Tensiunea directă maximă a diodei Schottky. Dioda Schottky - caracteristici și principiu de funcționare. Calitățile pozitive ale unei diode Schottky

Diodele Schottky, sau mai precis diodele de barieră Schottky, sunt dispozitive semiconductoare realizate pe baza unui contact metal-semiconductor, în timp ce diodele convenționale folosesc o joncțiune p-n semiconductoare.

Dioda Schottky își datorează numele și aspectul în electronică fizicianului și inventatorul german Walter Schottky, care în 1938, în timp ce studia efectul de barieră recent descoperit, a confirmat teoria prezentată anterior, conform căreia, deși emisia de electroni dintr-un metal este împiedicat de o barieră de potențial, dar pe măsură ce câmpul electric extern aplicat, această barieră va scădea. Walter Schottky a descoperit acest efect, care a fost numit atunci efect Schottky, în onoarea omului de știință.

Examinând contactul dintre un metal și un semiconductor, se poate observa că, dacă în apropierea suprafeței semiconductorului există o regiune epuizată de purtători de sarcină majore, atunci în regiunea de contact a acestui semiconductor cu metalul de pe partea semiconductorului, se formează o regiune de încărcare spațială de acceptori și donatori ionizați și se realizează un contact de blocare - aceeași barieră Schottky. În ce condiții apare această barieră? Curentul de emisie termoionică de la suprafața unui corp solid este determinat de ecuația Richardson:

Să creăm condiții când, atunci când un semiconductor, de exemplu de tip n, intră în contact cu un metal, funcția de lucru termodinamică a electronilor din metal ar fi mai mare decât funcția de lucru termodinamică a electronilor din semiconductor. În astfel de condiții, în conformitate cu ecuația Richardson, curentul de emisie termoionică de la suprafața semiconductorului va fi mai mare decât curentul de emisie termoionică de pe suprafața metalului:

În momentul inițial de timp, la contactul cu materialele numite, curentul de la semiconductor la metal va depăși curentul invers (de la metal la semiconductor), ca urmare a cărui sarcină spațială va începe să se acumuleze în apropiere. -regiuni de suprafață atât ale semiconductorului cât și ale metalului - pozitive în semiconductor și negative în semiconductor.metal Un câmp electric format din aceste sarcini va apărea în zona de contact, iar zonele de energie se vor îndoi.

Sub influența câmpului, funcția de lucru termodinamică pentru semiconductor va crește, iar creșterea se va produce până când funcțiile de lucru termodinamice și curenții de emisie termoionică corespunzători în raport cu suprafața sunt egalizate în regiunea de contact.

Imaginea trecerii la o stare de echilibru cu formarea unei bariere de potențial pentru un semiconductor de tip p și un metal este similară cu exemplul considerat cu un semiconductor de tip n și un metal. Rolul tensiunii externe este de a regla înălțimea barierei de potențial și intensitatea câmpului electric în regiunea de încărcare spațială a semiconductorului.

Figura de mai sus prezintă diagrame cu benzi ale diferitelor etape ale formării barierei Schottky. În condiții de echilibru în zona de contact, curenții de emisie termoionică s-au nivelat și, ca urmare a efectului de câmp, a apărut o barieră de potențial, a cărei înălțime este egală cu diferența dintre funcțiile de lucru termodinamice: φк = ФМе - Фп /п.

Evident, caracteristica curent-tensiune pentru bariera Schottky se dovedește a fi asimetrică. În direcția înainte, curentul crește exponențial odată cu creșterea tensiunii aplicate. În sens opus, curentul nu depinde de tensiune. În ambele cazuri, curentul se datorează electronilor ca purtători majoritari de sarcină.

Diodele Schottky sunt prin urmare cu acțiune rapidă, deoarece elimină procesele difuze și de recombinare care necesită timp suplimentar. Dependența curentului de tensiune este asociată cu o schimbare a numărului de purtători, deoarece acești purtători participă la procesul de transfer al sarcinii. Tensiunea externă modifică numărul de electroni care se pot deplasa de la o parte a barierei Schottky pe cealaltă.

Datorită tehnologiei de fabricație și bazate pe principiul de funcționare descris, diodele Schottky au o cădere de tensiune scăzută în direcția înainte, semnificativ mai mică decât diodele p-n tradiționale.

Aici, chiar și un curent inițial mic prin zona de contact duce la eliberarea de căldură, care contribuie apoi la apariția unor purtători de curent suplimentari. În acest caz, nu există injecție de purtători minoritari de taxe.

Prin urmare, diodele Schottky nu au o capacitate difuză, deoarece nu există purtători minoritari și, ca urmare, performanța este destul de ridicată în comparație cu diodele semiconductoare. Rezultatul este ceva ca o joncțiune p-n asimetrică ascuțită.

Astfel, în primul rând, diodele Schottky sunt diode cu microunde pentru diverse scopuri: detector, amestecare, tranzit-avalanșă, parametrice, pulsate, multiplicatoare. Diodele Schottky pot fi folosite ca receptoare de radiații, calibre de tensiometru, detectoare de radiații nucleare, modulatoare de lumină și, în final, redresoare de curent de înaltă frecvență.

Desemnarea diodei Schottky pe diagrame

Diode Schottky astăzi

Astăzi, diodele Schottky sunt foarte răspândite în dispozitivele electronice. În diagrame, acestea sunt reprezentate diferit față de diodele convenționale. Puteți găsi adesea diode redresoare Schottky duble, realizate într-un pachet cu trei terminale tipic întrerupătoarelor de alimentare. Astfel de modele duale conțin în interior două diode Schottky, conectate prin catozi sau anozi, mai des prin catozi.

Diodele din ansamblu au parametri foarte similari, deoarece fiecare astfel de ansamblu este fabricat într-un singur ciclu tehnologic și, ca urmare, condițiile lor de temperatură de funcționare sunt aceleași, iar fiabilitatea lor este în mod corespunzător mai mare. O cădere de tensiune directă de 0,2 - 0,4 volți împreună cu viteza mare (câteva nanosecunde) sunt avantajele indubitabile ale diodelor Schottky față de omologii lor p-n.

Caracteristica căderii de joasă tensiune a barierei Schottky în diode se manifestă la tensiuni aplicate de până la 60 de volți, deși performanța rămâne de neclintit. Astăzi, diode Schottky de tip 25CTQ045 (pentru tensiuni de până la 45 de volți, pentru curenți de până la 30 de amperi pentru fiecare dintre o pereche de diode din ansamblu) pot fi găsite în multe surse de alimentare în comutație, unde servesc ca redresoare de putere pentru curenți cu frecvențe de până la câteva sute de kiloherți.

Este imposibil să nu atingeți subiectul deficiențelor diodelor Schottky, desigur că există și există două dintre ele. În primul rând, un exces pe termen scurt al tensiunii critice va deteriora instantaneu dioda. În al doilea rând, temperatura afectează foarte mult curentul invers maxim. La o temperatură de joncțiune foarte ridicată, dioda se va rupe pur și simplu atunci când funcționează la tensiunea nominală.

Nici un radioamator nu poate face fără diode Schottky în practica sa. Aici puteți nota cele mai populare diode: 1N5817, 1N5818, 1N5819, 1N5822, SK12, SK13, SK14. Aceste diode sunt disponibile în ambele versiuni de ieșire și SMD. Principalul lucru pentru care radioamatorii le prețuiesc atât de mult este performanța lor ridicată și căderea scăzută de tensiune pe joncțiune - maxim 0,55 volți - la prețul mic al acestor componente.

Este o placă de circuit imprimat rară care nu are diode Schottky într-un scop sau altul. Undeva, dioda Schottky servește ca redresor de putere redusă pentru circuitul de feedback, undeva servește ca stabilizator de tensiune la nivelul de 0,3 - 0,4 volți, iar undeva este un detector.

În tabelul de mai jos puteți vedea parametrii celor mai comune diode Schottky de putere redusă astăzi.

Ingineria electrică și electronica radio sunt pline de multe concepte, dintre care unul este dioda Schottky, utilizată în numeroase circuite electrice. Mulți oameni pun întrebări despre ce este o diodă Schottky, cum este indicată pe diagrame și, de asemenea, care este principiul de funcționare al unei diode Schottky.

Informații generale și principiu de funcționare

O diodă Schottky este un produs semiconductor de diodă care, atunci când este conectat direct la un circuit, produce o mică reducere a tensiunii. Acest element este format din metal și semiconductor. Dioda poartă numele celebrului fizician german de testare W. Schottky, care a inventat-o în 1938 al secolului XX.

În industrie, se utilizează o astfel de diodă cu o tensiune inversă limitată - până la 250 V, dar în practică, în scopuri casnice, pentru a preveni fluxul de curent în direcția opusă, se folosesc în principal opțiuni de joasă tensiune - 3-10V.

Diodele Schottky pot fi împărțite în 3 clase în funcție de caracteristicile de putere:

de mare putere;
putere medie;
de putere redusă.

O diodă de barieră Schottky (o denumire mai precisă pentru produs) constă dintr-un conductor cu metal folosit pentru contact, un inel de protecție și pasivare a sticlei.

În momentul în care curentul trece prin circuitul electric, sarcinile negative și pozitive se adună în diferite părți ale corpului în zona barierei semiconductoare și pe inelul de protecție, ceea ce duce la apariția unui câmp electric și la eliberarea de energie termică - acesta este un mare plus al diodei pentru multe experimente fizice.

Ansamblurile de diode de acest tip pot fi produse în mai multe variante:

Diode Schottky cu un anod comun;
produse cu diode având o ieșire de la un catod comun;
diode asamblate conform unui circuit de dublare.

Caracteristicile tehnice ale modificărilor populare ale diodelor Schottky

Nume	Limita inversă a tensiunii de vârf	Limitați curentul redresorului		Curent electric înainte de vârf	Limitați curentul invers	Limitați tensiunea directă
Unitate măsurători	ÎN	A	OS	A	µA	ÎN
1N5817	20	1	90	25	1	0,45
1N5818	30	1	90	25	1	0,55
1N5819	40	1	90	25	1	0,6
1N5821	30	3	95	80	2	0,5
1N5822	40	3	95	80	2	0.525

Diferențele față de alți semiconductori

Diodele Schottky diferă de alte produse de diode prin faptul că au o barieră sub formă de tranziție - un semiconductor-metal, caracterizat prin conductivitate electrică unidirecțională. Metalul din ele poate fi siliciu, arseniura de galiu și, mai rar, pot fi utilizați compuși de germaniu, wolfram, aur, platină și alții.

Performanța acestei componente electronice va depinde în întregime de metalul ales. Siliciul se găsește cel mai adesea în astfel de modele, deoarece este mai fiabil și are performanțe excelente la puteri mari. Pot fi utilizați și compuși de galiu și arsen și germaniu. Tehnologia de producție a acestui produs electronic este simplă, ceea ce are ca rezultat costul său scăzut.

Produsul Schottky se caracterizează printr-o funcționare mai stabilă atunci când se aplică curent electric decât alte tipuri de diode semiconductoare. Acest lucru se realizează datorită faptului că în corpul său sunt introduse formațiuni cristaline speciale.

Avantaje și dezavantaje

Diodele descrise mai sus au câteva avantaje, care sunt următoarele:

curentul electric este perfect continut in circuit;
capacitatea mică a barierei Schottky crește durata de viață a produsului;
cădere de tensiune scăzută;
viteza intr-un circuit electric.

Cel mai semnificativ dezavantaj al componentei este curentul invers uriaș, care, chiar dacă acest indicator sare cu mai multe unități, duce la defectarea diodei.

Notă! Când se operează un element electric Schottky în circuite cu un curent electric puternic în condiții nefavorabile de schimb de căldură, are loc o defecțiune termică.

Dioda Schottky: desemnare și marcare

O diodă Schottky pe circuitele electrice este desemnată aproape exact la fel ca semiconductorii convenționali, dar cu unele caracteristici.

Este de remarcat faptul că versiunile duale ale diodei Schottky pot fi găsite și în diagrame. Acest design constă din două diode conectate într-o carcasă comună, având catozi sau anozi lipiți, ceea ce duce la formarea a trei terminale.

Marcajele acestor elemente sunt aplicate pe lateral sub formă de litere și simboluri. Fiecare producător își etichetează produsele în felul său, dar respectând anumite standarde internaționale.

Important! Dacă denumirea alfanumerice de pe corpul diodei nu este clară, atunci se recomandă să se uite la explicația din cartea de referință pentru inginerie radio.

Zona de aplicare

Utilizarea structurilor de diode cu o barieră Schottky poate fi găsită în multe dispozitive și structuri electrice. Ele sunt utilizate cel mai adesea pe circuitele electrice în următoarele tehnici:

Aparate electrice pentru casă și calculatoare;
surse de alimentare de diferite tipuri și stabilizatoare de tensiune;
echipamente de televiziune, - și radio;
tranzistoare și baterii alimentate cu energie solară;
alte electronice.

O gamă atât de largă de aplicații se datorează faptului că un astfel de element electric crește foarte mult eficiența și performanța produsului final, restabilește rezistența inversă a curentului electric, o păstrează în rețeaua electrică, reduce numărul de pierderi în rețeaua electrică. dinamica tensiunii electrice și, de asemenea, absoarbe destul de multe tipuri diferite de radiații.

Diagnosticarea diodelor Schottky

Nu este dificil să verificați funcționalitatea elementului electric Schottky, dar va dura ceva timp. Pentru a diagnostica defecțiunile, trebuie să faceți următoarele:

Este necesar să eliminați inițial elementul de interes din circuitul electric sau puntea de diode;
Efectuați o inspecție vizuală pentru posibile deteriorări mecanice, urme de reacții chimice și alte reacții;
Verificați dioda cu un tester sau multimetru;
Dacă testul este efectuat cu un multimetru, atunci după pornire, este necesar să aduceți sondele la capetele catodului și anodului, ca urmare, dispozitivul va afișa tensiunea reală a ansamblului diodei.

Important! Când efectuați testarea cu un multimetru, ar trebui să luați în considerare curentul electric, care este de obicei indicat pe partea laterală a produsului.

Rezultatul acestor pași simpli va fi stabilirea stării tehnice a semiconductorului. Dioda poate deveni defectă din următoarele motive:

Când apar găuri, elementul Schottky încetează să rețină curentul electric și, în consecință, se transformă dintr-un semiconductor într-un conductor;
Atunci când are loc o întrerupere a punții de diodă sau a elementului de diodă în sine, fluxul de curent electric se oprește cu totul.

Este de remarcat faptul că, în astfel de incidente, nu vor fi vizibile nici fum, nici miros de ars, prin urmare, toate diodele vor trebui verificate și cel mai bine este să contactați ateliere specializate.

Dioda Schottky este un element simplu și nepretențios, dar în același timp extrem de necesar în electronica modernă, deoarece datorită acesteia este posibil să se asigure funcționarea neîntreruptă a multor dispozitive și produse tehnice.

Video

Dioda Schottky este un alt tip de diodă semiconductoare tipică; caracteristica sa distinctivă este căderea sa scăzută de tensiune atunci când este conectată direct. Și-a primit numele în onoarea fizicianului și inventatorului german Walter Schottky. Aceste diode folosesc o joncțiune metal-semiconductor ca o barieră de potențial, mai degrabă decât o joncțiune p-n. Tensiunea inversă admisă a diodelor Schottky este de obicei de aproximativ 1200 de volți, de exemplu CSD05120 și analogii săi; în practică, acestea sunt utilizate în circuite de joasă tensiune cu tensiuni inverse de până la câteva zeci de volți.

Pe diagramele de circuit, acestea sunt desemnate aproape ca o diodă, vezi figura de mai sus, dar cu ușoare diferențe grafice; în plus, diodele Schottky duble sunt destul de comune.

O diodă Schottky dublă este două elemente separate asamblate într-o carcasă comună și bornele catozilor sau anozilor acestor componente sunt combinate. Prin urmare, o diodă dublă, de obicei trei terminale. În sursele de alimentare cu comutație și computere puteți vedea adesea diode Schottky duble cu un catod comun.

Deoarece ambele diode sunt plasate într-o singură carcasă și asamblate folosind același proces tehnologic, parametrii lor tehnici sunt aproape identici. Cu o astfel de plasare într-un caz, în timpul funcționării vor fi în același regim de temperatură, iar acesta este unul dintre principalii factori de creștere a fiabilității dispozitivului în ansamblu.

Avantaje

Căderea de tensiune pe diodă atunci când este conectată direct este de numai 0,2-0,4 volți, în timp ce la diodele tipice cu siliciu acest parametru este de 0,6-0,7 volți. O astfel de cădere de tensiune scăzută la un semiconductor, atunci când este conectat direct, este caracteristică numai diodelor Schottky cu o tensiune inversă de maximum zeci de volți, dar dacă nivelul de tensiune aplicat crește, căderea de tensiune pe dioda Schottky este deja comparabilă cu o diodă de siliciu, care limitează destul de sever utilizarea diodelor Schottky în electronica modernă.
Teoretic, orice diodă Schottky poate avea o capacitate de barieră scăzută. Absența unei joncțiuni p-n clasice explicite permite creșterea semnificativă a frecvenței de funcționare a dispozitivului. Acest parametru și-a găsit o aplicație largă în producția de circuite integrate, unde diodele Schottky ocolesc tranzițiile tranzistoarelor utilizate ca elemente logice. În electronica de putere, un alt parametru al diodelor Schottky este important, și anume, timpul scăzut de recuperare face posibilă utilizarea redresoarelor de putere la frecvențe de sute de kHz și mai mari. De exemplu, componenta radio MBR4015 (15 V și 40 A) este utilizată pentru a redresa tensiunea RF, iar timpul de recuperare al acesteia este de numai 10 kV/μs.
Datorită proprietăților pozitive menționate mai sus, redresoarele construite pe diode Schottky diferă de redresoarele pe diode standard printr-un nivel mai scăzut de interferență, motiv pentru care sunt utilizate în sursele de alimentare secundare analogice.

Minusuri

În cazul unui depășire pe termen scurt a nivelului admisibil de tensiune inversă, dioda Schottky se defectează, spre deosebire de diodele de siliciu obișnuite, care vor intra pur și simplu în modul de defectare reversibilă, cu condiția ca puterea disipată a cristalului să nu depășească valorile admise și după ce tensiunea este redusă, dioda își restabilește complet caracteristicile.
Diodele Schottky se caracterizează prin valori mai mari ale curenților inversi, care cresc odată cu creșterea temperaturii cristalului și, în cazul condițiilor de funcționare nesatisfăcătoare ale radiatorului atunci când se lucrează cu curenți mari, duc la defalcarea termică a componentei radio.

Diodele Schottky, așa cum am menționat mai sus, sunt utilizate în mod activ în sursele de alimentare ale computerelor și regulatoarele de tensiune de comutare. Ele sunt utilizate în părțile de joasă tensiune și curent ridicat ale circuitului UPS al computerului la + 3,3 volți și + 5,0 volți. Cele mai utilizate sunt diodele duale cu un catod comun. Utilizarea diodelor duale este considerată un semn de înaltă calitate.

O diodă Schottky arsă este una dintre cele mai frecvente defecțiuni. O diodă poate avea două stări de nefuncționare: defecțiune electrică și scurgere în corp. În oricare dintre aceste condiții, UPS-ul este blocat din cauza circuitului de protecție încorporat.

În cazul unei defecțiuni electrice, toate tensiunile secundare din sursa de alimentare sunt absente. În cazul unei scurgeri, ventilatorul sursei de alimentare a computerului se poate „învârti” și pot apărea ondulații ale tensiunii de ieșire la ieșire și să dispară periodic. Adică modulul de protecție se declanșează periodic, dar blocarea completă nu are loc. Diodele Schottky sunt 100% arse dacă radiatorul pe care sunt atașate este foarte cald sau are un miros puternic de ars de la ele.

Ar trebui spus câteva cuvinte că atunci când reparați un UPS după înlocuirea diodelor, în special în cazul suspectării unei scurgeri în carcasă, ar trebui să suneți toate tranzistoarele de putere care funcționează în modul de comutare. Și, de asemenea, în cazul înlocuirii tranzistoarelor cheie, verificarea diodelor este obligatorie și strict necesară.

Tehnica de testare a unei diode Schottky este aceeași ca și pentru o diodă standard standard. Dar există mici diferențe și aici. Este foarte dificil să testați o diodă de acest tip deja lipită în circuit. Prin urmare, ansamblul sau elementul individual trebuie mai întâi scos din circuit pentru inspecție. Este destul de ușor să determinați un element complet străpuns. La toate limitele de măsurare a rezistenței, multimetrul va afișa o rezistență infinit scăzută sau un scurtcircuit în ambele direcții.

Este mai dificil de verificat cu o scurgere suspectată. Dacă verificăm cu un multimetru obișnuit, de exemplu DT-830 în modul „diodă”, vom vedea o componentă care poate fi reparată. Cu toate acestea, dacă efectuați o măsurătoare în modul ohmmetru, atunci rezistența inversă la limita „20 kOhm” este determinată a fi infinit de mare (1). Dacă elementul prezintă o oarecare rezistență, de exemplu 5 kOhm, atunci este mai bine să considerați această diodă suspectă și să o înlocuiți cu una care este cu siguranță funcțională. Uneori, este mai bine să înlocuiți imediat diodele Schottky pe magistralele +3,3V și +5,0V într-un UPS de computer.

Ele sunt uneori folosite în receptorii de radiații alfa și beta (dozimetre), clemele de radiație neutronică și, în plus, panourile solare sunt asamblate la tranzițiile barierei Schottky care furnizează energie electrică navelor spațiale care arat întinderile vastului nostru univers.

Diodele Schottky, sau mai precis, diodele de barieră Schottky, sunt dispozitive semiconductoare realizate pe baza unui contact metal-semiconductor, în timp ce diodele convenționale folosesc o joncțiune p-n semiconductoare.

În timpul asamblarii surselor de alimentare și a convertoarelor de tensiune pentru amplificatoare auto, apare adesea o problemă cu redresarea curentului de la transformator. Obținerea de diode puternic pulsate este o problemă destul de serioasă, așa că am decis să public un articol care oferă o listă completă și parametrii diodelor Schottky puternice. În urmă cu ceva timp, personal am avut o problemă cu redresorul convertor pentru un amplificator auto. Convertorul este destul de puternic (500-600 wați), frecvența tensiunii de ieșire este de 60 kHz, orice diodă obișnuită care poate fi găsită în gunoiul vechi se va arde imediat ca un chibrit. Singura opțiune disponibilă la acel moment era KD213A autohton. Diodele sunt destul de bune, țin până la 10 Amperi, frecvența de funcționare este în 100 kHz, dar s-au supraîncălzit teribil sub sarcină.

De fapt, diode puternice pot fi găsite în aproape toată lumea. O sursă de alimentare pentru computer este una care alimentează un întreg computer. De regulă, acestea sunt realizate cu o putere de la 200 de wați la 1 kW sau mai mult și, deoarece computerul este alimentat de, aceasta înseamnă că sursa de alimentare trebuie să aibă un redresor. Sursele de alimentare moderne folosesc ansambluri puternice de diode Schottky pentru a rectifica tensiunea - au o cădere minimă de tensiune în tranziție și capacitatea de a funcționa în circuite pulsate, unde frecvența de funcționare este mult mai mare decât rețeaua 50 Hz. Recent au adus gratuit mai multe surse de alimentare, de unde au fost scoase diodele pentru această scurtă recenzie. În sursele de alimentare pentru computer puteți găsi o varietate de ansambluri de diode; aproape nu există diode unice aici - într-un caz există două diode puternice, adesea (aproape întotdeauna) cu un catod comun. Aici sunt câțiva dintre ei:

D83-004 (ESAD83-004)- Ansamblu puternic de diode Schottky, tensiune inversă 40 Volți, curent admisibil 30A, în regim de impuls până la 250A - poate una dintre cele mai puternice diode care se găsesc în sursele de alimentare ale computerelor.

STPS3045CW- Dioda Schottky duala, curent redresat 15A, tensiune direct 570mV, curent de scurgere inversa 200uA, tensiune inversa constanta 45 Volti.

Diode Schottky de bază găsite în sursele de alimentare

Schottky TO-220 SBL2040CT 10A x 2 =20A 40V Vf=0,6V la 10A
Schottky TO-247 S30D40 15A x 2 =30A 40V Vf=0,55V la 15A
Ultrarapid TO-220 SF1004G 5A x 2 =10A 200V Vf=0,97V la 5A
Ultrarapid TO-220 F16C20C 8A x 2 =16A 200V Vf=1,3V la 8A
Ultrarapid SR504 5A 40V Vf=0,57
Schottky TO-247 40CPQ060 20A x 2 =40A 60V Vf=0,49V la 20A
Schottky TO-247 STPS40L45C 20A x 2 =40A 45V Vf=0,49V
Ultrarapid TO-247 SBL4040PT 20A x 2 =40A 45V Vf=0,58V la 20A
Schottky TO-220 63CTQ100 30A x 2 =60A 100 Vf=0,69V la 30A
Schottky TO-220 MBR2545CT 15A x 2 =30A 45V Vf=0,65V la 15A
Schottky TO-247 S60D40 30A x 2 =60A 40-60V Vf=0,65V la 30A
Schottky TO-247 30CPQ150 15A x 2 =30A 150V Vf=1V la 15A
Schottky TO-220 MBRP3045N 15A x 2 =30A 45V Vf=0,65V la 15A
Schottky TO-220 S20C60 10A x 2 =20A 30-60V Vf=0,55V la 10A
Schottky TO-247 SBL3040PT 15A x 2 =30A 30-40V Vf=0,55V la 15A
Schottky TO-247 SBL4040PT 20A x 2 =40A 30-40V Vf=0,58V la 20A
Ultrarapid TO-220 U20C20C 10A x 2 =20A 50-200V Vf=0,97V la 10A

Există, de asemenea, ansambluri moderne de diode domestice pentru curent ridicat. Iată marcajele lor și diagrama internă:

De asemenea, produs , care poate fi folosit, de exemplu, în sursele de alimentare pentru amplificatoare cu tuburi și alte echipamente cu alimentare sporită. Lista este prezentată mai jos:

Diode de putere Schottky de înaltă tensiune cu tensiuni de până la 1200 V

Deși este mai de preferat să folosiți diode Schottky în redresoare puternice de joasă tensiune, cu tensiuni de ieșire de câteva zeci de volți la frecvențe de comutare înalte.

Dioda Schottky este un alt tip de diodă semiconductoare tipică, caracteristica sa distinctivă este căderea sa scăzută de tensiune atunci când este conectată direct. Și-a primit numele în onoarea fizicianului și inventatorului german Walter Schottky. Aceste diode folosesc o joncțiune metal-semiconductor ca o barieră de potențial, mai degrabă decât o joncțiune p-n. Tensiunea inversă admisă a diodelor Schottky este de obicei de aproximativ 1200 de volți, de exemplu CSD05120 și analogii săi; în practică, acestea sunt utilizate în circuite de joasă tensiune cu tensiuni inverse de până la câteva zeci de volți.

Pe diagramele de circuit, acestea sunt desemnate aproape ca o diodă, vezi figura de mai sus, dar cu ușoare diferențe grafice; în plus, diodele Schottky duble sunt destul de comune.

Avantaje

Minusuri

Dezvoltarea electronicii necesită standarde din ce în ce mai înalte din partea componentelor radio. Pentru a funcționa la frecvențe înalte, se folosește o diodă Schottky, care este superioară în parametrii săi analogilor de siliciu. Uneori puteți întâlni numele de diodă de barieră Schottky, care înseamnă practic același lucru.

Proiecta
Miniaturizare
Utilizați în practică

Proiecta

Dioda Schottky diferă de diodele obișnuite prin design, care utilizează mai degrabă un semiconductor metalic decât o joncțiune p-n. Este clar că proprietățile aici sunt diferite, ceea ce înseamnă că și caracteristicile ar trebui să fie diferite.

Într-adevăr, un metal semiconductor are următorii parametri:

Curentul de scurgere este de mare importanță;
Căderea joasă de tensiune pe joncțiune atunci când este conectat direct;
Restabilește încărcarea foarte repede, deoarece are o valoare scăzută.

Dioda Schottky este realizată din materiale precum arseniura de galiu, siliciu; mult mai rar, dar poate fi folosit și, este germaniul. Alegerea materialului depinde de proprietățile care trebuie obținute, cu toate acestea, în orice caz, tensiunea inversă maximă pentru care pot fi fabricate acești semiconductori nu este mai mare de 1200 de volți - acestea sunt redresoarele de cea mai mare tensiune. În practică, ele sunt mult mai des folosite la tensiuni mai mici - 3, 5, 10 volți.

În schema de circuit, dioda Schottky este desemnată după cum urmează:

Dar uneori puteți vedea această denumire:

Aceasta înseamnă un element dublu: două diode într-o carcasă cu un anod sau catod comun, deci elementul are trei terminale. Sursele de alimentare utilizează astfel de modele cu un catod comun; sunt convenabile de utilizat în circuitele redresoare. Adesea, diagramele arată marcajele unei diode obișnuite, dar descrierea indică faptul că aceasta este o diodă Schottky, așa că trebuie să fii atent.

Ansamblurile de diode cu o barieră Schottky sunt disponibile în trei tipuri:

Tip 1 – cu catod comun;

Tip 2 – cu un anod comun;

Tip 3 – conform schemei de dublare.

Pentru a economisi la facturile de energie electrică, cititorii noștri recomandă Electricity Saving Box. Plățile lunare vor fi cu 30-50% mai mici decât erau înainte de utilizarea economizorului. Îndepărtează componenta reactivă din rețea, rezultând o reducere a sarcinii și, în consecință, a consumului de curent. Aparatele electrice consumă mai puțină energie electrică și costurile sunt reduse.

Această conexiune ajută la creșterea fiabilității elementului: la urma urmei, fiind în aceeași carcasă, au același regim de temperatură, ceea ce este important dacă sunt necesare redresoare puternice, de exemplu, 10 amperi.

Dar există și dezavantaje. Chestia este că căderea de tensiune joasă (0,2–0,4 V) a unor astfel de diode apare la tensiuni joase, de obicei 50–60 volți. La valori mai mari se comportă ca niște diode obișnuite. Însă în ceea ce privește curentul, acest circuit dă rezultate foarte bune, deoarece este adesea necesar - în special în circuitele de putere și modulele de putere - ca curentul de funcționare al semiconductorilor să fie de cel puțin 10A.

Un alt dezavantaj major: pentru aceste dispozitive, curentul invers nu poate fi depășit nici măcar pentru o clipă. Ele eșuează imediat, în timp ce diodele cu siliciu, dacă temperatura nu a fost depășită, își restabilesc proprietățile.

Dar mai sunt lucruri pozitive. Pe lângă căderea joasă de tensiune, dioda Schottky are o valoare scăzută a capacității joncțiunii. După cum știți: capacitate mai mică - frecvență mai mare. O astfel de diodă și-a găsit aplicație în comutarea surselor de alimentare, redresoare și alte circuite cu frecvențe de câteva sute de kiloherți.

Caracteristica curent-tensiune a unei astfel de diode are un aspect asimetric. Când se aplică o tensiune directă, este clar că curentul crește exponențial, iar când se aplică tensiune inversă, curentul nu depinde de tensiune.

Toate acestea pot fi explicate dacă știți că principiul de funcționare al acestui semiconductor se bazează pe mișcarea purtătorilor principali - electronii. Din același motiv, aceste dispozitive sunt atât de rapide: nu au procese de recombinare caracteristice dispozitivelor cu joncțiuni p-n. Toate dispozitivele cu o structură de barieră se caracterizează prin asimetria caracteristicilor curent-tensiune, deoarece numărul de purtători de sarcină electrică este cel care determină dependența curentului de tensiune.

Miniaturizare

Odată cu dezvoltarea microelectronicii, au început să fie utilizate pe scară largă microcircuite speciale și microprocesoare cu un singur cip. Toate acestea nu exclud utilizarea elementelor suspendate. Cu toate acestea, dacă în acest scop sunt utilizate radioelemente de dimensiuni convenționale, acest lucru va anula întreaga idee a miniaturizării în ansamblu. Prin urmare, au fost dezvoltate elemente cu cadru deschis - componente SMD, care sunt de 10 sau mai multe ori mai mici decât piesele convenționale. Caracteristicile curent-tensiune ale unor astfel de componente nu sunt diferite de caracteristicile curent-tensiune ale dispozitivelor convenționale, iar dimensiunile lor reduse fac posibilă utilizarea unor astfel de piese de schimb în diferite microansambluri.

Componentele SMD vin în mai multe dimensiuni. Pentru lipirea manuală este potrivită SMD mărimea 1206. Au dimensiunea de 3,2 pe 1,6 mm, ceea ce vă permite să le lipiți singur. Alte elemente SMD sunt mai miniaturale, asamblate din fabrică cu echipamente speciale și este imposibil să le lipiți singur acasă.

Principiul de funcționare al unei componente smd nu este, de asemenea, diferit de omologul său mare și, dacă, de exemplu, luăm în considerare caracteristica curent-tensiune a unei diode, atunci aceasta va fi la fel de potrivită pentru semiconductori de orice dimensiune. Intervalul de curent este de la 1 la 10 amperi. Marcajele de pe carcasă constau adesea într-un cod digital, a cărui decodare este dată în tabele speciale. Pot fi testate pentru adecvare folosind un tester, la fel ca omologii lor mai mari.

Utilizați în practică

Redresoarele Schottky sunt utilizate în surse de comutație, stabilizatoare de tensiune, redresoare în comutație. Cel mai solicitant curent - 10A sau mai mult - sunt tensiunile de 3,3 și 5 volți. În astfel de circuite secundare de alimentare sunt folosite cel mai des dispozitivele Schottky. Pentru a amplifica valorile curentului, acestea sunt conectate împreună într-un circuit cu un anod sau catod comun. Dacă fiecare dintre diodele duble este evaluată la 10 amperi, veți obține o marjă de siguranță semnificativă.

Una dintre cele mai frecvente defecțiuni ale modulelor de comutare de putere este defecțiunea acestor diode. De regulă, ele fie sparg complet, fie se scurg. În ambele cazuri, dioda defectă trebuie înlocuită, apoi tranzistoarele de putere trebuie verificate cu un multimetru și trebuie măsurată și tensiunea de alimentare.

Testare și interschimbabilitate

Redresoarele Schottky pot fi testate în același mod ca și semiconductorii convenționali, deoarece au caracteristici similare. Trebuie să îl suni în ambele direcții cu un multimetru - ar trebui să se arate în același mod ca o diodă obișnuită: anod-catod și nu ar trebui să existe scurgeri. Dacă arată chiar și o rezistență ușoară - 2-10 kilo-ohmi, acesta este deja un motiv de suspiciune.

O diodă cu un anod sau catod comun poate fi testată ca doi semiconductori obișnuiți conectați împreună. De exemplu, dacă anodul este comun, atunci va fi un picior din trei. Așezăm o sondă de tester pe anod, celelalte picioare sunt diode diferite și o altă sondă este plasată pe ele.

Se poate inlocui cu alt tip? În unele cazuri, diodele Schottky sunt înlocuite cu diode obișnuite cu germaniu. De exemplu, D305 la un curent de 10 amperi a dat o cădere de numai 0,3 volți, iar la curenți de 2-3 amperi pot fi instalate în general fără calorifere. Dar scopul principal al instalației Schottky nu este o scădere mică, ci o capacitate scăzută, așa că înlocuirea nu va fi întotdeauna posibilă.

După cum vedem, electronica nu stă pe loc, iar aplicațiile ulterioare ale dispozitivelor de mare viteză vor crește, făcând posibilă dezvoltarea unor sisteme noi, mai complexe.

La marea familie de diode semiconductoare numite după numele oamenilor de știință care au descoperit efectul neobișnuit, putem adăuga încă una. Aceasta este o diodă Schottky.

Fizicianul german Walter Schottka a descoperit și studiat așa-numitul efect de barieră care apare cu o anumită tehnologie pentru crearea unei tranziții metal-semiconductor.

Caracteristica principală a unei diode Schottky este că, spre deosebire de diodele convenționale bazate pe o joncțiune pn, aceasta utilizează o joncțiune metal-semiconductor, care este numită și barieră Schottky. Această barieră, la fel ca joncțiunea semiconductoare pn, are proprietatea de conductivitate electrică unidirecțională și o serie de proprietăți distinctive.

Materialele utilizate pentru fabricarea diodelor de barieră Schottky sunt predominant siliciu (Si) și arseniura de galiu (GaAs), precum și metale precum aurul, argintul, platina, paladiu și wolfram.

În diagramele de circuit, o diodă Schottky este descrisă astfel.

După cum puteți vedea, imaginea sa este oarecum diferită de denumirea unei diode semiconductoare convenționale.

Pe lângă această denumire, în diagrame puteți găsi și o imagine a unei diode Schottky duale (ansamblu).

O diodă dublă este două diode montate într-o carcasă comună. Terminalele catozilor sau anozilor lor sunt combinate. Prin urmare, un astfel de ansamblu are, de regulă, trei ieșiri. Sursele de alimentare cu comutare folosesc de obicei ansambluri catodice comune.

Deoarece două diode sunt plasate în aceeași carcasă și realizate într-un singur proces tehnologic, parametrii lor sunt foarte apropiați. Deoarece sunt plasate într-o singură carcasă, condițiile lor de temperatură sunt aceleași. Acest lucru crește fiabilitatea și durata de viață a elementului.

Diodele Schottky au două calități pozitive: o cădere de tensiune directă foarte scăzută (0,2-0,4 volți) pe joncțiune și performanță foarte ridicată.

Din păcate, o cădere de tensiune atât de mică apare atunci când tensiunea aplicată nu este mai mare de 50-60 de volți. Pe măsură ce crește și mai mult, dioda Schottky se comportă ca o diodă redresoare de siliciu obișnuită. Tensiunea inversă maximă pentru Schottky nu depășește de obicei 250 de volți, deși la vânzare puteți găsi mostre evaluate la 1,2 kilovolți (VS-10ETS12-M3).

Deci, dublă diodă Schottky (redresoare Schottky) 60CPQ150 proiectat pentru o tensiune inversă maximă de 150V, iar fiecare dintre diodele ansamblului este capabilă să treacă 30 de amperi în conexiune directă!

De asemenea, puteți găsi mostre al căror curent redresat în jumătate de ciclu poate ajunge la maximum 400A! Un exemplu este modelul VS-400CNQ045.

Foarte des, în diagramele de circuit, reprezentarea grafică complexă a catodului este pur și simplu omisă, iar dioda Schottky este descrisă ca o diodă obișnuită. Iar tipul de element utilizat este indicat în caietul de sarcini.

Dezavantajele diodelor cu barieră Schottky includ faptul că, chiar dacă tensiunea inversă este depășită pentru scurt timp, ele eșuează instantaneu și, cel mai important, ireversibil. În timp ce supapele de alimentare cu siliciu, după ce tensiunea în exces se oprește, se autovindecă perfect și continuă să funcționeze. În plus, curentul invers al diodelor depinde foarte mult de temperatura joncțiunii. La un curent invers mare, are loc o defalcare termică.

Pe lângă viteza mare și, prin urmare, timpul scurt de recuperare, calitățile pozitive ale diodelor Schottky includ o capacitate mică de joncțiune (barieră), care vă permite să creșteți frecvența de funcționare. Acest lucru le permite să fie utilizate în redresoare de impulsuri la frecvențe de sute de kiloherți. O mulțime de diode Schottky își găsesc aplicația în microelectronica integrată. Diodele Schottky realizate folosind nanotehnologie sunt incluse în circuitele integrate, unde ocolesc joncțiunile tranzistorilor pentru a îmbunătăți performanța.

Diodele Schottky din seria 1N581x (1N5817, 1N5818, 1N5819) au prins rădăcini în practica radioamatorilor. Toate sunt proiectate pentru curent direct maxim ( I F(AV)) – 1 amper și tensiune inversă ( V RRM) de la 20 la 40 volți. Cadere de tensiune ( V F) la joncțiune este de la 0,45 la 0,55 volți. După cum sa menționat deja, căderea de tensiune directă ( Căderea de tensiune directă) pentru diode cu o barieră Schottky este foarte mică.

Un alt element destul de cunoscut este 1N5822. Este proiectat pentru un curent direct de 3 amperi și este găzduit într-o carcasă DO-201AD.

De asemenea, pe plăcile de circuite imprimate găsiți diode din seria SK12 - SK16 pentru montaj la suprafață. Au dimensiuni destul de mici. În ciuda acestui fapt, SK12-SK16 poate rezista la curent direct de până la 1 amper la o tensiune inversă de 20 - 60 volți. Căderea de tensiune directă este de 0,55 volți (pentru SK12, SK13, SK14) și 0,7 volți (pentru SK15, SK16). De asemenea, în practică, puteți găsi diode din seria SK32 - SK310, de exemplu, SK36, care este proiectat pentru un curent continuu de 3 amperi.

Aplicarea diodelor Schottky în sursele de alimentare.

Diodele Schottky sunt utilizate în mod activ în sursele de alimentare ale computerelor și stabilizatoarele de tensiune de comutare. Dintre tensiunile de alimentare de joasă tensiune, cel mai mare curent (zeci de amperi) sunt +3,3 volți și +5,0 volți. În aceste surse de alimentare secundare sunt folosite diodele de barieră Schottky. Cel mai adesea, se folosesc ansambluri cu trei terminale cu un catod comun. Este utilizarea ansamblurilor care poate fi considerată un semn al unei surse de alimentare de înaltă calitate și avansată tehnologic.

Defecțiunea diodelor Schottky este una dintre cele mai frecvente defecțiuni la comutarea surselor de alimentare. Poate avea două stări „moarte”: defecțiune electrică pură și scurgere. Dacă una dintre aceste condiții este prezentă, sursa de alimentare a computerului este blocată pe măsură ce protecția este declanșată. Dar acest lucru se poate întâmpla în moduri diferite.

În primul caz, toate tensiunile secundare sunt absente. Protecția a blocat alimentarea cu energie. În cel de-al doilea caz, ventilatorul „smușcă” și ondulațiile de tensiune apar periodic și apoi dispar la ieșirea surselor de alimentare.

Adică circuitul de protecție este declanșat periodic, dar sursa de alimentare nu este complet blocată. Diodele Schottky se defectează dacă radiatorul pe care sunt instalate este foarte fierbinte până când apare un miros neplăcut. Iar ultima opțiune de diagnosticare este legată de o scurgere: atunci când sarcina procesorului central crește în modul multiprogram, sursa de alimentare se oprește spontan.

Trebuie avut în vedere faptul că atunci când reparați profesional o sursă de alimentare, după înlocuirea diodelor secundare, în special în cazul unei suspecte de scurgere, ar trebui să verificați toate tranzistoarele de putere care îndeplinesc funcția tastelor și invers: după înlocuirea tranzistoarelor cheie, verificarea diodelor secundare este o procedura obligatorie. Este întotdeauna necesar să te ghidezi după principiul: necazurile nu vin singure.

Verificarea diodelor Schottky cu un multimetru.

Puteți verifica dioda Schottky folosind un multimetru comercial. Tehnica este aceeași ca la verificarea unei diode semiconductoare convenționale cu o joncțiune p-n. Dar există și capcane aici. O diodă cu scurgeri este deosebit de dificil de testat. În primul rând, elementul trebuie scos din circuit pentru o verificare mai precisă. Este destul de ușor să determinați o diodă complet spartă. La toate limitele de măsurare a rezistenței, elementul defect va avea o rezistență infinitezimală, atât în conexiune directă, cât și inversă. Acest lucru este echivalent cu un scurtcircuit.

Este mai dificil să verificați o diodă cu o „scurgere” suspectată. Dacă verificăm cu un multimetru DT-830 în modul „diodă”, vom vedea un element complet reparabil. Puteți încerca să măsurați rezistența inversă folosind un ohmmetru. La limita „20 kOhm”, rezistența inversă este definită ca infinit de mare. Dacă dispozitivul prezintă cel puțin o oarecare rezistență, să zicem 3 kOhm, atunci această diodă ar trebui considerată suspectă și înlocuită cu una cunoscută bună. O înlocuire completă a diodelor Schottky pe magistralele de alimentare +3,3V și +5,0V poate oferi o garanție de 100%.

Unde mai sunt folosite diode Schottky în electronică? Ele pot fi găsite în dispozitive destul de exotice, cum ar fi receptoarele de radiații alfa și beta, detectoarele de radiații cu neutroni și, recent, panourile solare au fost asamblate pe joncțiunile barierei Schottky. Deci, ei furnizează și electricitate navelor spațiale.

Multe defecțiuni ale surselor de alimentare ale sistemului apar din problemele circuitelor secundare care funcționează împreună cu sursele de alimentare. Dacă anterior comutatoarele cu tranzistori de putere au eșuat foarte des, acum principala problemă este defectarea redresoarelor secundare, a căror bază este o diodă Schottky. Utilizează principiul tranziției de la metal la semiconductor. De obicei, majoritatea acestor diode sunt utilizate în circuite de joasă tensiune.

Calitățile pozitive ale unei diode Schottky

Dacă la diodele convenționale, căderea de tensiune directă este de aproximativ 0,6 până la 0,7 volți, atunci utilizarea diodelor Schottky poate reduce această cifră de la 0,2 la 0,4 volți. În acest caz, tensiunea inversă maximă poate fi de până la câteva zeci de volți. Acest indicator limitează utilizarea diodelor Schottky și presupune utilizarea lor numai în circuite de joasă tensiune.

Cu o capacitate electrică mică a joncțiunii, devine posibilă creșterea semnificativă a frecvenței de funcționare. Datorită acestei proprietăți, dioda a găsit o aplicație destul de largă în circuitele integrate. În dispozitivele electrice de putere, joncțiunile cu capacitate scăzută au o perioadă scurtă de recuperare, ceea ce permite redresoarelor să funcționeze la frecvențe înalte.

Caracteristicile îmbunătățite în comparație cu redresoarele convenționale le permit să fie utilizate eficient pentru comutarea surselor de alimentare și a echipamentelor digitale.

Defecte

În cazul în care tensiunea inversă maximă depășește nivelul permis pentru o perioadă scurtă de timp, dioda Schottky eșuează complet. Acesta este un proces ireversibil, după care devine imposibilă restabilirea proprietăților originale.

În plus, se observă curenți inversi crescuți, care cresc odată cu creșterea temperaturii cristalului însuși. În cazul îndepărtării căldurii de proastă calitate, acțiunea feedback-ului termic pozitiv poate duce la supraîncălzirea de urgență a diodei.

În sursele de alimentare, diodele Schottky sunt utilizate în mod eficient pentru a redresa curenții din canale. Având în vedere curentul mare de ieșire, este nevoie de o acțiune rapidă a redresoarelor pentru a reduce pierderile de energie ale acestora. Acest factor duce la o creștere semnificativă a eficienței surselor de alimentare. În plus, este asigurată funcționarea fiabilă a unităților de alimentare instalate în prima parte a surselor de alimentare.

Astfel, diodele Schottky sunt utilizate în cazurile în care este necesară reducerea pierderilor dinamice de comutare, precum și eliminarea scurtcircuitelor în timpul comutării. Acest dispozitiv este un element de redresare eficient.