Schottky diodi
Kokeneet kirjoittajat eivät ole vielä tarkistaneet sivun nykyistä versiota, ja se voi poiketa merkittävästi 15. joulukuuta 2021 tarkistetusta
versiosta . tarkastukset vaativat
7 muokkausta .
Schottky-diodi - puolijohdediodi , jolla on pieni jännitehäviö tasavirtaa ohjattaessa.
Nimetty saksalaisen fyysikon Walter Schottkyn mukaan . Erikoiskirjallisuudessa käytetään usein täydellisempää nimeä - Schottky -sulkudiodi .
Kuvaus
Schottky-diodit käyttävät metalli-puolijohdeliitosta Schottky-esteenä , toisin kuin tavanomaiset diodit, jotka käyttävät pn-liitosta . Metalli-puolijohdeliitoksella on useita erikoisominaisuuksia (joita poikkeavat puolijohteen pn-liitoksen ominaisuuksista). Näitä ovat: alennettu jännitehäviö , suuri vuotovirta , hyvin pieni käänteinen palautusvaraus . Jälkimmäinen selittyy sillä, että verrattuna tavanomaiseen pn-liittimeen tällaisissa diodeissa ei ole vähemmistökantoaaltojen injektioon liittyvää diffuusiota , toisin sanoen ne toimivat vain pääkantoaaltoilla, ja niiden nopeuden määrää vain estekapasitanssi .
Schottky-diodit valmistetaan yleensä piin (Si) , piikarbidin (SiC) [1] [2] tai galliumarsenidin (GaAs) pohjalta, harvemmin germaniumin (Ge) pohjalta . Metallin valinta kosketukseen puolijohteen kanssa määrittää monet Schottky-diodin parametrit. Ensinnäkin tämä on metalli-puolijohteen rajapinnassa muodostuneen kosketuspotentiaalieron arvo. Schottky-diodia ilmaisimena käytettäessä se määrittää sen herkkyyden ja sekoittimissa käytettynä paikallisoskillaattorin tarvittavan tehon. Siksi yleisimmin käytetyt metallit ovat Ag , Au , Pt , Pd , W , jotka kerrostuvat puolijohteen pinnalle ja antavat potentiaalisulkuarvon 0,2 ... 0,9 eV.
Käytännössä useimpia piipohjaisia Schottky-diodeja (Si) käytetään pienjännitepiireissä, joiden käänteinen jännite on yksikköluokkaa - useita kymmeniä voltteja. Piikarbidiin (SiC) perustuvia laitteita käytetään korkeajännitepiireissä, joiden rajoittava paluujännite on 600 - 1200 V [1] [2] . Tällaisten diodien myötäsuuntainen jännitehäviö ei yleensä ole pienempi kuin vastaavien pn-liitoksella varustettujen piidiodien, ja niiden tärkeimmät edut ovat suuri nopeus ja alhainen estekapasitanssi. Tällaisia diodeja käytetään usein tehokertoimen korjaimen (PFC) lähtöpiireissä .
Schottky-diodien ominaisuudet
Edut
- Jännitehäviö Schottky-diodin yli kytkettäessä se suoraan päälle ja suurin sallittu virta laitteen läpi on 0,2–0,4 volttia, kun taas tavallisissa, esimerkiksi pn-liitoksella varustetuissa piidiodeissa tämä arvo on noin 0,6–0, 7 volttia. Tällainen pieni jännitehäviö Schottky-diodin yli sen suoran kytkennän aikana on kuitenkin luontaista vain sarjassa enintään kymmenien volttien suurimmalla sallitulla käänteisjännitteellä, kun taas laitteissa, joissa on suurempi suurin sallittu käänteisjännite, se on verrattavissa tasajännitteeseen pisara piidiodeja, mikä saattaa rajoittaa käyttöä Schottky-diodit.
- Schottky-diodeilla on pienempi kapasitanssi kuin pn-liitosdiodeilla, koska ne eivät kerry rakenteeseen pieniä varauksenkuljettajia tasavirran kulkiessa (diffuusiokapasitanssi), joten niillä on korkeampi toimintataajuus. Tämä on Schottky-diodien ominaisuus loogisissa integroiduissa piireissä , joissa transistorien kanta-kollektori-liitokset ohitetaan Schottky-diodilla ja transistorin avoimessa tilassa kannan ylimääräinen ohjausvirta johdetaan kollektoriin, mikä estää vähemmistökantajien varauksen kertymisestä peruskerrokseen.
Tehoelektroniikassa lyhyt palautumisaika mahdollistaa tasasuuntaajien rakentamisen satojen kilohertsien ja sitä suuremmille taajuuksille. Esimerkiksi MBR4015-diodilla (suurin sallittu paluujännite 15 V, suurin sallittu myötävirta 40 A ), joka on suunniteltu tasasuuntaamaan suurtaajuusjännitettä, on noin 10 kV / μs [3] .
- Käänteisen vastuksen nopean palautumisen ansiosta Schottky-dioditasasuuntaajat eroavat tavallisista dioditasasuuntaajista alhaisemmalla melutasolla, koska niissä ei esiinny lyhyitä pulsseja, joita esiintyy, kun diodi sammutetaan käänteisen palautumisprosessin aikana, joten niitä suositellaan käytettäväksi. analogisissa toisiovirtalähteissä .
Vikoja
- Vaikka suurin sallittu paluujännite ylittyy hetkeksi, Schottky-diodi epäonnistuu peruuttamattomasti, toisin kuin perinteiset pn-liitoksella varustetut piidiodit, jotka siirtyvät palautuvaan [4] lumivyöryhäiriötilaan ja niiden rakenne ei tuhoudu, jos teho häviää. diodikide ei ylitä sallittuja arvoja; korkean käänteisjännitteen poistamisen jälkeen perinteinen diodi, toisin kuin Schottky-diodi, palauttaa täysin sen ominaisuudet.
- Schottky-diodeille on ominaista lisääntyneet (perinteisiin pii-pn-diodeihin verrattuna) käänteisvirrat, jotka lisääntyvät kiteen lämpötilan noustessa. Esimerkiksi mallissa 30CPQ150 kääntövirta maksimikäänteisjännitteellä vaihtelee 0,12 mA :sta +25 °C:ssa 6,0 mA :iin +125 °C:ssa. Pienjännitediodeissa TO220 -pakkauksissa käänteisvirta voi ylittää satoja milliampeeria (MBR4015 - jopa 600 mA +125 ° C:ssa) . Epätyydyttävät lämmönpoistoolosuhteet käytettäessä Schottky-diodia suurilla käänteisvirroilla voivat johtaa sen lämpöhäiriöön .
Schottky-diodien nimikkeistö
Schottky-diodit sisältyvät usein nykyaikaisiin erillisiin puolijohdelaitteisiin:
- MOSFETit , joissa on sisäänrakennettu vapaasti pyörivä Schottky-diodi ( International Rectifier julkaisi ensimmäisen kerran tavaramerkillä FETKY vuonna 1996 ) ovat synkronisten tasasuuntaajien pääkomponentti . Toisin kuin perinteinen MOSFET, jonka sisäänrakennetulla flyback-diodilla on suuri eteenpäin suunnattu jännitehäviö ja keskinkertaiset ajoitusominaisuudet (koska se on tavanomainen pn-liitosdiodi, joka muodostuu nielualueista ja substraatista yhdistettynä lähteeseen), Schottky-flowback-diodin käyttö mahdollistaa synkronisten tasasuuntaajien rakentamisen , joiden muunnostaajuus on satoja kilohertsejä tai enemmän. Tässä luokassa on laitteita, joissa on sisäänrakennetut porttiohjaimet ja synkroniset tasasuuntaajan ajurit.
- Ns. ORing-diodit [5] ja ORing-kokoonpanot ovat tehodiodeja ja diodikokoonpanoja, joita käytetään yhdistämään rinnakkaisia teholähteitä yhteiseen kuormaan korkean luotettavuuden laitteissa, joissa on sähkökatkosredundanssi (looginen TAI-virtalähde). Niille on ominaista erityisen pieni, normalisoitu suora jännitehäviö. Esimerkiksi erikoistuneen minidiodin MBR140 ( 30 V, 1 A ) 100 mA :n virralla eteenpäin suuntautuva jännitehäviö on enintään 360 mV +25 °C:ssa ja 300 mV +85 °C:ssa . ORring-diodeille on ominaista suhteellisen suuri pn-liitosalue ja alhaiset virrantiheydet .
Muistiinpanot
- ↑ 1 2 SiC Schottky-diodit - STMicroelectronics
- ↑ 1 2 CoolSiC™ Schottky-diodia – Infineon Technologies
- ↑ alldatasheet.com. MBR4015 pdf, MBR4015 kuvaus, MBR4015 datasheets, MBR4015 view ::: ALLDATASHEET ::: . pdf1.alldatasheet.com. Käyttöpäivä: 14. helmikuuta 2018. Arkistoitu alkuperäisestä 15. helmikuuta 2018. (määrätön)
- ↑ Puolijohdediodi . TSB . Haettu 1. marraskuuta 2015. Arkistoitu alkuperäisestä 4. maaliskuuta 2016. (määrätön)
- ↑ TAI-toiminnon suorittaminen
Linkit
Schottky-diodi - artikkeli Great Soviet Encyclopediasta .