Диод на Шотки - характеристики, параметри и приложения

Диодът е един от основните компоненти, които често се използват при проектирането на електронни схеми, той може да се намери често в токоизправители, щипки, скоби и много други често използвани схеми. Това е двукрайно полупроводниково устройство, което позволява текущия поток само в една посока, която е от анод към катод (+ до -) и блокира текущия поток в обратна посока, т.е. катод към анод. Причината зад него е, че има приблизително Нулево съпротивление в посока напред, докато безкрайно съпротивление в обратна посока. Има много видове диоди, всеки със своите уникални свойства и приложения. Вече научихме за Zener Diodes и неговата работа, в тази статия ще научим за друг интересен тип диод, наречен Schottky Diode и как той може да се използва в нашите схеми.

Диодът на Шотки (кръстен на немския физик Уолтър Х. Шотки) е друг тип полупроводникови диоди, но вместо да има PN връзка, диодът на Шотки има метално-полупроводникова връзка и който намалява капацитета и увеличава скоростта на превключване на диода на Шотки и това го прави различен от другите диоди. Диодът на Шотки има и други имена като диод с повърхностна бариера, бариерен диод на Шотки, горещ носител или диод с горещи електрони.

Символ на диод на Шотки

Символът на диода на Шотки се основава на общ символ на диода, но вместо да има права линия, той има S-подобна структура в отрицателния край на диода, както е показано по-долу. Този схематичен символ може лесно да се използва за разграничаване на диод на Шотки от други диоди при четене на електрическа схема. В цялата статия ще сравняваме диода на Шотки с обикновения диод за по-добро разбиране.

Дори по външния вид на компонента, диод на Шотки изглежда подобен на общ диод и често е трудно да се различи, без да се прочете номерът на частта върху него. Но повечето пъти диод на Шотки ще изглежда малко обемист от обикновените диоди, но не винаги трябва да е така. А Шотки диод щифт от изображението е показано по-долу.

Какво прави диода на Шотки специален?

Както беше обсъдено по-рано, диод на Шотки изглежда и се представя много подобно на общ диод, но уникална характеристика на диода на Шотки е неговият много нисък спад на напрежението и висока скорост на превключване. За да разберете това по-добре, нека свържете диод на Шотки и родов диод към идентичен и верига и проверете как се представя.

В горните изображения имаме две вериги, една за диода на Шотки и друга за типичен диод с PN-връзка. Тези вериги ще се използват за разграничаване на спада на напрежението и в двата диода. Така че лявата верига е за диод на Шотки, а дясната е за типичен диод с PN-връзка. И двата диода се захранват с 5V. Когато токът се подава от двата диода, диодът на Шотки има само 0,3 волта спад на напрежението и оставя 4,7 волта за товара, от друга страна, типичният диод с PN-съединение има спад на напрежението от 0,7 волта и оставя 4,3 волта за товар. Така че диодът на Шотки има по- малък спад на напрежението от конвенционалния диод с PN-съединение. Освен спада на напрежението, диодът на Schottky има и някои други предимства на типичен диод с PN-връзка, като диод на Schottkyпо-бърза скорост на превключване, по-малко шум и по-добра производителност от типичния диод с PN-връзка.

Недостатъци на диода на Шотки

Ако диодът на Шотки има много нисък спад на напрежението и висока скорост на превключване, предлагайки по-добра производителност, тогава защо изобщо се нуждаем от общи диоди с PN връзка? Защо просто не използваме диод на Шотки за всички проекти на вериги?

Макар да е вярно, че диодите на Шотки са по-добри от диодите с PN връзка и бавно са по-предпочитани от диодите с PN връзка. Две основни недостатъци за диода на Шотки е неговото ниско напрежение на обратното разрушаване и високият обратен ток на изтичане в сравнение с общия диод. Това го прави неподходящ за приложения за превключване на високо напрежение. Също така диодите на Шотки са сравнително по-скъпи от обикновените изправителни диоди.

Диод на Шотки срещу токоизправител

Кратко сравнение между PN-диода и диода на Шотки е дадено в таблицата по-долу:

PN- съединителен диод	Диод на Шотки
PN-преходният диод е биполярно устройство, което означава, че токовата проводимост се дължи както на малцинствени, така и на мажоритарни носители на заряд.	За разлика от PN-свързващия диод, диодът на Шотки е еднополюсно устройство, което означава, че токовата проводимост се дължи само на повечето носители на заряд.
PN-Junction диод има полупроводник-полупроводникови съединение.	Докато диодът на Шотки има кръстовище метал-полупроводник.
PN- съединителният диод има голям спад на напрежението.	Диодът на Шотки има малък спад на напрежението.
Високо На държавни загуби.	Ниски държавни загуби.
Бавна скорост на превключване.	Бърза скорост на превключване.
Напрежение при високо включване (0,7 волта)	Напрежение при ниско включване (0,2 волта)
Високо напрежение на обратното блокиране	Ниско напрежение на обратното блокиране
Нисък обратен ток	Силен обратен ток

Структура на диода на Шотки

Диодите на Шотки са конструирани с помощта на съединение метал-полупроводник, както е показано на изображението по-долу. Диодите на Шотки имат метално съединение от едната страна на кръстовището и легиран силиций от другата страна, следователно диодът на Шотки няма изчерпващ слой. Поради това свойство диодите на Шотки са известни като униполярни устройства, за разлика от типичните диоди с PN-съединение, които са биполярни устройства.

Основната структура на диод на Шотки е показана на горното изображение. Както можете да видите на изображението, диодът на Шотки има метално съединение от едната страна, което може да варира от платина до волфрам, молибден, злато и т.н. и полупроводник от тип N от другата страна. Когато металното съединение и полупроводникът от тип N се комбинират, те създават кръстовище метал-полупроводник. Това кръстовище е известно като бариера на Шотки. Широчината на бариерата на Шотки зависи от вида на металните и полупроводниковите материали, които се използват при образуване на кръстовища.

Бариерата на Шотки работи по различен начин в непредубедено, пристрастно или обратно пристрастно състояние. В състояние на отклонение напред, когато положителният извод на батерията е свързан с метал, а отрицателният извод е свързан с полупроводник от n-тип, диодът на Шотки позволява текущия поток. Но в състояние на обратно отклонение, когато положителният извод на батерията е свързан с полупроводник от n-тип, а отрицателният извод е свързан с метал, диодът на Шотки ще блокира текущия поток. Ако обаче напрежението с обратен сигнал се увеличи над определено ниво, то ще пробие бариерата и токът ще започне да тече в обратна посока и това може да повреди компонентите, свързани към диода на Шотки.

Диод на Шотки VI Характеристики

Една важна характеристика, която трябва да се има предвид при избора на вашия диод, е графиката за напрежение напред (V) спрямо напрежение напред (I). Графиката VI на най-популярните диоди на Шотки 1N5817, 1N5818 и 1N5819 е показана по-долу

VI характеристиките на диода на Шотки са много сходни с типичните диоди с PN-връзка. Наличието на нисък спад на напрежението от типичния диод с PN-връзка позволява на диода на Шотки да консумира по-малко напрежение от типичния диод. От горната графика можете да видите, че 1N517 има най-малък спад на напрежението напред в сравнение с другите два, може също така да се отбележи, че спадът на напрежението се увеличава с увеличаване на тока през диода. Дори за 1N517 при максимален ток от 30А спадът на напрежението в него може да достигне до 2V. Следователно тези диоди обикновено се използват в слаботокови приложения.

Параметри, които трябва да имате предвид при избора на вашия диод на Шотки

Всеки инженер-конструктор трябва да избере правилния диод на Шотки според нуждите на своето приложение. За проекти за коригиране ще са необходими диоди с високо напрежение, нисък / среден ток и ниска честота. За превключващи конструкции номиналната честота на диода трябва да бъде висока.

Някои общи и важни параметри за диод, които трябва да имате предвид, са изброени по-долу:

Падане на напрежението напред: Напрежението, което е паднало, за да се включи диод с преден наклон е спад на напрежението напред. Тя варира в зависимост от различните диоди. За диода на Шотки обикновено се приема, че напрежението при включване е около 0,2 V.

Напрежение на обратния пробив: Конкретното количество напрежение на обратното отклонение, след което диодът се разпада и започва да провежда в обратна посока, се нарича Напрежение на обратния пробив. Обратното напрежение на пробив за диод на Шотки е около 50 волта.

Време за обратно възстановяване: Времето, необходимо за превключване на диода от неговото предно провеждане или състояние „ON“ в обратно състояние „OFF“. Най-важната разлика между типичния диод с PN-преход и диода на Шотки е времето за обратно възстановяване. В типичен PN-junction диод времето за обратно възстановяване може да варира от няколко микросекунди до 100 наносекунди. Диодите на Шотки нямат време за възстановяване, тъй като диодът на Шотки няма зона на изчерпване на кръстовището.

Обратен ток на изтичане: Токът, провеждан от полупроводниково устройство с обратен отклонение, е обратен ток на утечка. В диода на Шотки повишаването на температурата значително ще увеличи обратния ток на изтичане.

Приложения на диода на Шотки

Диодите на Шотки имат много приложения в електронната индустрия поради своите уникални свойства. Някои от приложенията са както следва:

1. Вериги за затягане / отрязване на напрежението

Схемите за подстригване и затягащите вериги обикновено се използват в приложения за оформяне на вълни. Наличието на свойства на ниско напрежение прави диода на Шотки полезен като затягащ диод.

2. Защита от обратен ток и разряд

Както знаем, диодът на Шотки също се нарича блокиращ диод, тъй като блокира текущия поток в обратна посока; може да се използва като защита от изпускане. Например в аварийната светлина за светкавица се използва диод на Шотки между суперкондензатор и постояннотоков двигател, за да се предотврати разреждането на суперкондензатора през постояннотоков двигател.

3. Схеми за вземане на проби и задържане

Преден пристрастен диод на Schottky няма никакви носители на малцинствени заряди и поради това те могат да превключват по-бързо от типичните PN-диодни съединения. Така че диодите на Шотки се използват, тъй като имат по-ниско време на преход от пробата към стъпката на задържане и това води до по-точна проба на изхода.

4. Токоизправител

Диодите на Шотки имат висока плътност на тока, а ниският спад на напрежението напред означава, че се губи по-малко енергия от типичния диод с PN съединение и това прави диодите на Шотки по-подходящи за токоизправители.

Освен това можете да намерите практическо изпълнение на диод в много схеми, като следвате връзката.