Schottky-suojadiodit ovat puolijohdediodeja, jotka on suunniteltu pienellä eteenpäin suuntautuvalla jännitteellä ja nopealla kytkentänopeudella, joka voi olla jopa 10 ns. Niitä valmistetaan 500–5 ampeerin ja enintään 40 V.

“mikä on suurin ero puoliksi lisääjien ja täydellisten lisäysten välillä? ”

Laitteen symboli näkyy seuraavassa kuvassa:

Kohteliaisuus: https://fi.wikipedia.org/wiki/Schottky_diode

Sisäinen rakentaminen

Schottky-diodit rakennetaan eri tavalla kuin perinteiset p-n-liitosdiodit. P-n-risteyksen sijasta ne rakennetaan a: lla metalli puolijohteiden liitos kuten alla.

Puolijohdeosa on rakennettu enimmäkseen n-tyypin piitä käyttäen ja myös joukolla erilaisia materiaaleja, kuten platina, volframi, molybdeeni, kromi jne. Diodilla voi olla erilaisia ominaisuuksia riippuen käytettävästä materiaalista, mikä antaa heille mahdollisuuden parantaa kytkentänopeus, pienempi eteenpäin suuntautuvan jännitteen pudotus

Kuinka se toimii

Schottky-diodeissa elektronista tulee enemmistön kantaja puolijohdemateriaalissa, kun taas metallissa on erittäin pieniä vähemmistökantajia (reikiä). Kun nämä kaksi materiaalia on kytketty toisiinsa, piipuolijohteessa läsnä olevat elektronit alkavat virrata nopeasti kohti liitettyä metallia, mikä johtaa valtaosan kantajien siirtymiseen massiivisesti. Metallin lisääntyneen kineettisen energiansa vuoksi niitä kutsutaan yleensä 'kuumiksi kantajiksi'.

Normaalit p-n-liitosdiodit, joita vähemmistökantajat ruiskutetaan eri vierekkäisten polariteettien yli. Schottky-diodeissa elektroneja ruiskutetaan saman polaarisuuden alueiden yli.

Elektronien massiivinen sisäänvirtaus kohti metallia aiheuttaa piimateriaalille suuria kantoaineiden häviöitä liitospinnan lähellä olevalla alueella, joka muistuttaa muiden diodien p-n-liitoksen ehtymisaluetta. Metallin lisäkantajat luovat metalliin 'negatiivisen seinän' metallin ja puolijohdon väliin, mikä estää virran tulevan sisään. Schottky-diodien sisällä olevan piipuolijohdon negatiivisesti varautuneiden elektronien tarkoittaminen helpottaa kantajavapaata aluetta yhdessä negatiivisen seinän kanssa metallipinnalla.

Viitaten alla olevaan kuvaan, eteenpäin suuntautuvan esivirtauksen soveltaminen ensimmäiseen kvadranttiin aiheuttaa negatiivisen esteen energian vähenemisen johtuen elektronien positiivisesta vetovoimasta tällä alueella. Tämä johtaa elektronien paluuvirtaan rajan yli. Näiden elektronien suuruus riippuu esijännitykseen käytetyn potentiaalin suuruudesta.

Normaalidiodien ja Schottky-diodien välinen ero

Verrattuna normaaleihin p-n-liitosdiodeihin Schottky-diodien estoristeys on pienempi sekä eteen- että taaksepäin suuntautuvilla esijännitealueilla.

Tämä mahdollistaa Schottky-diodien huomattavasti paremman virranjohtavuuden samalla tasolla biaspotentiaalilla sekä eteenpäin että päinvastaisessa esijännitealueella. Tämä näyttää olevan hyvä ominaisuus eteenpäin suuntautuvalla esijännitysalueella, vaikkakin huono päinvastaisen puolueellisuuden alueella.

Puolijohdiodiodin yleisten ominaisuuksien määrittely eteenpäin ja taaksepäin esijännitealueille esitetään yhtälöllä:

Minä _D = Minä _S ( On ^{kVd / Tk} -1)

missä Is = käänteinen kyllästysvirta
k = 11 600 / η, jossa η = 1 germaaniummateriaalille ja η = 2 piimateriaalille

Sama yhtälö kuvaa seuraavassa kuvassa eksponentiaalisen virran nousun Schottky-diodeissa, mutta kerroin η määräytyy diodin rakennetyypin mukaan.

Kuumakantoaallon ja p-n-liitosdiodien ominaisuuksien vertailu

Käänteisen puolueellisuuden alueella virta On johtuu pääasiassa metalli-elektroneista, jotka kulkevat puolijohdemateriaaliin.

Lämpötilan ominaisuudet

Schottky-diodien osalta yksi ensisijaisista näkökohdista, jota on jatkuvasti tutkittu, on se, kuinka minimoida sen merkittävät vuotovirrat korkeissa lämpötiloissa yli 100 ° C.

Tämä on johtanut parempien ja parempien laitteiden tuotantoon, jotka voivat toimia tehokkaasti myös äärimmäisissä lämpötiloissa - 65 - + 150 ° C.

Tyypillisissä huonelämpötiloissa tämä vuoto voi olla mikroamperien alueella pienitehoisilla Schottky-diodeilla ja milliampeerien alueella suuritehoisilla laitteilla.

Nämä luvut ovat kuitenkin suurempia verrattuna normaaleihin p-n-diodeihin samoilla tehoerittelyillä. Myös PIV-luokitus Schottky-diodit voivat olla paljon pienempiä kuin perinteiset diodit.

Esimerkiksi 50 A: n laitteen PIV-luokitus voi normaalisti olla 50 V, kun taas normaalilla 50 A: n diodilla tämä voi olla jopa 150 V. Viimeaikaiset edistysaskeleet ovat mahdollistaneet Schottky-diodit, joiden PIV-luokitus on yli 100 V vastaavilla ampeeriarvoilla.

Edellä olevasta graafisesta esityksestä käy varsin selväksi, että Schottky-diodeille on annettu melkein ihanteellinen ominaisuusjoukko, jopa parempi kuin kristallidiodi (pistekontodiodi). Pistekontaktidiodin eteenpäin pudotus on tyypillisesti pienempi kuin tavalliset p-n-liitosdiodit.

“pic mikro -ohjainten ohjelmointi c ”

Schottky-diodin VT tai eteenpäin suuntautuva jännitehäviö määräytyy suurelta osin sisällä olevan metallin perusteella. Lämpötilan vaikutuksen ja VT-tason välillä tapahtuu satunnaisia kompromisseja. Jos toinen näistä parametreista nousee, toinen myös heikentää laitteen tehokkuustasoa. Lisäksi VT riippuu myös nykyisestä alueesta, pienemmät sallitut arvot takaavat matalammat VT-arvot. VT-eteenpäin pudotus voi olla olennaisesti nolla tietylle matalan tason yksiköille, likimääräisessä arvioinnissa. Keski- ja korkeammilla virtaluokilla eteenpäin pudotusarvot voivat olla noin 0,2 V, ja tämä näyttää olevan hieno edustava arvo.

Tällä hetkellä suurin siedettävä virtaväli Schottky-diodi on noin 75 ampeeria, vaikka jopa 100 ampeeria voi myös olla pian horisontissa.

Schottky-diodisovellus

Schottky-diodien pääasiallinen käyttöalue on kytkentävirtalähteet tai SMPS, jotka on tarkoitettu toimimaan yli 20 kHz: n taajuuksilla.

Tyypillisesti 50 ampeerin Schottky-diodi huoneenlämpötilassa voidaan luokitella lähtöjännitteellä 0,6 V ja 10 ns: n palautumisaikalla, joka on erityisesti suunniteltu SMPS-sovellusta varten. Toisaalta tavallisella p-n-liitosdiodilla voi olla 1,1 V: n lasku eteenpäin ja palautumistomi noin 30 - 50 ns samalla virran spesifikaatiolla.

Yläpuolinen jännite-ero voi olla melko pieni, mutta jos tarkastelemme näiden kahden välistä tehohäviötasoa: P (kuuma kantaja) = 0,6 x 50 = 30 wattia ja P (pn) = 1,1 x 50 = 55 wattia, mikä on melko mitattavissa oleva ero, joka voi vahingoittaa kriittisesti SMPS: n tehokkuutta.

Vaikka päinvastaisessa esijännitealueessa hajoaminen Schottky-diodissa voi olla hieman suurempi, netto eteenpäin ja taaksepäin suuntautuva esijännite on kuitenkin paljon parempi kuin p-n-liitosdiodi.

Käänteinen palautumisaika

Tavallisessa p-n-puolijohdediodissa käänteinen palautumisaika (trr) on korkea injektoitujen vähemmistökantajien vuoksi.

Schottky-diodeissa käänteinen palautumisaika on huomattavan matalien vähemmistöalustojen takia. Siksi Schottky-diodit pystyvät toimimaan niin tehokkaasti jopa 20 GHz: n taajuuksilla, jotka edellyttävät laitteiden vaihtamista erittäin nopealla nopeudella.

Tätä korkeammilla taajuuksilla käytetään edelleen pistekosketusdiodia tai kidediodia, johtuen niiden hyvin pienestä liitosalueesta tai pisteen liitosalueesta.

Schottky-diodien vastaava piiri

Seuraava kuva kuvaa Schottky-diodin vastaavan piirin tyypillisillä arvoilla. Viereinen symboli on laitteen vakiosymboli.

Induktanssi Lp ja kapasitanssi Cp ovat itse pakkauksessa määriteltyjä arvoja, rB muodostaa sarjavastuksen, joka muodostuu kosketusvastuksesta ja irtovastuksesta.

Vastuksen rd ja kapasitanssin Cj arvot ovat edellisissä kappaleissa esitettyjen laskelmien mukaiset.

Schottky-diodien määrittelytaulukko

Alla olevassa taulukossa on luettelo Motorola Semiconductor Productsin valmistamista kuumakantoaaltosuuntaajista sekä niiden tekniset tiedot ja liitäntätiedot.