Schottky-diodi - ominaisuudet, parametrit ja sovellukset

Diodi on yksi peruskomponenteista, joita käytetään yleisesti elektronisten piirien suunnittelussa, ja se löytyy yleisesti tasasuuntaajista, leikkureista, pidikkeistä ja monista muista yleisesti käytetyistä piireistä. Se on kaksinapainen puolijohdelaite, joka sallii nykyisen virtauksen vain yhdessä suunnassa, joka muodostaa anodista katodiin (+ - -) ja estää nykyisen virtauksen päinvastaisessa suunnassa, ts. Katodista anodiin. Syy siihen, että sillä on noin. Nolla vastus eteenpäin ja ääretön vastakkaiseen suuntaan. Diodityyppejä on monenlaisia, joista jokaisella on ainutlaatuinen ominaisuus ja sovellukset. Olemme jo oppineet Zener-diodeista ja niiden toiminnasta, tässä artikkelissa opimme toisesta mielenkiintoisesta diodityypistä nimeltä Schottky-diodi ja siitä, miten sitä voidaan käyttää piirisuunnittelumme yhteydessä.

Schottky-diodi (nimetty saksalaisen fyysikon Walter H.Schottkyn mukaan) on toisen tyyppinen puolijohdediodi, mutta PN-liitoksen sijasta Schottky-diodilla on metalli-puolijohde-liitos, joka vähentää kapasitanssia ja lisää Schottky-diodin kytkentänopeutta, tekee siitä erilainen kuin muut diodit. Schottky-diodilla on myös muita nimiä, kuten pintasulkudiodi, Schottky-diodi, kuuma kantaja tai kuuma-elektronidiodi.

Schottky-diodisymboli

Schottky-diodin symboli perustuu yleiseen diodisymboliin, mutta suoran viivan sijasta sillä on S-tyyppinen rakenne diodin negatiivisessa päässä, kuten alla on esitetty. Tätä kaavamerkkiä voidaan helposti käyttää erottamaan Schottky-diodi muista diodeista lukemalla piirikaavio. Koko artikkelissa verrataan Schottky-diodia tavalliseen diodiin ymmärtämisen parantamiseksi.

Jopa komponentin fyysisen ulkonäön perusteella Schottky-diodi näyttää samanlaiselta kuin geneerinen diodi, ja usein on vaikea erottaa toisistaan ​​lukematta siinä olevaa osanumeroa. Mutta useimmiten Schottky-diodi näyttää hieman tilavalta kuin tavalliset diodit, mutta sen ei tarvitse aina olla. Schottky-diodi pin-out kuva on esitetty alla.

Mikä tekee Schottky-diodista erityisen?

Kuten aiemmin keskusteltiin, Schottky-diodi näyttää ja toimii hyvin samanlaisena kuin geneerinen diodi, mutta Schottky-diodin ainutlaatuisina ominaisuuksina on sen erittäin matala jännitteen pudotus ja suuri kytkentänopeus. Ymmärtääksesi tämän paremmin, anna yhdistää Schottky-diodi ja yleinen diodi identtiseen piiriin ja tarkistaa sen toiminta.

Yllä olevissa kuvissa meillä on kaksi piiriä, yksi Schottky-diodille ja toinen tyypilliselle PN-liitosdiodille. Näitä piirejä käytetään erottamaan jännitteen pudotukset molemmissa diodeissa. Joten vasen piiri on Schottky-diodille ja oikea on tyypilliselle PN-liitosdiodille. Molemmat diodit saavat virtaa 5 V: lla. Kun virta kulkee molemmista diodeista, Schottky-diodilla on vain 0,3 voltin jännitehäviö ja jättää kuormalle 4,7 volttia, toisaalta tyypillisen PN-liitosdiodin jännitehäviö on 0,7 volttia ja jättää 4,3 volttia kuormitukselle. Joten Schottky-diodilla on pienempi jännitehäviö kuin tavallisella PN-liitosdiodilla. Jännitteen pudotusta lukuun ottamatta Schottky-diodilla on myös joitain muita etuja tyypillisessä PN-liitosdiodissa, kuten Schottky-diodissanopeampi kytkentätaajuus, vähemmän melua ja parempi suorituskyky kuin tyypillinen PN-liitosdiodi.

Schottky-diodin haitat

Jos Schottky-diodilla on erittäin matala jännitehäviö ja korkea kytkentänopeus, mikä tarjoaa paremman suorituskyvyn, miksi sitten tarvitsemme yleisiä PN-liitosdiodeja? Miksi emme yksinkertaisesti käytä Schottky-diodia kaikissa piirisuunnitelmissa?

Vaikka on totta, Schottky-diodit ovat parempia kuin PN-liitosdiodit ja se on hitaammin edullisempi kuin PN-liitosdiodi. Kaksi suurta takaiskua Schottky-diodille on sen matala taaksepäin tapahtuva rikkoutumisjännite ja korkea taaksepäin tapahtuva vuotovirta verrattuna yleiseen diodiin. Tämän vuoksi se ei sovellu suurjännitekytkentäsovelluksiin. Myös Schottky-diodit ovat suhteellisen kalliimpia kuin tavalliset tasasuuntausdiodit.

Schottky-diodi ja tasasuuntausdiodi

Lyhyt vertailu PN-diodin ja Schottky-diodin välillä on annettu alla olevassa taulukossa:

PN- liitosdiodi	Schottky-diodi
PN-liitosdiodi on bipolaarinen laite, mikä tarkoittaa, että virran johtuminen tapahtuu sekä vähemmistö- että enemmistövarauksen kantajien vuoksi.	Toisin kuin PN-liitosdiodi, Schottky-diodi on unipolaarinen laite, mikä tarkoittaa, että virran johtuminen tapahtuu vain enemmistön latauskantajien vuoksi.
PN- liitosdiodilla on puolijohde-puolijohde-liitos.	Vaikka Schottky-diodilla on metalli-puolijohde-liitos.
PN- liitosdiodilla on suuri jännitehäviö.	Schottky-diodilla on pieni jännitehäviö.
Korkea valtion tappiot.	Alhaiset valtion tappiot.
Hidas kytkentänopeus.	Nopea kytkentänopeus.
Korkea käynnistysjännite (0,7 volttia)	Matala käynnistysjännite (0,2 volttia)
Suuri peruutusjännite	Matala taaksepäin estävä jännite
Matala peruutusvirta	Suuri käänteinen virta

Schottky-diodin rakenne

Schottky-diodit rakennetaan käyttämällä metalli-puolijohde-liitosta kuvan alla olevan kuvan mukaisesti. Schottky-diodeissa on metalliyhdiste yhdistyksen toisella puolella ja seostettu pii toisella puolella, joten Schottky-diodilla ei ole tyhjennyskerrosta. Tämän ominaisuuden vuoksi Schottky-diodit tunnetaan yksinapaisina laitteina, toisin kuin tyypilliset PN-liitosdiodit, jotka ovat kaksisuuntaisia ​​laitteita.

Schottky-diodin perusrakenne on esitetty yllä olevassa kuvassa. Kuten kuvasta näet, Schottky-diodin toisella puolella on metalliyhdiste, joka voi vaihdella platinasta volframaan, molybdeeniin, kultaan jne., Ja toisella puolella N-tyyppinen puolijohde. Kun metalliyhdiste ja N-tyypin puolijohde yhdistetään, ne luovat metalli-puolijohde-liitoksen. Tämä risteys tunnetaan nimellä Schottky Barrier. Schottky-esteen leveys riippuu liitoksen muodostuksessa käytettävien metalli- ja puolijohdemateriaalien tyypistä.

Schottky Barrier toimii eri tavalla puolueettomassa, eteenpäin suuntautuneessa tai päinvastaisessa puolueellisessa tilassa. In eteenpäin bias tilassa, kun positiiviseen napaan akku on liitetty metalli- ja negatiivinen napa on kytketty n-tyypin puolijohde, Schottky-diodi mahdollistaa virtaa. Mutta päinvastaisessa esijännitetilassa, kun akun positiivinen napa on kytketty n-tyyppiseen puolijohteeseen ja negatiivinen napa on kytketty metalliin, Schottky-diodi estää virran. Kuitenkin, jos taaksepäin esijännitetty jännite nousee tietyn tason yläpuolelle, se rikkoo esteen ja virta alkaa kulkea vastakkaiseen suuntaan, mikä voi vahingoittaa Schottky-diodiin kytkettyjä komponentteja.

Schottky-diodin VI ominaisuudet

Yksi tärkeä ominaisuus, joka on otettava huomioon valittaessa diodia, on eteenpäin suuntautuva jännite (V) vs. eteenpäin virta (I) -kaavio. Suosituimpien Schottky-diodien 1N5817, 1N5818 ja 1N5819 VI-kaavio on esitetty alla

Schottky-diodin VI-ominaisuudet ovat hyvin samanlaisia ​​kuin tyypilliset PN-liitosdiodit. Pienellä jännitehäviöllä kuin tyypillisellä PN-liitosdiodilla Schottky-diodi kuluttaa vähemmän jännitettä kuin tyypillinen diodi. Edellä olevasta kaaviosta näet, että 1N517: llä on pienin eteenpäin suuntautuva jännitehäviö verrattuna kahteen muuhun, voidaan myös huomata, että jännitteen pudotus kasvaa diodin läpi kulkevan virran kasvaessa. Jopa 1N517: llä 30 A: n maksimivirralla jännitehäviö voi nousta jopa 2 V: iin. Siksi näitä diodeja käytetään yleensä matalavirtaisissa sovelluksissa.

Parametrit, jotka on otettava huomioon valittaessa Schottky-diodia

Jokaisen suunnitteluinsinöörin on valittava oikea Schottky-diodi sovelluksensa tarpeen mukaan. Ja oikaisua malleja, korkea jännite, alhainen / medium virta, ja matala taajuus arvioivat diodit tarvitaan. Ja kytkentä malleja, taajuus luokitus diodi pitäisi olla korkea.

Alla on lueteltu joitain yleisiä ja tärkeitä diodin parametreja, jotka kannattaa pitää mielessä:

Eteenpäin suuntautuva jännitteen pudotus: Jännite, joka on pudonnut eteenpäin suuntautuvan diodin kytkemiseksi päälle, on eteenpäin suuntautuva jännitteen pudotus. Se vaihtelee eri diodien mukaan. Schottky-diodille kytkentäjännitteen oletetaan tyypillisesti olevan noin 0,2 V.

Käänteinen rikkoutumisjännite: Erityistä käänteisen esijännitteen määrää, jonka jälkeen diodi hajoaa ja alkaa johtaa vastakkaiseen suuntaan, kutsutaan käänteiseksi hajoamisjännitteeksi. Käänteinen rikkoutumisjännite Schottky-diodille on noin 50 volttia.

Käänteinen palautumisaika: On aika, jonka kuluttua diodi kytketään eteenpäin johtavasta tai ON-tilastaan ​​käänteiseen OFF-tilaan. Tärkein ero tyypillisen PN-liitosdiodin ja Schottky-diodin välillä on käänteinen palautumisaika. Tyypillisessä PN-liitosdiodissa käänteinen palautumisaika voi vaihdella useista mikrosekunteista 100 nanosekuntiin. Schottky-diodeilla ei ole palautumisaikaa, koska Schottky-diodilla ei ole tyhjennysaluetta risteyksessä.

Käänteinen vuotovirta: Puolijohdelaitteesta päinvastaisessa esijännitteessä johdettu virta on käänteinen vuotovirta. Schottky-diodissa lämpötilan nostaminen lisää merkittävästi taaksepäin tapahtuvaa vuotovirtaa.

Schottky-diodin sovellukset

Schottky-diodeilla on monia sovelluksia elektroniikkateollisuudessa ainutlaatuisten ominaisuuksiensa vuoksi. Jotkut sovelluksista ovat seuraavat:

1. Jännitteen kiinnitys- / leikkauspiirit

Clipper-piirejä ja clamper-piirejä käytetään yleisesti aaltojen muotoilusovelluksissa. Pienjännitehäviöominaisuus tekee Schottky-diodista hyödyllisen kiinnitysdiodina.

2. Käänteinen virta- ja purkuturva

Kuten tiedämme, Schottky-diodia kutsutaan myös estodiodiksi, koska se estää nykyisen virtauksen päinvastaisessa suunnassa; sitä voidaan käyttää purkaussuojana. Esimerkiksi Emergency salama valo, Schottky-diodi välillä käytetään superkondensaattorin ja DC-moottori, jotta superkondensaattorin eritettä kautta DC-moottori.

3. Näyte- ja pidä-piirit

Eteenpäin suuntautuvalla Schottky-diodilla ei ole vähemmistövarauksen kantajia, ja siksi ne voivat vaihtaa nopeammin kuin tyypilliset PN-liitosdiodit. Joten Schottky-diodeja käytetään, koska niillä on pienempi siirtymisaika näytteestä pitovaiheeseen ja tämä johtaa tarkempaan näytteeseen lähdössä.

4. Tasasuuntaaja

Schottky-diodeilla on suuri virtatiheys, ja matala eteenpäin suuntautuva jännitehäviö tarkoittaa, että vähemmän tehoa menee hukkaan kuin tyypillinen PN-liitosdiodi, ja tämä tekee Schottky-diodeista sopivampia tehon tasasuuntaajille.

Lisäksi löydät diodin käytännön toteutuksen monissa piireissä seuraamalla linkkiä.