„Schottky“ barjeriniai diodai yra puslaidininkiniai diodai, suprojektuoti su minimalia priekine įtampa ir greitu perjungimo greičiu, kuris gali siekti net 10 ns. Jie gaminami nuo 500 mA iki 5 amperų ir iki 40 V srovės. Dėl šių savybių jie tampa ypač tinkami žemos įtampos, aukšto dažnio programoms, tokioms kaip SMPS, ir taip pat efektyviems laisvosios eigos diodams.
Prietaiso simbolis rodomas šiame paveikslėlyje:
Mandagumas: https://en.wikipedia.org/wiki/Schottky_diode
Vidinė konstrukcija
Schottky diodai sukonstruoti skirtingai, palyginti su tradiciniais p-n jungties diodais. Vietoj p-n sankryžos jie statomi naudojant a metalo puslaidininkių jungtis kaip parodyta žemiau.
Puslaidininkių skyrius dažniausiai yra pagamintas naudojant n tipo silicį, taip pat su daugybe skirtingų medžiagų, tokių kaip platina, volframas, molibdenas, chromas ir kt. perjungimo greitis, mažesnis priekinės įtampos kritimas ir kt.
Kaip tai veikia
Schottky dioduose elektronai tampa pagrindine puslaidininkių medžiagos nešėja, o metalo ekspozicijoje yra ypač maži mažumos nešikliai (skylės). Sujungus abi medžiagas, silicio puslaidininkyje esantys elektronai pradeda greitai tekėti link prijungto metalo, o tai lemia masinį daugumos nešiklių perdavimą. Dėl padidėjusios kinetinės energijos nei metalas, jie paprastai vadinami „karštaisiais nešikliais“.
Įprasti p-n sandūros diodai, į kuriuos mažumų nešikliai įpurškiami į skirtingus gretimus poliškumus. Tuo tarpu Schottky dioduose elektronai įpurškiami per identiško poliškumo regionus.
Dėl didžiulio elektronų antplūdžio link metalo labai prarandami silicio medžiagos nešikliai srityje, esančioje arti jungties paviršiaus, panašaus į kitų diodų p-n sandūros išeikvojimo sritį. Dėl papildomų metalų laikiklių metalas sukuria „neigiamą sienelę“ tarp metalo ir puslaidininkio, kuris blokuoja tolesnį srovės patekimą. Tai reiškia, kad neigiamai įkrauti elektronai silicio puslaidininkyje Schottky diodų viduje palengvina nešiklio laisvą sritį kartu su neigiama sienele prie metalo paviršiaus.
Remiantis toliau pavaizduotu paveikslu, taikant pirmojo kvadrato priekinę poslinkio srovę, sumažėja neigiamo barjero energija dėl teigiamos elektronų traukos šioje srityje. Tai veda į didžiulį elektronų srautą per sieną. Šių elektronų dydis priklauso nuo potencialo, naudojamo šališkumui, dydžio.
Skirtumas tarp įprastų diodų ir Schottky diodų
Palyginti su įprastais p-n jungties diodais, barjerinė jungtis Schottky dioduose yra žemesnė tiek priekinio, tiek atvirkštinio poslinkio regionuose.
Tai leidžia „Schottky“ diodams turėti daug geresnį srovės laidumą tuo pačiu šališkumo potencialo lygiu tiek priekinio, tiek atvirkštinio poslinkio regionuose. Atrodo, kad tai yra gera ypatybė priekinio šališkumo regione, nors ir bloga atvirkštinio šališkumo regione.
Puslaidininkinio diodo bendrųjų charakteristikų apibrėžimas priekinio ir atvirkštinio poslinkio regionams pateikiamas lygtimi:
Aš D = Aš S (yra kVd / Tk -1)
kur Is = atvirkštinio prisotinimo srovė
k = 11 600 / η su η = 1 germanio medžiagai ir η = 2 silicio medžiagai
Toje pačioje lygtyje kitame paveiksle aprašomas eksponentinis srovės padidėjimas Schottky dioduose, tačiau koeficientą η lemia diodo konstrukcijos tipas.
Atvirkštinio šališkumo regione srovė Yra daugiausia lemia tie metaliniai elektronai, kurie keliauja į puslaidininkinę medžiagą.
Temperatūros charakteristikos
Vienas iš pagrindinių Schottky diodų aspektų, kuris buvo nuolat tiriamas, yra tai, kaip sumažinti jo esmines nuotėkio sroves esant aukštai temperatūrai virš 100 ° C.
Tai leido gaminti geresnius ir patobulintus prietaisus, kurie gali efektyviai veikti net esant ekstremalioms temperatūroms nuo - 65 iki + 150 ° C.
Įprastose kambario temperatūrose šis nuotėkis gali būti mažų galių Schottky diodų mikroamperų diapazone, o didelės galios įtaisų - miliamperų diapazone.
Tačiau šie skaičiai yra didesni, palyginti su įprastais p-n diodais, esant toms pačioms galios specifikacijoms. Taip pat PIV įvertinimas Schottky diodai gali būti daug mažesni nei mūsų tradiciniai diodai.
Pavyzdžiui, paprastai 50 amperų įtaiso PIV reitingas gali būti 50 V, o normaliam 50 amperų diodui tai gali būti iki 150 V. Be to, naujausi pasiekimai leido „Schottky“ diodams, kurių PIV reitingas viršija 100 V esant panašioms amperų vertėms.
Iš aukščiau pateikto grafinio pavaizdavimo tampa visiškai aišku, kad Schottky diodams priskiriami beveik idealūs charakteristikų rinkiniai, netgi geresni už kristalinį diodą (taškinį kontaktinį diodą). Taškinio kontakto diodo kritimas į priekį paprastai yra mažesnis nei įprasti p-n jungties diodai.
VT arba priekinį Schottky diodo įtampos kritimą lemia viduje esantis metalas. Yra kompromisas tarp temperatūros poveikio ir VT lygio. Jei vienas iš šių parametrų padidėja, kitas taip pat padidina prietaiso efektyvumo lygį. Be to, VT taip pat priklauso nuo srovės diapazono, mažesnės leistinos vertės užtikrina mažesnes VT vertes. Apytiksliai vertinant, VT kritimas į priekį tam tikro žemo lygio vienetams gali būti iš esmės nulinis. Vidutinės ir didesnės srovės diapazonuose kritimo į priekį vertės gali būti maždaug 0,2 V, ir tai atrodo puiki reprezentatyvi vertė.
Šiuo metu didžiausias leistinas Schottky diodų srovės diapazonas yra maždaug 75 amperai, nors netrukus horizonte taip pat gali būti iki 100 amperų.
Schottky diodo taikymas
Pagrindinė „Schottky“ diodų taikymo sritis yra maitinimo šaltiniai arba SMPS, kurie skirti dirbti virš 20 kHz dažnių.
Paprastai 50 amperų „Schottky“ diodas kambario temperatūroje gali būti vertinamas 0,6 V į priekinę įtampą ir 10 ns atkūrimo laiką, specialiai sukurtą SMPS taikymui. Kita vertus, paprastas p-n jungties diodas gali rodyti 1,1 V kritimą į priekį ir atstatymo tomą nuo maždaug 30 iki 50 ns tuo pačiu srovės parametru.
Pirmiau pateiktas įtampos skirtumas gali būti gana mažas, tačiau jei pažiūrėsime į energijos išsklaidymo lygį tarp šių dviejų: P (karštas nešiklis) = 0,6 x 50 = 30 vatų ir P (pn) = 1,1 x 50 = 55 vatai, o tai yra gana išmatuojamas skirtumas, kuris gali kritiškai pakenkti SMPS efektyvumui.
Nors atvirkštinio poslinkio srityje sklaida Schottky diode gali būti šiek tiek didesnė, vis tiek grynasis priekinio ir atvirkštinio poslinkio sklaidymas bus daug geresnis nei p-n jungties diodas.
Atvirkštinis atkūrimo laikas
Paprastame p-n puslaidininkiniame diode atvirkštinis atkūrimo laikas (trr) yra didelis dėl įpuršktų mažumų nešėjų.
„Schottky“ dioduose dėl labai mažų mažumų nešėjų atvirkštinis atkūrimo laikas yra iš esmės mažas. Štai kodėl „Schottky“ diodai sugeba taip efektyviai veikti net esant 20 GHz dažniui, dėl kurio prietaisai reikalauja persijungti itin greitai.
Didesniems nei šis dažnis vis tiek naudojamas taškinio kontakto diodas arba kristalinis diodas dėl jų labai mažos sankryžos srities arba taškinės sankryžos srities.
„Schottky“ diodų ekvivalentinė grandinė
Kitame paveiksle pavaizduota lygiavertė Schottky diodo grandinė su tipinėmis vertėmis. Šalia esantis simbolis yra standartinis prietaiso simbolis.
Induktyvumas Lp ir talpa Cp yra pačios pakuotės vertės, rB sudaro nuoseklųjį pasipriešinimą, kurį sudaro kontaktinė varža ir tūrinė varža.
Atsparumo rd ir talpos Cj vertės yra tokios, kaip nurodyta ankstesniuose punktuose aptartuose skaičiavimuose.
Schottky diodų specifikacijų lentelė
Žemiau esančioje diagramoje pateikiamas karštų laikiklių lygintuvų, kuriuos gamina „Motorola Semiconductor Products“, sąrašas su jų specifikacijomis ir išsamia informacija.
Pora: Diodų ištaisymas: pusiau banga, visa banga, PIV Kitas: LED kliūčių šviesos grandinė
