- Simbol Schottkyjeve diode
- Zakaj je Schottkyjeva dioda posebna?
- Slabosti Schottkyjeve diode
- Schottkyjeva dioda proti usmerniški diodi
- Zgradba Schottkyjeve diode
- Značilnosti Schottkyjeve diode VI
- Parametri, ki jih je treba upoštevati pri izbiri Schottkyjeve diode
- Uporaba Schottkyjeve diode
Dioda je ena izmed osnovnih komponent, ki se pogosto uporablja pri oblikovanju elektronskih vezij, pogosto jo lahko najdemo v usmernikih, škarjah, vpenjalih in številnih drugih pogosto uporabljenih vezjih. To je polprevodniška naprava z dvema priključkoma, ki omogoča tok v samo eni smeri, ki je od Anode do Katode (+ do -), in blokira trenutni tok v obratni smeri, tj. Katoda do Anode. Razlog za to je, da ima približno Nič odpornosti v smeri naprej, medtem ko neskončni upor v obratni smeri. Obstaja veliko vrst diod, vsaka s svojimi edinstvenimi lastnostmi in aplikacijami. Že o zenerjevih diodah in njihovem delovanju smo že izvedeli, v tem članku bomo spoznali še eno zanimivo vrsto diode, imenovano Schottky diode, in kako jo lahko uporabimo v naših zasnovah vezij.
Schottkyjeva dioda (poimenovana po nemškem fiziku Walterju H. Schottkyju) je druga vrsta polprevodniške diode, vendar ima Schottkyjeva dioda namesto PN-stika kovinsko-polprevodniški spoj, ki zmanjša kapacitivnost in poveča preklopno hitrost Schottkyjeve diode, in to se razlikuje od drugih diod. Schottkyjeva dioda ima tudi druga imena, kot so dioda s pregradno površino, Schottkyjeva dioda s pregrado, vroč nosilec ali dioda z vročimi elektroni.
Simbol Schottkyjeve diode
Simbol Schottkyjeve diode temelji na splošnem simbolu diode, vendar ima namesto ravne črte strukturo, podobno S na negativnem koncu diode, kot je prikazano spodaj. Ta shematski simbol je mogoče zlahka uporabiti za razlikovanje Schottkyjeve diode od drugih diod pri branju vezja. V celotnem članku bomo za boljše razumevanje primerjali Schottkyjevo diodo z običajno diodo.
Tudi po fizičnem videzu komponente je Schottkyjeva dioda podobna generični diodi in včasih je težko ugotoviti razliko, ne da bi prebrali številko dela na njej. Toda večinakrat se zdi, da je Schottkyjeva dioda nekoliko večja kot običajne diode, vendar ni nujno, da je tako. Slika Pin-out Schottky diode je prikazana spodaj.
Zakaj je Schottkyjeva dioda posebna?
Kot smo že omenili, je Schottkyjeva dioda videti in deluje zelo podobno kot generična dioda, vendar je edinstvena značilnost Schottkyjeve diode zelo majhen padec napetosti in velika preklopna hitrost. Da bi to bolje razumeli, povežite Schottkyjevo diodo in generično diodo na identično in vezje ter preverite, kako deluje.
Na zgornjih slikah imamo dve vezji, eno za Schottkyjevo diodo in drugo za tipično PN-spojno diodo. Ta vezja bodo uporabljena za razlikovanje padcev napetosti na obeh diodah. Torej je levo vezje za Schottkyjevo diodo, desno pa za tipično diodo s PN-spojem. Obe diodi se napajata s 5V. Ko se tok prenaša z obeh diod, ima Schottkyjeva dioda le 0,3-voltni padec napetosti in pusti 4,7 voltov za obremenitev, po drugi strani pa ima tipična dioda PN-spoja napetost za 0,7 volta in 4,3 volta za obremenitev. Torej ima Schottkyjeva dioda nižji padec napetosti kot običajna dioda s PN-spojem. Razen padca napetosti ima Schottkyjeva dioda tudi nekatere druge prednosti tipične diode s PN-spojem, kot je Schottkyjeva dioda.hitrejša preklopna hitrost, manj šuma in boljše delovanje kot tipična dioda s PN-spojem.
Slabosti Schottkyjeve diode
Če ima Schottkyjeva dioda zelo nizek padec napetosti in visoko preklopno hitrost, ki ponuja boljše zmogljivosti, zakaj potem sploh potrebujemo generične diode PN spoja? Zakaj preprosto ne uporabimo Schottkyjeve diode za vse zasnove vezij?
Res je, da so Schottkyjeve diode boljše od PN-spojnih diod in počasi bolj prednostne kot PN-spojne diode. Dve glavni oviri za Schottkyjevo diodo sta njena nizka povratna napetost razbijanja in visok povratni tok uhajanja v primerjavi z generično diodo. Zaradi tega ni primeren za visokonapetostne stikalne aplikacije. Tudi Schottkyjeve diode so sorazmerno dražje od običajnih usmerniških diod.
Schottkyjeva dioda proti usmerniški diodi
Kratka primerjava med PN-diodo in Schottky diodo je podana v spodnji tabeli:
PN- spojna dioda | Schottky dioda |
PN-spojna dioda je bipolarna naprava, kar pomeni, da se prevodnost toka zgodi tako zaradi manjšinskih kot večinskih nosilcev naboja. | Za razliko od PN-spojne diode je Schottkyjeva dioda unipolarna naprava, kar pomeni, da se prevodnost toka zgodi samo zaradi večinskih nosilcev naboja. |
PN- spojna dioda ima polprevodniško-polprevodniški spoj. | Medtem ko ima Schottkyjeva dioda kovinsko-polprevodniški spoj. |
PN-spojna dioda ima velik padec napetosti. | Schottkyjeva dioda ima majhen padec napetosti. |
Visoko Na državne izgube. | Nizke izgube države. |
Počasno preklapljanje. | Hitra preklopna hitrost. |
Napetost visokega vklopa (0,7 volta) | Napetost nizkega vklopa (0,2 volta) |
Visoka povratna napetost blokiranja | Nizka povratna napetost blokiranja |
Nizek povratni tok | Visok povratni tok |
Zgradba Schottkyjeve diode
Schottkyjeve diode so izdelane z uporabo kovinsko-polprevodniškega križišča, kot je prikazano na spodnji sliki. Schottkyjeve diode imajo na eni strani križišča kovinsko spojino in na drugi strani dopiran silicij, zato Schottkyjeva dioda nima osiromašene plasti. Zaradi te lastnosti so Schottkyjeve diode znane kot unipolarne naprave, za razliko od tipičnih diod s PN-spojem, ki so bipolarne naprave.
Osnovna zgradba Schottkyjeve diode je prikazana na zgornji sliki. Kot lahko vidite na sliki, ima Schottkyjeva dioda na eni strani kovinsko spojino, ki je lahko od platine do volframa, molibdena, zlata itd., Na drugi strani pa polprevodnik tipa N. Ko se spojita kovinska spojina in polprevodnik tipa N, ustvarijo spoj kovino in polprevodnik. Ta križišče je znano kot Schottkyjeva pregrada. Širina Schottkyjeve pregrade je odvisna od vrste kovin in polprevodniških materialov, ki se uporabljajo pri tvorbi spojev.
Schottkyjeva pregrada deluje drugače v nepristranskem, naprej-pristranskem ali obratno-pristranskem stanju. V stanju prednaklona, ko je pozitivni priključek akumulatorja povezan s kovino, negativni priključek pa na polprevodnik n-tipa, Schottkyjeva dioda omogoča tok toka. Toda v stanju obratne pristranskosti, ko je pozitivni priključek akumulatorja povezan s polprevodnikom tipa n, negativni priključek pa s kovino, bo Schottkyjeva dioda blokirala trenutni tok. Če pa se napetost vzvratno usmerjene napetosti poveča nad določeno raven, bo prebila oviro in tok bo začel teči v obratni smeri, kar lahko poškoduje komponente, povezane s Schottkyjevo diodo.
Značilnosti Schottkyjeve diode VI
Pomembna lastnost, ki jo je treba upoštevati pri izbiri diode, je graf napetosti naprej (V) v primerjavi s tokom (I). Graf VI najbolj priljubljenih Schottkyjevih diod 1N5817, 1N5818 in 1N5819 je prikazan spodaj
VI značilnosti Schottkyjeve diode so zelo podobne tipični diodi s PN-spojem. Nizkonapetostni padec kot tipična dioda s PN-spojem omogoča Schottkyjevi diodi, da porabi manj napetosti kot tipična dioda. Iz zgornjega grafa lahko vidite, da ima 1N517 najmanjši padec napetosti naprej v primerjavi z drugima dvema, opazimo pa lahko tudi, da padec napetosti narašča s povečevanjem toka skozi diodo. Tudi pri 1N517 pri največjem toku 30A lahko padec napetosti na njem doseže tudi 2V. Zato se te diode običajno uporabljajo v aplikacijah z nizkim tokom.
Parametri, ki jih je treba upoštevati pri izbiri Schottkyjeve diode
Vsak inženir oblikovanja mora izbrati pravo Schottkyjevo diodo glede na potrebe svoje aplikacije. Za rektifikacijske modele bodo potrebne visokonapetostne, nizko / srednje tokovne in nizkofrekvenčne diode. Pri preklopnih izvedbah mora biti frekvenčna ocena diode visoka.
Nekateri pogosti in pomembni parametri za diodo, ki jih morate upoštevati, so navedeni spodaj:
Padec napetosti naprej: Napetost, ki je padla za vklop naprej usmerjene diode, je padec napetosti naprej. Spreminja se glede na različne diode. Za Schottkyjevo diodo se običajno šteje, da je vklopna napetost približno 0,2 V.
Napetost povratne okvare: določena količina napetosti povratne pristranskosti, po kateri se dioda pokvari in začne voditi v obratni smeri, se imenuje napetost povratne okvare. Napetost obratne razgradnje Schottkyjeve diode je približno 50 voltov.
Povratni čas obnovitve: čas je potreben za preklop diode iz njenega vodenja naprej ali stanja 'ON' v obratno stanje 'OFF'. Najpomembnejša razlika med tipično diodo PN-stika in Schottkyjevo diodo je obratni čas okrevanja. V tipičnem PN-spoju diode se čas reverzne obnovitve lahko giblje od nekaj mikrosekund do 100 nanosekund. Schottkyjeve diode nimajo časa okrevanja, ker Schottkyjeve diode nimajo območja izčrpavanja na križišču.
Povratni tok puščanja: Tok, ki ga vodi polprevodniška naprava v obratnem položaju, je obratni tok puščanja. V Schottkyjevi diodi bo zvišanje temperature znatno povečalo povratni tok uhajanja.
Uporaba Schottkyjeve diode
Schottkyjeve diode imajo zaradi svojih edinstvenih lastnosti veliko uporab v elektronski industriji. Nekatere aplikacije so naslednje:
1. Napetostna vpenjalna vezja
Clipper vezja in vpenjalna vezja se pogosto uporabljajo v aplikacijah za oblikovanje valov. Zaradi lastnosti nizkega padca napetosti je Schottkyjeva dioda uporabna kot vpenjalna dioda.
2. Zaščita pred povratnim tokom in praznjenjem
Kot vemo, Schottkyjevo diodo imenujejo tudi blokirna dioda, ker blokira tok toka v obratni smeri; lahko se uporablja kot zaščita pred praznjenjem. Na primer, v sijalki zasilne bliskavice se Schottkyjeva dioda uporablja med superkondenzatorjem in enosmernim motorjem, da se prepreči praznjenje superkondenzatorja skozi enosmerni motor.
3. Vezja za vzorčenje in zadrževanje
Prednaklonjena Schottkyjeva dioda nima nobenih manjšinskih nosilcev naboja in zaradi tega lahko preklapljajo hitreje kot tipične diode s PN-spojem. Torej se Schottkyjeve diode uporabljajo, ker imajo krajši čas prehoda od vzorca do zadrževalnega koraka, kar ima za posledico natančnejši vzorec na izhodu.
4. Močnostni usmernik
Schottkyjeve diode imajo visoko gostoto toka in nizek padec napetosti naprej pomeni, da se zapravi manj energije kot tipična dioda PN-spoja, zaradi česar so Schottkyjeve diode primernejše za usmernike moči.
Nadalje lahko najdete praktično uporabo diode v mnogih vezjih, tako da sledite povezavi.