. Наибольшей популярностью пользуются диоды Шоттки вида n-типа из-за высокой подвижностью электронов, сравнимо с подвижностью дырок.

Рис 1. Вид диода Шоттки в разрезе

Плюсы и минусы

Для сравнения берем биполярный диод. Как говорится: сразу в огонь, начнем с недостатка, а он считаю самый важный. У диодов Шоттки огромный обратный ток.

С минусами все, теперь хорошее, плюсы.

  • Во-первых, считаю, что диоды Шоттки являются наиболее быстродействующими. Так же можно учитывать плюсом прямое падение напряжения при таком же токе на несколько десятых вольта меньше как у биполярных.
  • Во-вторых, можно добавить, что у данных диодов не накапливается не основные носители заряда, так как ток в полупроводнике проходит по принципу дрейфа. Про этот механизм расскажу в следующих статьях.

Структура диода Шоттки.

Огромное количество диодов Шоттки изготавливаются по планарной технологии с эпитаксиальным n-слоем, на поверхности которого создают оксидный слой, в котором образуются окна для формирования барьера. В роли последнего используются такие металлы: молибден, титан, платина, никель. По всей площади контактной области формируется кольцо кремния р-типа( рис 2 а), которое будет служить уменьшением краевых токов утечки.

Рис 2 а.,б.

Работает «охранное» кольцо таким способом: степень легирования и размеры р-области проектируется таким образом, чтобы при перенапряжениях на приборе ток пробоя протекал именно через р-n-преход, а не через контакт Шоттки.

Здесь мы видим, что области р-типа сформированы непосредственно в активной области перехода Шоттки. Поскольку в такой конструкции имеется два типа перехода – переход металл-кремний и р-n-переход,- по своим свойствам и характеристикам она занимает промежуточное положение. Благодаря переходу Шоттки, она имеет минимальные токи утечки, а из наличия р-n-перехода — большие напряжения при прямом смещении.

Также конструкция, приведенная на рисунке 2 б, обладает повышенной устойчивостью к действию разряда статического электричества. Это следует из принципа работы, который заключается в том, что объемные токи утечки замыкаются на обедненной области р-n-перехода, тем самым уменьшая электрическое поле на границе раздела металл-полупроводник при прямом смещении, области пространственного р-n-переходов имеют минимальную ширину, и вольт-амперная характеристика (ВАХ) рис.3 диода близка к ВАХ типовой конструкции диода. При обратных же напряжениях область обеднения р-n-перехода увеличивается по мере увеличения прикладываемого напряжения и ОПЗ соседних р-n-переходов смыкается, образуя своего рода «экран», защищающий контакт Me-Si высоких напряжений, которые могут вызвать большие объемные токи утечки.

Рис.3 Вольт-амперная характеристика диода Шоттки

Принцип действия

Вольт-амперная характеристика диода Шоттки, смещенного в прямом направлении, определяется формулой

которая по форме совпадает с ВАХ р-n-перехода, однако ток J0 гораздо выше, чем Js (типовые значения диода Шоттки Al-Si при 25 С J0 = 1.6 *10 -5 А/см 2 , а для р-n-перехода при Nd=Na=10 16 А/см 3 , Js=10 -10 А/см 2 )

При прямом смещении диода Шоттки к прямому падению напряжения на переходе добавляется напряжение на самом полупроводнике. Сопротивление этой области содержит две составляющие: сопротивление слаболегированной эпитаксиальной пленки (n — ) и сопротивление сильнолегированной подложки (n + ). Для диода Шоттки с низким допустимым напряжением (менее 40 В) эти два сопротивления оказываются одного порядка, поскольку n + область значительно длиннее (n — ) области (примерно 500 и 5 мкм, соответственно). Общее сопротивление кремния площадью 1 см 2 составляет в таком случае от 0,5 до 1 мОм, создавая падение напряжения в полупроводнике от 50 до 100 мВ при токе 100А.

Если диод Шоттки выполняется на допустимое обратное напряжение более 40 В, сопротивление слаболегированной области возрастает очень быстро, поскольку для создания более высокого напряжения требуется более протяженная слаболегированная область и еще более низкая концентрация носителей. В результате оба фактора приводят к возрастанию сопротивления (n — ) области диода.

Конструкторско-технологические приемы.

Большое сопротивление является одной из причин того, что обычные кремниевые диоды Шоттки не выполняются на напряжение свыше 200 В.

Для снижения обратных токов утечки, повышение устойчивости к разрядам статического электричества используются различные приемы.

Так, для снижения токов утечки и выхода годных диодов Шоттки в окне под барьерный слой делают углубление 0,05 мкм, а после формировании углубления в эпитаксиальном слое проводят отжиг при температуре 650 град. В среде азота в течении 2-6 часов.

Снижение обратных токов молибденовых диодов Шоттки добиваются путем создания геттерирующего слоя перед нанесением эпитаксиального слоя полированием обратной стороны подложки свободным абразивом, а после металлизации электрода Шоттки удаляют геттерирующий слой.

При выдерживании оптимальных соотношений между шириной и глубиной охранного кольца также можно существенно обратные токи утечки и повысить устойчивость к статики.

Пишите комментарии,дополнения к статье, может я что-то пропустил. Загляните на карту сайта, буду рад если вы найдете на моем сайте еще что-нибудь полезное.

РАСЧЕТ ВЛИЯНИЯ МАТЕРИАЛА АНОДА НА ВОЛЬТ-АМПЕРНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ДИОДА ШОТТКИ НА ОСНОВЕ КАРБИДА КРЕМНИЯ 4H-SiC

параметров мощных СВЧ MESFET-транзисторов

Выбор конструктивнотехнологических параметров мощных СВЧ MESFET-транзисторов на основе карбида кремния М.Черных Уникальные свойства карбида кремния (SiC) обеспечивают характеристики, недостижимые для кремниевых

Подробнее

ФИЗИЧЕСКОЕ МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ

ФИЗИЧЕСКОЕ МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ ЛЕКЦИЯ 11 ЭЛЕКТРОПРОВОДНОСТЬ Механизмы электропроводности. Измерения электропроводности, объемная и поверхностная электропроводность. Эмиссия: термоэлектронная, автоэлектронная,

Подробнее

Электронно-дырочный переход

Кафедра экспериментальной физики СПбПУ Электронно-дырочный переход Методические указания к лабораторному практикуму по общей физике СПбПУ 2014 Лабораторная работа 2.08 «Электронно-дырочный переход» 1 http://physics.spbstu.ru

Подробнее

Лекция 11. Электронно-дырочный переход

Лекция 11. Электронно-дырочный переход Контакт двух примесных полупроводников с различными типами проводимости называется электронно-дырочным переходом или сокращенно p-n-переходом. Обычно он создается

Подробнее

В Ы В О Д Л И Т Е Р А Т У Р А

Рис. 2. Зависимость: 1 расчетных и 2 экспериментальных значений продолжительности сгорания водородно-воздушной смеси от начального давления р 0 в камере сгорания Несогласованность расчетных значений с

Подробнее

Изучение работы p-n перехода

НОВОСИБИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ НИЛ техники эксперимента МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ К ЛАБОРАТОРНОМУ ПРАКТИКУМУ ПО КУРСУ «ФИЗИКА» www.rib.ru e-mail: [email protected] 010804. Изучение работы —

Подробнее

11. ПОЛУПРОВОДНИКИ И ДИЭЛЕКТРИКИ

11 ПОЛУПРОВОДНИКИ И ДИЭЛЕКТРИКИ Неметаллы отличаются от проводников наличием зоны запрещенных энергий g для электронов Структуры энергетических зон собственного полупроводника приведены на рис14 Состояния,

Подробнее

Лекция 4 Ток в вакууме. Полупроводники

Лекция 4 Ток в вакууме. Полупроводники Электрический ток в вакууме. Вакуумный диод Если два электрода поместить в герметичный сосуд и удалить из сосуда воздух, то, как показывает опыт, электрический ток

Подробнее

РАДИОЭЛЕКТРОНИКА И ПРИБОРОСТРОЕНИЕ

ВЕСЦІ НАЦЫЯНАЛЬНАЙ АКАДЭМІІ НАВУК БЕЛАРУСІ 2 2015 СЕРЫЯ ФІЗІКА-ТЭХНІЧНЫХ НАВУК РАДИОЭЛЕКТРОНИКА И ПРИБОРОСТРОЕНИЕ УДК 621.382.2.027.7(047)(470) 98 Н. Л. ЛАГУНОВИЧ 1, А. С. ТУРЦЕВИЧ 1 2, В. М. БОРЗДОВ моделирование

Подробнее

Поступила в редакцию г.

УДК 621.3.049.77 МОДЕЛИРОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ ФОРМИРОВАНИЯ КАНАЛЬНОГО СЛОЯ НА ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ МОЩНОГО СВЧ ПОЛЕВОГО КАРБИД КРЕМНИЕВОГО ТРАНЗИСТОРА ШОТТКИ М. И. Черных 1,2,

Подробнее

RU (11) (51) МПК H01J 1/30 ( )

РОССИЙСКАЯ ФЕДЕРАЦИЯ (19) RU (11) (51) МПК H01J 1/30 (2006.01) 171 829 (13) U1 R U 1 7 1 8 2 9 U 1 ФЕДЕРАЛЬНАЯ СЛУЖБА ПО ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ (12) ОПИСАНИЕ ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИ К ПАТЕНТУ (21)(22)

Подробнее

R th = H l λ l S = 4H l. при T = 300 K при T = 500 K

Тепловой расчет pin-диодов на основе карбида кремния П.Б. Гамулецкая,А.В.Кириллов,А.А.Лебедев,Л.П.Романов,В.А.Смирнов Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе Российской академии наук, 194021 Санкт-Петербург,

Подробнее

ТЕМПЕРАТУРНАЯ ЗАВИСИМОСТЬ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО

Кафедра экспериментальной физики СПбГПУ ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 202 ТЕМПЕРАТУРНАЯ ЗАВИСИМОСТЬ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО СОПРОТИВЛЕНИЯ МЕТАЛЛА И ПОЛУПРОВОДНИКА ЦЕЛЬ РАБОТЫ Определение температурного коэффициента сопротивления

Подробнее

Оглавление. Дшпература… 44

Оглавление Предисловие редактора Ю. А. Парменова…11 Глава I. Основные сведения из физики полупроводников… 13 1.1. Элементы зонной теории… 13 1.2. Собственные и примесные полупроводники… 18 1.3.

Подробнее

Барьеры в полупроводниковых структурах

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ Нижегородский государственный университет им. Н.И. Лобачевского Барьеры в полупроводниковых структурах Практикум Рекомендовано методической комиссией

Подробнее

Моделирование влияния многозарядных примесных центров на вольт-амперные характеристики контактов металл-полупроводник с барьером Шоттки Текст научной статьи по специальности «Электротехника, электронная техника, информационные технологии»

Илюхин Александр Алексеевич — Таганрогский государственный педагогический институт имени А.П. Чехова; e-mail: [email protected]; 347936, г. Таганрог, ул. Инициативная, 48; тел.: 89043465321; кафедра математического анализа; зав. кафедрой, д.ф.-м.н.; профессор.

Попов Алексей Константинович — e-mail: [email protected]; тел.: 89526058875; кафедра математического анализа; аспирант.

Ilyukhin Alexander Alexeyevich — Anton Chekhov Taganrog State Pedagogical Institute; e-mail: [email protected]; 48, Initiative street, Taganrog, 347936, Russia; phone: +79043465321; department of mathematical analysis; head of the department, dr. of phys.-math. sc.; professor.

Popov Alexey Konstantinovich — e-mail: [email protected]; phone: +79526058875; department of mathematical analysis; postgraduate studies.

УДК 681.586.72:543.27.08

С.А. Богданов

МОДЕЛИРОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ МНОГОЗАРЯДНЫХ ПРИМЕСНЫХ ЦЕНТРОВ НА ВОЛЬТ-АМПЕРНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ КОНТАКТОВ МЕТАЛЛ-ПОЛУПРОВОДНИК С БАРЬЕРОМ ШОТТКИ

Предложена математическая модель и проведено моделирование влияния многозарядных примесных центров на вольт-амперные характеристики контактов металл-полупроводник с барьером Шоттки. Разработанная математическая модель учитывает квантово-механические эффекты при переносе носителей заряда в контактах металл-полупроводник с барьером Шоттки и позволяет прогнозировать их вольт-амперные характеристики. Результаты моделирования хорошо согласуются с известными из литературы экспериментальными данными. Разработанная математическая модель может быть использована в системах автоматизированного проектирования элементов интегральных микросхем.

Диод Шоттки; потенциал; уравнение Пуассона; вольт-амперная характеристика.

S.A. Bogdanov

THE SIMULATION OF MULTIPLE-CHARGE CENTERS INFLUENCE ON VOLT-AMPERE CHARACTERISTICS OF METAL-SEMICONDUCTOR JUNCTIONS WITH SCHOTTKY BARRIER

The mathematical model and the simulation of the multiple-charge centers influence on metal-semiconductor junctions with Schottky barrier volt-ampere characteristics are made in this work. The developed mathematical model takes into account quantum mechanical effects during the charge carriers transfer in metal-semiconductor junctions with Schottky barrier and allows forecasting their volt-ampere characteristics. The simulation results meet the experimental data from famous literary sources. The developed mathematical model can be used in computer aided design of integrated circuits elements.

Schottky diode; potential; Poisson equation; volt-ampere characteristic.

Необходимость моделирования технологических процессов и приборов обусловлена сложностью протекающих физических процессов, их многомерностью, нестационарным и неравновесным характером. Кроме того, с переходом к нано-метрическим размерам резко усилилась взаимосвязь между электрофизическими характеристиками элементов твердотельной электроники и технологическими режимами их производства. Очевидно, что математическое моделирование элементов и технологических процессов сверх- и ультрабольших интегральных схем становится той областью, где достижения фундаментальных наук дают непосредственный экономический эффект.

Характеристики областей пространственного заряда (ОПЗ) в структурах твердотельной электроники, сформированных на основе полупроводника с глубокими энергетическими уровнями (ГУ), могут иметь существенные особенности, обусловленные перераспределениями носителей заряда. Это требует учета влияния ГУ при моделировании электрофизических характеристик структур твердотельной электроники, изготовленных на основе такого материала.

Целью работы является разработка математической модели и моделирование влияния многозарядных примесных центров на вольт-амперные характеристики контактов металл-полупроводник с барьером Шоттки.

В зависимости от характера прохождения носителей заряда через ОПЗ полупроводника существующие теории выпрямления разделяются на диодные и диффузионные [1]. В диодных теориях предполагается, что носители заряда проходят через ОПЗ полупроводника практически без столкновений, т. е. длина свободного пробега электронов намного больше ширины ОПЗ полупроводника. В диффузионных теориях предполагается, что длина свободного пробега электрона намного меньше ширины ОПЗ полупроводника и прохождение носителя заряда через ОПЗ определяется его взаимодействием с решеткой. кТ

( Ес — Ег — Е + ди

1 + ехр

кТ

(3)

йЕ

где т — эффективная масса электронов в зоне проводимости; к — постоянная Планка; О(Е) — коэффициент прозрачности потенциального барьера ((х) в ОПЗ

контакта металл-полупроводник, зависящий от энергии электронов Е.

Моделирование распределения потенциала ((х) в контактах металл-

полупроводник с барьером Шоттки с учетом неоднородного распределения электрически активных примесей в объеме полупроводника, краевых эффектов, глубоких энергетических уровней, обусловленных одно- и многозарядными примесными центрами, может быть осуществлено на основе решения уравнения Пуассона [4-6]. Зависимость коэффициента прозрачности О( Е) потенциального барьера в

ОПЗ контакта металл-полупроводник от энергии электронов Е в первом приближении, может быть рассчитана с помощью стационарного уравнения Шредингера

2

й щ

йх 2

+ —

„ 2 * т

(Е — д((х))щ = 0

(4)

с граничными условиями

щ(0-) = щ(0 +) и й ¥

йх

й щ

х=0-

йх

х=0+

где Щ — волновая функция. —

Рассмотрим трехзарядную акцепторную примесь в кремнии. Такие примесные центры могут находиться в четырех состояниях: нейтральном, однократно, двукратно и трехкратно отрицательно заряженном. При этом значения концентраций центров разной зарядовости, соответственно, определяются выражениями [6]:

( с с \( с с с \

N0 = N(1 — Л)

1—

Л1Л2

1-

Л1Л2 Л

1 — Л2+ЛЛ А (1 — Л2 )(1 — Лз)+ЛЛ)

N1 = N • ¡1

N 2 =■

1 —

/1 /2

V

1—

/1 у2 /з

1 — /2 + /1 /2 А (1 — /2)(1 — /з) + /1 /2

N • /1/2

(

1 — /2 + /1/2

1 —

/1/2 /3

\

N з =

(1 — /2)(1 — /з) + //

N • /1/2 /з ,

(1 — /2)(1 — /з) + /1/2

0

2

к

где у2, fз — вероятности заполнения электронами энергетических уровней Е^, Е{2 и Е{з соответственно. = 1018 см-3, при наличии в нем трехзарядной акцепторной примеси с концентрацией с N = 1017 см -3 и энергетическими положениями ГУ Ел = ЕС — 0,2 эВ, Е>2 = ЕС — 0,3 эВ, Е>3 = ЕС + 0,4 эВ, определим, решив уравнение Пуассона:

д 2

m = —— (p — n + Nd — N1 — 2N2 — 3N3)’

(6)

Эх2 ££0

где £ — диэлектрическая проницаемость полупроводника; £0 — электрическая постоянная; р, п — концентрации свободных дырок и электронов соответственно. В качестве граничных условий примем р(0) = -0,32 В, ср(М) = 0, где W — ширина ОПЗ. Концентрации свободных носителей зарядов, а также ионизированных атомов мелкой донорной примеси в невырожденном полупроводнике можно определить, используя известную методику [7].

Определив из (6) р(х), используя соотношения (4), (5) и (3), получим вольт-

амперную характеристику контакта металл-полупроводник с барьером Шоттки, изображенную на рис. 1 (кривая 1). Кривая 2 на рис. 1 соответствует вольт-амперной характеристике контакта металл-полупроводник с барьером Шоттки, рассчитанной для случая без ГУ и многозарядной примеси в полупроводнике. Как видно из рисунка, ГУ приводят к уменьшению тока через контакт металл-полупроводник, как за счет снижения концентрации носителей заряда, так и за счет увеличения ширины ОПЗ.

лАм2

у’У

Рис. 1. Вольт-амперные характеристики контактов металл-полупроводник

с барьером Шоттки

Таким образом, разработанная математическая модель позволяет прогнозировать вольт-амперные характеристики контактов металл-полупроводник с барьером Шоттки, с учетом многозарядных примесных центров, формирующих в запрещенной зоне полупроводника глубокие энергетические уровни. Результаты моделирования хорошо согласуются с известными из литературы экспериментальными данными. Разработанная математическая модель может быть использована в системах автоматизированного проектирования элементов интегральных микросхем.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Стриха В.И., Бузанева Е.В., Радзиевский И.А. Полупроводниковые приборы с барьером Шоттки. — М.: Советское радио, 1974. — 248 с.

2. Король А.Н., Носенко И.В. Резко нелинейная вольт-амперная характеристика структуры с квантовой ямой, встроенной в обедненный слой барьера Шоттки // Физика и техника полупроводников. — 2010. — № 4. — С. 497-500.

3. Ремнев М.А., Катеев И.Ю., Елесин В.Ф. Влияние спейсерных слоев на вольт-амперные характеристики резонансно-туннельного диода // Физика и техника полупроводников.

— 2010. — № 8. — С. 1068-1073.

4. Богданов С.А., Захаров А.Г., Котов В.Н. Моделирование распределения потенциала в барьерах Шоттки транзистора с металлической базой // Нано- и микросистемная техника. — 2007. — № 4. — С. 45-47.

5. Богданов С.А., Захаров А.Г., Лытюк А.А. Моделирование распределения потенциала в барьерах Шоттки с учетом краевых эффектов // Нано- и микросистемная техника.

— 2011. — № 5. — С. 12-15.

6. Богданов С.А., Захаров А.Г., Писаренко И.В. Влияние многозарядных примесных центров на распределение потенциала в приповерхностной области полупроводника [Электронный ресурс] // Инженерный вестник Дона. — 2013. — № 1. — Режим доступа: http://www.ivdon.ru/magazine/archive/n1y2013/1530 (доступ свободный) — Загл. с экрана.

7. Зи С.М. Физика полупроводниковых приборов. — М.: Энергия, 1973. — 656 с.

Статью рекомендовал к опубликованию д.ф.-м.н., профессор А.И. Жорник.

Богданов Сергей Александрович — Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Южный федеральный университет»; e-mail: [email protected]; 347928, г. Таганрог, пер. Некрасовский, 44; тел.: 88634371663; кафедра физики; к.т.н.; доцент.

Bogdanov Sergey Aleksandrovich — Federal State-Owned Autonomy Educational Establishment of Higher Vocational Education «Southern Federal University»; e-mail: [email protected]; 44, Nekrasovsky, Taganrog, 347928, Russia; phone: +78634371663; the department of physics; cand. of eng. sc.; associate professor.

УДК 621. з15.2/075.8

М.Н. Дубяго

МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ОБЪЕМНОЙ ИЗОЛЯЦИОННОЙ СТРУКТУРЫ С МНОЖЕСТВОМ ВКЛЮЧЕНИЙ

Рассмотрены вопросы создания системы прогнозирования остаточного ресурса изоляции силовых кабельных линий. Особое внимание уделено анализу неразрушающих методов испытаний изоляции и определения остаточного ресурса кабельных изделий в условиях эксплуатации. Показано, что применяемые ранее методы диагностики ненадежны, так как неизвестны точные соотношения между результатами испытаний и основными процессами в электрической изоляции кабелей. Целью данной работы является повышение эффективности методов диагностики изоляции, не сокращающих срока ее службы.

Диагностика изоляции; неразрушающий метод; частичные разряды.

германиевых диодов против диодов Шоттки для искажения звука

Германиевые диоды — предпочтительный выбор для использования в педалях гитары дисторшн из-за их уникальных звуковых характеристик при ограничении аудиосигнала. Ограничение германия более мягкое, чем у обычных выпрямительных кремниевых диодов, но оно начинается на более низких уровнях. Более мягкое ограничение генерирует меньше высокочастотных гармоник и, следовательно, дает более теплый звук. Но основные характеристики, которые обеспечивают более приятный для ушей звук, как у ламп, исходят от ровных гармоник, и этого нельзя достичь с помощью симметричного отсечения, а только асимметричного отсечения.

Германиевые диоды также имеют более низкое прямое напряжение, чем кремниевые диоды, и, следовательно, они могут ограничивать сигналы на более низких уровнях, чем кремниевые диоды.


Но, к сожалению, в наши дни германиевые диоды не являются дорогими, поскольку их использование в качестве выпрямителей в электронике значительно сократилось, и они были заменены множеством различных типов диодов, сделанных из кремния. Обычные кремниевые диодные выпрямители имеют резкую кривую ВАХ, более подходящую для целей выпрямления, что выражается в резком ограничении сигнала на уровне примерно 600 мВ.С другой стороны, германиевые диоды имеют гораздо менее резкую кривую I-V, что означает, что они обеспечивают гораздо более мягкое ограничение, которое начинается примерно при 300 мВ. Германиевые диоды

(например, 1N34A) трудно найти у обычных крупных дистрибьюторов, таких как Digikey, Mouser, Newark, Farnell или RS, их в основном можно найти в специализированных магазинах аудио и гитарных педалей, поскольку их использование все больше сводится к искажению звука в педали fuzz. Их можно найти только в обычном сквозном монтаже (стеклянный корпус DO-7), но не в корпусах SMD.
1N34A можно найти по цене от 0,4 € до 1,71 $ в стеклянной упаковке DO-7.

Диоды Шоттки

(например, BAT54) — это особый, но довольно распространенный тип кремниевых диодов, используемых в качестве выпрямителей с очень низким прямым напряжением 200 мВ, аналогичным германиевым диодам, но они также показывают очень резкую кривую ВАХ, которая вызывает резкое ограничение при значительном напряжении. более низкое напряжение, чем у обычных кремниевых диодов. Их можно найти во многих различных корпусах, включая небольшие SMD-корпуса с тем преимуществом, что два диода могут быть включены в один и тот же корпус, что дополнительно снижает затраты на BoM.BAT54S можно найти по цене 0,022 $ в SMD-корпусе SOT-23.

Для того, чтобы можно было заменить германиевые диоды диодами Шоттки и уменьшить крутой наклон, требуется только добавить резистор последовательно с диодом, чтобы увеличивающееся падение напряжения добавлялось с увеличением тока. Использование потенциометра с переменным резистором o может дополнительно обеспечить контроль мягкости ограничения, более высокое значение резистора означает большую мягкость ограничения.

На рисунке ниже показаны схемы, используемые с симулятором LTSpice для сравнения ВАХ и ВАХ наиболее распространенного германиевого диода (1N34A) с довольно распространенным и дешевым диодом Шоттки (BAT54).

Файл схемы LTSpice

Схема с последовательно включенными диодами позволяет сравнивать падение напряжения в обоих случаях: германиевый и последовательный резистор Шоттки + для заданного диапазона тока. Моделирование повторяется для диода Шоттки с разными номиналами резисторов. Последовательный резистор вводится как параметр Rx от 5 до 500 Ом.

Схема с включенными параллельно диодами позволяет сравнивать ток через диоды в обоих случаях для заданного диапазона входного напряжения и для разных номиналов резисторов.

На рисунке ниже показаны результирующие кривые ВАХ с V в диапазоне от 0 В до 1 В и током от 0 до 90 мА.

Красная кривая показывает ВАХ германиевого диода, а зеленые кривые показывают ВАХ для диода Шоттки с различными значениями последовательного резистора от 5 Ом до 500 Ом. Чем выше номинал резистора, тем более пологая кривая.
Как можно видеть, нет способа точно воспроизвести кривую германиевого диода с диодом Шоттки, но диод Шоттки может фактически обеспечить более мягкие кривые, чем германиевый диод, что является основной целью использования германиевых диодов.Для низких значений тока резистор должен быть выше, чтобы перекрывать германиевую кривую, при увеличении тока резистор должен быть ниже, для 5 Ом обе кривые идут параллельно, показывая асимптоту или схождение в бесконечности.

На рисунке ниже показаны кривые V-I для тока в диапазоне от 0 мА до 1 мА и напряжения в диапазоне от 0 до 600 мВ.

При очень низких значениях тока кривые напряжения перекрываются для максимального сопротивления резистора (500 Ом), но при более высоких значениях тока кривые напряжения перекрываются для значений сопротивления от 67 до 80 Ом.

Давайте посмотрим на эффекты обоих диодов в реальном моделировании с использованием конфигураций с мягким и жестким ограничением.
На схемах ниже показана схема с обоими типами диодов, использующая секцию мягкого ограничения, за которой следует секция жесткого ограничения.

Файл схемы LTSpice
Библиотека моделей Opamp PSpice

Секция мягкого ограничения состоит из операционного усилителя, в десять раз усиливающего входной сигнал. Мягкие ограничивающие диоды добавляются в обоих направлениях (для положительного и отрицательного ограничения) в цепи обратной связи операционного усилителя между отрицательным входом и выходом операционного усилителя.Выбранный эталонный резистор (Rin) между отрицательным входом операционного усилителя и землей составляет 10 кОм. Резистор обратной связи составляет 100 кОм для усиления операционного усилителя x10. Изменение этого значения 10 кОм может потребовать регулировки последовательного резистора диодов Шоттки в соответствии с характеристикой германиевого диода. Величина последовательного резистора, необходимая для согласования отклика германиевого диода в этом случае, составляет 250 Ом .

Секция жесткого ограничения состоит из двух диодов в обоих направлениях между выходом операционного усилителя и землей после разделительного конденсатора 4.7 мкФ. Величина последовательного резистора, необходимая для согласования отклика германиевого диода в этом случае, составляет 14 Ом .

На рисунке ниже показано сравнение сигналов с мягким ограничением для германия (зеленый) и Шоттки (красный) для входного синусоидального сигнала 440 Гц и 600 мВ и значений последовательного резистора 5, 25, 100, 250 и 500 Ом. Сигнал мягкого ограничения в этой моделировании исследуется между отрицательным входом операционного усилителя и выходом операционного усилителя. Как можно видеть, сигнал Шоттки (красный) в целом ниже, чем сигнал германия (зеленый) для большинства значений резистора, за исключением 500 Ом, но форма сигнала кажется ближе к форме сигнала германия для 250 Ом.

На рисунке ниже показано сравнение сигналов жесткого ограничения для германия (зеленый) и Шоттки (красный) для входного синусоидального сигнала 440 Гц и 600 мВ и значений последовательного резистора 5, 10, 15 и 20 Ом. Жесткое ограничение в этой моделировании проверяется между сигналом, соединяющим выходной развязывающий колпачок и диоды, и GND. Сигнал Шоттки (красный) ближе к сигналу германия (зеленый) для последовательного резистора сопротивлением 15 Ом.
На рисунке ниже показан сигнал временной характеристики в мВ для мягкого ограничения (верхний график) и жесткого ограничения (нижний график) соответственно.Входной сигнал представляет собой синусоидальный сигнал 440 Гц, который начинается с 1 В и экспоненциально уменьшается с постоянной времени 30 Гц.

Использование экспоненциально убывающего сигнала выбрано для воссоздания отклика на реальный источник аудиосигнала с различными уровнями напряжения от 1 В до нескольких десятков мВ. Ограничение выше для более высоких уровней напряжения. Выбор диодов Шоттки и германия также позволяет ограничивать запуск при более низких уровнях напряжения (от 200 до 300 мВ) по сравнению с кремниевыми (от 500 до 600 мВ) или светодиодными (> 1200 мВ) диодами.

На рисунке ниже показан сигнал БПФ (спектр частотной области) в дБ между 300 Гц и 30 кГц для сигналов с мягким ограничением (верхний график) и жестким ограничением (нижний график) соответственно с использованием окна Блэкмана для смягчения сигналов и улучшения видимости гармоник.


Как видно, частотные спектры для обоих типов диодов (германиевых и диодов Шоттки) очень похожи и практически идеально перекрываются.
Мягкое отсечение показывает меньше высокочастотных гармоник (более теплый звук), что больше подходит для искажения перегрузки, в то время как жесткое отсечение показывает высокочастотные гармоники (более резкий звук), более подходящие для искажения фузза.

Вывод

Моделирование Spice показывает, что германиевые диоды могут быть заменены диодами Шоттки и последовательным резистором для приложений с искажением практически без разницы в получаемых сигналах формы волны.
Но эти симуляции должны быть дополнены реальными экспериментами, чтобы подтвердить результаты симуляции.

Планирую реализовать версию знаменитого и шумного Shin-Ei Fuzz-Wah с опцией германиевых диодов или диодов Шоттки для сравнения. Следите за обновлениями моего блога, чтобы увидеть моделирование этой педали в Spice и ее реальную реализацию.

Банкноты

На рисунке ниже показана ВАХ при почти нулевом токе для германиевого диода (красная кривая) и серии Schottky + Rseries (пурпурная кривая). Сопротивление нулевого смещения — это значение наклона предыдущей кривой (Rbias = dV / dI) при 0A. Используя источник тока, зависящий от функции (BI в LTSpice), я мог бы смоделировать ток, значение которого является производной тока по напряжению для германиевого диода (зеленая кривая) и серии Schottky + Rseries (голубая кривая). Значение 0 А — это сопротивление нулевого смещения, которое составляет 167 кОм для германиевого диода и 257 кОм для серии Schottky + Rseries.
Полное сопротивление нулевого смещения и ВАХ при почти нулевом токе

Tim-Wah Luk Изобретения, патенты и заявки на патенты

Номер патента: 5268316

Abstract: Усовершенствованная структура диода Шоттки (4) образована ретроградным рассеиванием N.sup. + концентрация относительно быстро диффундирующих атомов, предпочтительно атомов фосфора, для формирования локализованного диода NWell (6) в качестве диодной подложки для диода. Скрытый диодный слой (5), образованный из относительно медленно диффундирующих атомов N-типа, предпочтительно атомов сурьмы, лежит под диодом NWell и электрически связывает диодный переход (7) с омическим контактом диода (9). Область омического контакта диода (31) находится под омическим контактом, дополнительно соединяя диодный переход с омическим контактом. Предпочтительно диодный переход представляет собой переход платина-силицид.

Тип: Грант

Зарегистрирован: 12 июня 1992 г.

Дата патента: 7 декабря 1993 г.

Цессионарий: Национальная полупроводниковая корпорация

Изобретателей: Мюррей Дж.Робинсон, Кристофер С. Джойс, Тим Ва Лук

Guitar Pedal X — Новости

Вероятно, самая распространенная из всех схем — конечно, из схем ограничения диода — у вас есть оригинальный зеленый Ibanez или Maxon Tube Screamer — с мягким симметричным ограничением, любезно предоставленным петлей обратной связи операционного усилителя JNR4558 — как показано выше. Я воспользовался возможностью, чтобы «разместить» самые модные диоды Panasonic MA150 на месте здесь, в то время как различные итерации Tube Screamer по-разному использовали несколько разных диодов на протяжении многих лет, включая 1N4148, 1N914 и 1S1588 — все кремниевые диоды вокруг 0.Отметка 7Vf!

Analog.Man King of Tone — гибридный двухканальный симметричный овердрайв с мягким ограничением, в котором используются 8 диодов Panasonic MA856 и 4 диода Toshiba 1S1588 на различных каналах усиления.

Boss OD-1 OverDrive — во многих отношениях предшественник Tube Screamer — использует диоды 1S1588 с асимметричным мягким клиппированием.

Boss SD-1 Super OverDrive — несколько доработка и до некоторой степени эволюция OD-1 — сначала мягкое асимметричное ограничение с диодами 1S2473, а затем IN4148.

Boss BD-2 Blues Driver — гибридный / жесткий клиппер — сочетание мягкого и жесткого симметричного ограничения на 2 каскадах усиления, использует диоды 1SS133 и 1N914.

Boss DS-1 Distortion — В знаменитом симметричном искажении с жестким отсечением используются 2 пары 1N4148.

Hermida Zendrive / Blues Breaker — Zendrive фактически использует Mosfet 2N7000 в качестве симметричных диодов с мягким ограничением, в то время как другие известные схемы Blues Breaker обычно используют комбинацию Mosfet / и / или 1N4148 и диодов BAT41.

Klon Centaur — заведомо вводящий в заблуждение и сложный симметричный перегруз с жестким ограничением, в котором используются оригинальные диоды 1N34A и D9E производства США. На рынке много подделок / подделок для них — так что будьте осторожны!

MXR Distortion + — Симметричное жесткое ограничение искажения, в котором используется пара диодов 1N34A.

Paul Cochrane Timmy — Фактически, по своей сути, симметричный овердрайв с мягким отсечением, использующий диоды 1N4148, хотя он, очевидно, также имеет режим асимметричного отсечения.

ProCo Rat * Clipping — Очевидно, что основным генератором искажений является операционный усилитель типа LM308 и диоды 1N914, здесь я также имею в виду последние моды для Rat, в том числе германиевые диоды 1N34A Dirty Rat и два красных цвета Turbo Rat. Светодиоды!

Ом Сопротивление индуктора вау

Кин предложил на операционном усилителе реализацию схемы вау-вау индукторного типа, но, как и иногда, учитель оставил определение значений компонентов в качестве домашнего задания для своих учеников.Комплект индуктора Wah Набор материалов epcos n48 включает набор сердечников котла epcos из материала n48 и все детали, необходимые для завершения индуктора.

Измените свою педаль вау 6 шагов с изображениями Instructables

Electrosmash Dunlop Crybaby Gcb 95 Анализ схем

Индуктор педали вау Секрет вашего любимого тона вау

Я ищу подробности, потому что они имеют значение.

Сопротивление индуктора вау .Поскольку сопротивление резисторов является действительным числом 5 w 00 или 5 j0 w, а реактивное сопротивление катушек индуктивности — мнимым числом 37699 w 900 или 0 j37699 w, комбинированный эффект двух компонентов будет противодействовать току, равному комплексной сумме два числа. Сеть обратной связи от коллектора к базе состоит из сопротивления r 6 470 кОм и r 8 100 кОм, чтобы заземлить индуктивность параллельно с резистором r 7 33 кОм можно рассматривать как сокращение. Обсуждение струнных инструментов педалей эффектов началось с btdvox 28 июл 2014.

Когда индуктор вау срабатывает, он обычно размыкается в результате падения эффекта вау. Сопротивление индуктивности постоянному току довольно низкое по сравнению с любыми другими резисторами, обычно 40 75 Ом, поэтому базовый ток определяется в первую очередь резисторами 470 кОм и 82 кОм и резистором 1500 Ом. Лучшая педаль вау с гало-индуктором.

Это больше похоже на катушку индуктивности, намотанную на 500mh, характеристики такие же, как у нимба, если это так. Брэд позаимствовал свой дизайн педали вау-вау от регулятора тембра, который был частью другого устройства.Катушка индуктивности имеет низкое сопротивление постоянному току, обычно менее 75 Ом.

Причина, по которой так много педалей вау-вау имеют индуктор, заключается в дизайне и успехе первого производителя педалей вау-вау. Эффект синусоидального источника питания вызывает разность фаз между сигналами напряжения и тока. Резистор 33 кОм подключен параллельно катушке индуктивности, поэтому сопротивление цепи, измеренное на нем, должно быть ниже, чем сопротивление катушки индуктивности.

В одной из своих магистерских диссертационных статей технология педалей вау р.Орган Томас использовал изобретателя квакушки, когда изобрел ее. В комплект также входит катушка с проволокой 01 мм 38AWG.

В частности, было сопротивление и емкость, а также индуктивность. Когда переменное или переменное напряжение подается на катушку индуктивности, ток через нее ведет себя совершенно иначе, чем приложенное постоянное напряжение.

Моделирование гитарных звукоснимателей

Лучшая педаль вау-эффекта с гало-индуктором Страница 2 Страница шестерни

Mission Engineering Гитарная педаль Rewah Pro

Студенческие проекты вау-вау с инфракрасным управлением от Ece412

Beavis Audio Research

Phozer Engineering

Phozer Engineering

Phozer Engineering Педаль эффектов Pro Bass Wah

Mxr Mc404 Cae Dual Inductor Wah Wah

Electrosmash Dunlop Crybaby Gcb 95 Анализ цепей

Vox 4847 Usa Педаль Wah Винтаж модифицированная ручная обмотка Halo Индуктор Chase Tone Pot Video Of Wah 2 9000 02 9000 шт. 8 10 мм 0810 H Слово индуктивности Индуктивность мощности Индуктивность обмотки индуктивности Шаг выводов 5 мм в индукторах от товаров для дома 900 03

Эмуляция фильтра ключа Саллена классического индуктора Wah

Произошла ошибка при настройке пользовательского файла cookie

Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности.Если ваш браузер не принимает файлы cookie, вы не можете просматривать этот сайт.


Настройка вашего браузера для приема файлов cookie

Существует множество причин, по которым cookie не может быть установлен правильно. Ниже приведены наиболее частые причины:

  • В вашем браузере отключены файлы cookie. Вам необходимо сбросить настройки своего браузера, чтобы он принимал файлы cookie, или чтобы спросить, хотите ли вы принимать файлы cookie.
  • Ваш браузер спрашивает вас, хотите ли вы принимать файлы cookie, и вы отказались.Чтобы принять файлы cookie с этого сайта, нажмите кнопку «Назад» и примите файлы cookie.
  • Ваш браузер не поддерживает файлы cookie. Если вы подозреваете это, попробуйте другой браузер.
  • Дата на вашем компьютере в прошлом. Если часы вашего компьютера показывают дату до 1 января 1970 г., браузер автоматически забудет файл cookie. Чтобы исправить это, установите правильное время и дату на своем компьютере.
  • Вы установили приложение, которое отслеживает или блокирует установку файлов cookie.Вы должны отключить приложение при входе в систему или проконсультироваться с системным администратором.

Почему этому сайту требуются файлы cookie?

Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности, запоминая, что вы вошли в систему, когда переходите со страницы на страницу. Чтобы предоставить доступ без файлов cookie потребует, чтобы сайт создавал новый сеанс для каждой посещаемой страницы, что замедляет работу системы до неприемлемого уровня.


Что сохраняется в файле cookie?

Этот сайт не хранит ничего, кроме автоматически сгенерированного идентификатора сеанса в cookie; никакая другая информация не фиксируется.

Как правило, в файлах cookie может храниться только информация, которую вы предоставляете, или выбор, который вы делаете при посещении веб-сайта. Например, сайт не может определить ваше имя электронной почты, пока вы не введете его. Разрешение веб-сайту создавать файлы cookie не дает этому или любому другому сайту доступа к остальной части вашего компьютера, и только сайт, который создал файл cookie, может его прочитать.

Chang Wah Electromaterials, Inc. — Наука о взаимоотношениях

Kyocera Corp.занимается проектированием, разработкой, производством, производством и продажей электронного оборудования. Он работает в следующих сегментах: тонкая керамика, полупроводниковые компоненты, прикладные керамические изделия, электронные устройства, телекоммуникационное оборудование, информационное оборудование и другие. Сегмент Fine Ceramics предоставляет компоненты для оборудования для обработки полупроводников, оборудования для производства плоских дисплеев, информации и телекоммуникаций, общепромышленного оборудования, сапфировых подложек и автомобилей.Сегмент полупроводниковых компонентов включает керамические корпуса для кристаллов и пильных устройств, керамические корпуса из оксида металла, полупроводников и устройств с зарядовой связью, керамические корпуса, керамические корпуса для крупномасштабной интеграции, корпуса устройств беспроводной связи, корпуса и компоненты оптических устройств связи, а также органические многослойные корпуса. Сегмент прикладной керамической продукции занимается бытовыми и коммерческими системами производства солнечной энергии, солнечными элементами и модулями, режущими инструментами, микродрели, медицинскими и стоматологическими имплантатами, а также ювелирными изделиями и прикладными керамическими изделиями.Сегмент электронных устройств предлагает керамические конденсаторы, танталовые конденсаторы, пильные устройства, радиочастотные модули, фильтры электромагнитных помех, тактовые генераторы, кварцевые блоки, керамические резонаторы, оптические фильтры нижних частот, разъемы, термопечатающие головки, струйные печатающие головки, барабаны фоторецепторов из аморфного кремния. , жидкокристаллические дисплеи и сенсорная панель. В сегменте телекоммуникационного оборудования представлены мобильные телефоны, а также переносные телефонные трубки и базовые станции. Сегмент информационного оборудования распространяет монохромные и цветные принтеры, многофункциональную продукцию, широкоформатные системы, решения для документов, прикладное программное обеспечение и расходные материалы.Сегмент «Другие» управляет информационными системами и телекоммуникационными услугами, инжиниринговым бизнесом, бизнесом по управленческому консалтингу, эпоксидными формовочными смесями для герметизации полупроводников, электрическими изоляторами, гибкими листовыми материалами для печатных схем, формованными деталями из синтетической смолы, девелоперским бизнесом и системами светодиодного освещения. Компания была основана Кадзуо Инамори 1 апреля 1959 года, ее штаб-квартира находится в Киото, Япония.

Выпрямитель Шоттки с объединенными выводами 1,38 кВ для устройств большой мощности

  • 1.

    Миллман Дж. (1958) Ламповая и полупроводниковая электроника. 1-е изд. Electr Electron Eng Ser. Нью-Йорк: McGraw-Hill 657

  • 2.

    Streetman BG, Banerjee SK (2015) Solid State Electronic Devices: Global Edition. 7-е изд. Харлоу, Соединенное Королевство: Pearson Education Limited 632

  • 3.

    Chow T, Tyagi R (1993) Составные полупроводники с широкой запрещенной зоной для высоковольтных силовых устройств высшего качества. В Power Semiconductor Devices and ICs, 1993. ISPSD’93. Материалы 5-го Международного симпозиума, стр. 84–88

  • 4.

    Mehmood H, Nasser H, Tauqeer T, Hussain S, Ozkol E, Turan R (2018) Моделирование концепции эффективного кремниевого гетероструктурного солнечного элемента с селективным контактом с носителями из оксида молибдена. Int J Energy Res 42: 1563–1579

    CAS Статья Google Scholar

  • 5.

    Singh R, Capell DC, Hefner AR, Lai J, Palmour JW (2002) Мощные выпрямители 4H-SiC JBS. IEEE Trans Electron Devices 49: 2054–2063

    CAS Статья Google Scholar

  • 6.

    Harris GL, INSPEC (1995) Свойства карбида кремния. INSPEC, Институт инженеров-электриков

  • 7.

    Roschke M, Schwierz F (2001) Модели подвижности электронов для 4H, 6H и 3C SiC [MESFET]. IEEE Trans Electron Devices 48: 1442–1447

    CAS Статья Google Scholar

  • 8.

    Weitzel CE, Palmour JW, Carter CH, Moore K, Nordquist K, Allen S. et al (1996) Мощные устройства из карбида кремния. IEEE Trans Electron Devices 43: 1732–1741

    CAS Статья Google Scholar

  • 9.

    Dahlquist F (2002) Выпрямители Шоттки с переходным барьером из карбида кремния. Mikroelektronik и информацияteknik

  • 10.

    Kordina O, Bergman J, Henry A, Janzen E, Savage S, Andre J et al (1995) Выпрямитель из карбида кремния 6H на 4,5 кВ. Appl Phys Lett 67: 1561–1563

    CAS Статья Google Scholar

  • 11.

    Бхатнагар М., Макларти П.К., Балига Б. (1992) Карбид кремниевые высоковольтные (400 В) диоды с барьером Шоттки.IEEE Electron Device Lett 13: 501–503

    CAS Статья Google Scholar

  • 12.

    Mehrotra M, Baliga BJ (1994) Выпрямители JBS с низким прямым падением, изготовленные с использованием субмикронной технологии. IEEE Trans Electron Devices 41: 1655–1660

    Статья Google Scholar

  • 13.

    Brosselard, P & Chevalier, Florian & Proux, Benjamin & Thierry-Jebali, Nicolas & Bevilacqua, Pascal & Tournier, Dominique & Planon, Dominique & amp; Гроссет, Грегори и Дюпюи, Лайонел (2015).Влияние конструкции на электрические характеристики диода 4H-SiC JBS 3,5 кВ. Mater Sci Forum 806: 117–120. https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/MSF.806.117

    Артикул Google Scholar

  • 14.

    Балига Б.Дж. (1987) Анализ высоковольтного выпрямителя с объединенными выводами / Шоттки (MPS). IEEE Electron Device Lett 8: 407–409

    Статья Google Scholar

  • 15.

    Schoen KJ, Henning JP, Woodall JM, Cooper JA, Melloch M (1998) Пинч-выпрямитель Шоттки с двумя металлическими канавками из 4H-SiC.IEEE Electron Device Lett 19: 97–99

    CAS Статья Google Scholar

  • 16.

    Li-kun X, Ying W, Zheng D, Wei X (2014) Переходной барьер 1,4 кВ выпрямитель Шоттки со смешанной структурой канавок. IET Power Electron 7: 2594–2599

    Статья Google Scholar

  • 17.

    Qingchun Zhang C, Sei-Hyung Ryu C (2014) Диоды Шоттки с переходным барьером с возможностью перенапряжения тока.Патент США и Z.e. др., редакторы. Cree, Inc.

  • alexxlab

    Добавить комментарий

    Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *