Schottky diode
Den aktuelle version af siden er endnu ikke blevet gennemgået af erfarne bidragydere og kan afvige væsentligt fra den
version , der blev gennemgået den 15. december 2021; checks kræver
7 redigeringer .
Schottky diode - en halvlederdiode med et lille spændingsfald, når jævnstrøm passeres.
Opkaldt efter den tyske fysiker Walter Schottky . I specialiseret litteratur bruges ofte et mere komplet navn - Schottky barriere diode .
Beskrivelse
Schottky-dioder bruger en metal-halvlederforbindelse som Schottky-barrieren , i modsætning til konventionelle dioder, der bruger en pn-forbindelse . Metal-halvlederforbindelsen har en række specielle egenskaber (forskellige fra egenskaberne for en halvleder-pn-forbindelse). Disse omfatter: reduceret fremadgående spændingsfald , høj lækstrøm , meget lidt omvendt genoprettelsesladning . Sidstnævnte forklares af det faktum, at sammenlignet med et konventionelt pn-kryds, har sådanne dioder ikke diffusion forbundet med injektionen af minoritetsbærere, det vil sige, at de kun fungerer på større bærere, og deres hastighed bestemmes kun af barrierekapacitans .
Schottky-dioder fremstilles normalt på basis af silicium (Si) , siliciumcarbid (SiC) [1] [2] eller galliumarsenid (GaAs) , sjældnere - på basis af germanium (Ge) . Valget af metal til kontakt med en halvleder bestemmer mange parametre for Schottky-dioden. Først og fremmest er dette værdien af kontaktpotentialforskellen dannet ved metal-halvledergrænsefladen. Når du bruger en Schottky-diode som detektor, bestemmer den dens følsomhed, og når den bruges i mixere, bestemmer den den nødvendige lokale oscillatoreffekt. Derfor er de mest almindeligt anvendte metaller Ag , Au , Pt , Pd , W , som aflejres på overfladen af halvlederen og giver en potentiel barriereværdi på 0,2 ... 0,9 eV.
I praksis bruges de fleste Schottky-dioder baseret på silicium (Si) i lavspændingskredsløb med en omvendt spænding af størrelsesordenen af enheder - flere titusinder af volt. Enheder baseret på siliciumcarbid (SiC) bruges i højere spændingskredsløb, deres begrænsende omvendte spænding er fra 600 til 1200 V [1] [2] . Det fremadrettede spændingsfald af sådanne dioder er som regel ikke mindre end for lignende siliciumdioder med en pn-forbindelse, og deres vigtigste fordele er høj hastighed og lav barrierekapacitans. Sådanne dioder bruges ofte i power factor corrector (PFC) output kredsløb .
Egenskaber for Schottky-dioder
Fordele
- Spændingsfaldet over Schottky-dioden, når den tændes direkte, og den maksimalt tilladte strøm gennem enheden er 0,2–0,4 volt, mens denne værdi for almindelige f.eks. siliciumdioder med en pn-junction er omkring 0,6–0, 7 volt. Et så lille spændingsfald over Schottky-dioden under dens direkte forbindelse er imidlertid kun iboende i serie med en maksimalt tilladt omvendt spænding på op til titusinder af volt, mens den for enheder med en højere maksimal tilladt omvendt spænding bliver sammenlignelig med jævnspændingen dråbe siliciumdioder, hvilket kan begrænse anvendelsen Schottky-dioder.
- Schottky-dioder har en lavere kapacitans end pn-junction-dioder, da de ikke akkumulerer mindre ladningsbærere i strukturen under passagen af jævnstrøm (diffusionskapacitans), derfor har de en højere driftsfrekvens. Dette er en egenskab ved Schottky-dioder i logiske integrerede kredsløb , hvor transistorernes base-kollektorforbindelser shuntes af Schottky-dioder , og i transistorens åben tilstand føres den overskydende styrestrøm af basen til kollektoren, hvilket forhindrer ladningen fra minoritetsbærere fra at samle sig i basislaget.
Inden for effektelektronik gør en kort genopretningstid det muligt at bygge ensrettere til frekvenser på hundredvis af kilohertz og højere. For eksempel har MBR4015-dioden (maksimal tilladt omvendt spænding 15 V, maksimal tilladt fremadstrøm 40 A ), designet til at ensrette højfrekvent spænding, en omvendt genopretningstid på omkring 10 kV/μs [3] .
- På grund af den hurtige genopretning af omvendt modstand adskiller Schottky diode ensrettere sig fra almindelige diode ensrettere i et reduceret niveau af støj på grund af fraværet af korte impulser, der opstår, når dioden slukkes under den omvendte genopretningsproces, derfor er de at foretrække til brug i analoge sekundære strømforsyninger .
Fejl
- Selvom den maksimalt tilladte omvendte spænding overskrides i kort tid, svigter Schottky-dioden irreversibelt, i modsætning til konventionelle siliciumdioder med en pn-forbindelse, som går i den reversible [4] lavine-nedbrudstilstand, og deres struktur ødelægges ikke, hvis strømmen forsvinder ved diodekrystallen ikke overstiger de tilladte værdier; efter at have fjernet den høje omvendte spænding, genopretter en konventionel diode, i modsætning til Schottky-dioden, fuldstændigt sine egenskaber.
- Schottky dioder er kendetegnet ved øgede (i forhold til konventionelle silicium pn-dioder) omvendte strømme, som stiger med stigende krystaltemperatur. For eksempel for 30CPQ150 varierer den omvendte strøm ved maksimal omvendt spænding fra 0,12 mA ved +25 °C til 6,0 mA ved +125 °C. For lavspændingsdioder i TO220 -pakker kan den omvendte strøm overstige hundreder af milliampere (MBR4015 - op til 600 mA ved +125 ° C). Utilfredsstillende varmeafledningsforhold ved drift af en Schottky-diode med høje omvendte strømme kan føre til dens termiske sammenbrud .
Nomenklatur for Schottky-dioder
Schottky-dioder er ofte inkluderet i moderne diskrete halvlederenheder:
- MOSFET'er med indbygget friløbende Schottky-diode (først udgivet af International Rectifier under varemærket FETKY i 1996 ) er hovedkomponenten i synkrone ensrettere . I modsætning til en konventionel MOSFET, hvis indbyggede flyback-diode har et højt fremadgående spændingsfald og middelmådige timing-karakteristika (da det er en konventionel pn-junction-diode dannet af drænområder og et substrat kombineret med en kilde), er brugen af en Schottky-tilbagekoblingsdiode giver mulighed for at bygge strømsynkrone ensrettere med en konverteringsfrekvens på hundredvis af kilohertz og højere. Der er enheder i denne klasse med indbyggede gate-drivere og synkrone ensretterdrivere.
- De såkaldte ORing-dioder [5] og ORing-samlinger er effektdioder og diodesamlinger, der bruges til at kombinere parallelle strømforsyninger med en fælles belastning i højpålidelige enheder med strømsvigt redundans (logisk OR-strømforsyning). De er kendetegnet ved et særligt lavt, normaliseret jævnspændingsfald. For eksempel har en specialiseret miniature diode MBR140 ( 30 V, 1 A ) ved en strøm på 100 mA et fremadgående spændingsfald på ikke mere end 360 mV ved +25 °C og 300 mV ved +85 °C. ORing-dioder er kendetegnet ved et relativt stort pn-overgangsareal og lave strømtætheder .
Noter
- ↑ 1 2 SiC Schottky-dioder - STMicroelectronics
- ↑ 1 2 CoolSiC™ Schottky Diodes - Infineon Technologies
- ↑ alldatasheet.com. MBR4015 pdf, MBR4015 beskrivelse, MBR4015 datablade, MBR4015 visning ::: ALLDATASHEET ::: . pdf1.alldatasheet.com. Dato for adgang: 14. februar 2018. Arkiveret fra originalen 15. februar 2018. (ubestemt)
- ↑ Halvlederdiode . TSB . Hentet 1. november 2015. Arkiveret fra originalen 4. marts 2016. (ubestemt)
- ↑ Udførelse af ELLER-operationen
Links
Schottky diode - artikel fra Great Soviet Encyclopedia .