Schottkyjeve pregradne diode so polprevodniške diode, izdelane z minimalno napetostjo naprej in hitrimi preklopnimi hitrostmi, ki so lahko tudi do 10 ns. Izdelujejo se v trenutnem območju od 500 mA do 5 amperov in do 40 V. Zaradi teh lastnosti postanejo posebej primerni za nizkonapetostne, visokofrekvenčne aplikacije, kot je SMPS, in tudi kot učinkovite diode s prostim tekom.

“kaj je fazno v elektriki ”

Simbol naprave je prikazan na naslednji sliki:

Vljudnost: https://en.wikipedia.org/wiki/Schottky_diode

Notranja gradnja

Schottkyjeve diode so izdelane drugače v primerjavi s tradicionalnimi diodami s p-n spojnicami. Namesto p-n križišča so zgrajeni z uporabo kovinski polprevodniški spoj kot je prikazano spodaj.

Polprevodniški del je večinoma zgrajen iz silicija n-tipa in tudi s kupom različnih materialov, kot so platina, volfram, molibden, krom itd. Dioda ima lahko različne značilnosti, odvisno od uporabljenega materiala, kar jim omogoča izboljšanje preklopna hitrost, nižji padec napetosti naprej itd.

Kako deluje

V Schottkyjevih diodah elektroni postanejo večinski nosilec v polprevodniškem materialu, medtem ko imajo kovine izjemno majhne manjšinske nosilce (luknje). Ko sta materiala povezana, elektroni, prisotni v silicijevem polprevodniku, začnejo hitro teči proti povezani kovini, kar ima za posledico velik prenos večinskih nosilcev. Zaradi povečane kinetične energije kot kovine jih na splošno imenujemo „vroči nosilci“.

Običajne diode diode p-n, ki jih nosijo manjšinski nosilci, se vbrizgajo skozi različne sosednje polaritete. Medtem ko se v Schottkyjeve diode elektroni vbrizgajo v regije z enako polarnostjo.

Močan dotok elektronov proti kovini povzroči močno izgubo nosilcev silicijevega materiala na območju blizu površine stika, ki spominja na območje izčrpavanja p-n stika drugih diod. Dodatni nosilci v kovini ustvarjajo v kovini „negativno steno“ med kovino in polprevodnikom, ki blokira nadaljnji vstop toka. To pomeni, da negativno nabiti elektroni na silicijevem polprevodniku znotraj Schottkyjevih diod olajšajo območje brez nosilca skupaj z negativno steno na kovinski površini.

Glede na sliko, prikazano spodaj, uporaba prednapetostnega toka v prvem kvadrantu povzroči zmanjšanje energije negativne pregrade zaradi pozitivne privlačnosti elektronov na tem območju. To vodi do povratnega toka elektronov v ogromnih količinah čez mejo. Velikost teh elektronov je odvisna od velikosti potenciala, uporabljenega za pristranskost.

Razlika med običajnimi diodami in Schottky diodami

V primerjavi z običajnimi diodami s p-n spojnicami je pregradni prehod v Schottkyjevih diodah nižji, tako v prednjem kot tudi v obratnem območju pristranskosti.

To omogoča, da imajo Schottkyjeve diode bistveno izboljšano sedanje prevodnost za enako raven potenciala pristranskosti tako v prednjem kot tudi v obratnem območju. Zdi se, da je to dobra lastnost v območju prednaklona, čeprav slabo za območje povratne pristranskosti.

Opredelitev splošnih značilnosti polprevodniške diode za prednji in reverzni odsek predstavlja enačba:

jaz _D = Jaz _S (je ^{kVd / Tk} -1)

kjer je = reverzni nasičeni tok
k = 11.600 / η z η = 1 za germanijski material in η = 2 za silicijev material

Ista enačba opisuje eksponentni porast toka v Schottkyjevih diodah na naslednji sliki, vendar je faktor η odvisen od vrste konstrukcije diode.

Primerjava značilnosti vročonosnih in p-n spojnih diod

V regiji z obratno pristranskostjo je trenutno Je je v glavnem posledica tistih kovinskih elektronov, ki potujejo v polprevodniški material.

Temperaturne značilnosti

Za Schottkyjeve diode je eden glavnih vidikov, ki so ga nenehno raziskovali, kako zmanjšati znatne tokove uhajanja pri visokih temperaturah nad 100 ° C.

To je privedlo do izdelave boljših in izboljšanih naprav, ki lahko učinkovito delujejo tudi pri ekstremnih temperaturah med - 65 do + 150 ° C.

V tipičnih sobnih temperaturah je to uhajanje lahko v območju mikroamperov za Schottkyjeve diode z majhno močjo in v območju miliamperov za naprave z visoko močjo.

Vendar so te številke večje v primerjavi z običajnimi p-n diodami z enakimi specifikacijami moči. Tudi Ocena PIV za Schottkyjeve diode je lahko veliko manj kot naše tradicionalne diode.

Na primer, običajno lahko 50-amp naprava ima PIV-vrednost 50 V, medtem ko je to lahko do 150 V za običajno 50-ampersko diodo. Kljub temu pa je nedavni napredek omogočil Schottkyjeve diode z oceno PIV nad 100 V pri podobnih vrednostih jakosti.

Iz zgornje grafične predstavitve je povsem jasno, da Schottkyjeve diode pripisujejo skoraj idealen nabor lastnosti, celo boljši od kristalne diode (točkovna kontaktna dioda). Padec točkovne kontaktne diode naprej je običajno nižji od običajne diode p-n.

VT ali padec napetosti Schottkyjeve diode v veliki meri določa kovina v notranjosti. Obstaja kompromis med vplivom temperature in nivojem VT. Če se eden od teh parametrov poveča, drugi poveča tudi poslabšanje stopnje učinkovitosti naprave. Poleg tega je VT odvisen tudi od trenutnega območja, nižje dovoljene vrednosti zagotavljajo nižje vrednosti VT. Padec VT naprej lahko v približni oceni v bistvu pade na nič pri danih enotah nizke ravni. Za srednja in višja tokovna območja bi lahko bile vrednosti padca naprej približno 0,2 V in to se zdi dobra reprezentativna vrednost.

Trenutno je največje razpoložljivo trenutno razpona Schottky diode približno 75 amperov, čeprav bo kmalu na obzorju tudi do 100 amperov.

Uporaba Schottkyjeve diode

Glavno področje uporabe Schottkyjevih diod je v stikalnih napajalnikih ali SMPS, ki so namenjeni za delo s frekvencami nad 20 kHz.

Običajno lahko 50-amp Schottky-jevo diodo pri sobni temperaturi oceni s prednapetostjo 0,6 V in časom obnovitve 10 ns, posebej zasnovan za aplikacijo SMPS. Po drugi strani pa lahko navadna p-n spojna dioda kaže enak padec za 1,1 V in izkoristek približno 30 do 50 ns pri enakih trenutnih specifikacijah.

Morda boste ugotovili, da je zgornja razlika napetosti naprej majhna, če pa pogledamo stopnjo odvajanja moči med obema: P (vroči nosilec) = 0,6 x 50 = 30 vatov in P (pn) = 1,1 x 50 = 55 vatov, kar je precej merljiva razlika, ki lahko kritično škoduje učinkovitosti SMPS.

Čeprav je lahko v območju povratne pristranskosti razpršitev v Schottkyjevi diodi nekoliko večja, bo neto odvajanje prednapetosti in povratne pristranskosti veliko boljše od diode p-n.

Povratni čas okrevanja

V navadni polprevodniški diodi p-n je reverzni čas obnovitve (trr) velik zaradi vbrizganih manjšinskih nosilcev.

V Schottkyjevih diodah je zaradi izredno nizkih manjšinskih nosilcev čas reverzne obnove bistveno majhen. Zato lahko Schottkyjeve diode delujejo tako učinkovito tudi na frekvencah 20 GHz, zaradi česar se morajo naprave preklapljati z izjemno hitro hitrostjo.

Za višje frekvence od te se še vedno uporablja točkovna kontaktna dioda ali kristalna dioda zaradi zelo majhnega območja stičišča ali območja točkovnega stika.

Ekvivalentno vezje Schottkyjevih diod

Naslednja slika prikazuje enakovredno vezje Schottkyjeve diode s tipičnimi vrednostmi. Sosednji simbol je standardni simbol naprave.

Induktivnost Lp in kapacitivnost Cp sta vrednosti, navedeni v samem paketu, rB predstavlja zaporedni upor, sestavljen iz kontaktnega upora in skupnega upora.

“kako deluje tokovni transformator ”

Vrednosti upora rd in kapacitivnosti Cj so enake izračunom, obravnavanim v prejšnjih odstavkih.

Shema specifikacij Schottkyjeve diode

Spodnja tabela nam ponuja seznam usmernikov z vročim nosilcem, ki jih proizvaja Motorola Semiconductor Products, skupaj z njihovimi specifikacijami in podrobnostmi o pinoutu.