Schottky-diod - egenskaper, parametrar och applikationer

Dioder är en av de grundläggande komponenterna som vanligtvis används i elektroniska kretskonstruktioner, den kan vanligtvis hittas i likriktare, klippare, klämmor och många andra vanliga kretsar. Det är en tvåterminal halvledaranordning som endast tillåter strömflödet i en riktning som är från anod till katod (+ till -) och blockerar strömflödet i omvänd riktning, dvs katod till anod. Anledningen bakom den att den har ca. Noll motstånd i riktning framåt medan oändligt motstånd i omvänd riktning. Det finns många typer av dioder, var och en med sin unika egenskap och applikationer. Vi har redan lärt oss om Zener-dioder och dess funktion, i den här artikeln kommer vi att lära oss om en annan intressant typ av dioder som heter Schottky-dioder och hur den kan användas i våra kretskonstruktioner.

Schottky-dioden (uppkallad efter den tyska fysikern Walter H. Schottky) är en annan typ av halvledardiod, men istället för att ha en PN-korsning har Schottky-dioden en metall-halvledarkoppling och vilket minskar kapacitansen och ökar omkopplingshastigheten för Schottky-dioden, gör det annorlunda än andra dioder. Schottky-dioden har också andra namn som ytbarriärdiod, Schottky-barriärdiod, varmbärare eller varmelektrondiod.

Schottky-diodsymbol

Schottky-diodens symbol är baserad på generisk diodsymbol, men istället för att ha en rak linje har den en S-liknande struktur vid den negativa änden av dioden som visas nedan. Denna schematiska symbol kan enkelt användas för att skilja Schottky-dioder från andra dioder när man läser ett kretsschema. Under hela artikeln kommer vi att jämföra Schottky-dioden med vanlig diod för bättre förståelse.

Även genom komponentens fysiska utseende ser en Schottky-diod ut som en generisk diod och det är ofta svårt att se skillnaden utan att läsa artikelnumret på den. Men de flesta gånger ser en Schottky-diod lite skrymmande ut än vanliga dioder, men behöver inte alltid vara fallet. En Schottky-diod pin-out- bild visas nedan.

Vad gör Schottky-dioden speciell?

Som diskuterats tidigare ser en Schottky-diod ut och fungerar mycket lik en generisk diod, men en unik egenskap hos Schottky-dioden är dess mycket låga spänningsfall och höga omkopplingshastighet. För att förstå detta bättre, låt en Schottky-diod och en generisk diod anslutas till en identisk och krets och kontrollera hur den fungerar.

I bilderna ovan har vi två kretsar en för Schottky-diod och en annan av typiska PN-korsningsdioder. Dessa kretsar kommer att användas för att differentiera spänningsfallet i båda dioderna. Så vänster krets är för Schottky-dioden, och den högra är för en typisk PN-korsningsdiod. Båda dioderna drivs med 5V. När ström passeras från båda dioderna har Schottky-dioden bara ett 0,3 volt spänningsfall och lämnar 4,7 volt för belastningen, å andra sidan har den typiska PN-övergångsdioden ett spänningsfall på 0,7 volt och lämnar 4,3 volt för belastning. Så Schottky-dioden har ett lägre spänningsfall än en konventionell PN-korsningsdiod. Förutom spänningsfallet har Schottky-dioden också några andra fördelar på en typisk PN-förbindningsdiod som Schottky-dioden harsnabbare växlingshastighet, mindre brus och bättre prestanda än en typisk PN-korsningsdiod.

Nackdelar med Schottky-dioden

Om Schottky-dioden har mycket lågt spänningsfall och hög omkopplingshastighet som ger bättre prestanda, varför behöver vi ens generiska PN-kopplingsdioder? Varför använder vi inte bara Schottky-dioden för alla kretskonstruktioner?

Även om det är sant är Schottky-dioder bättre än PN-korsningsdioder och det är långsamt mer föredraget framför PN-korsningsdioder. Två stora bakslag för Schottky-dioden är dess låga omvända nedbrytningsspänning och höga omvänd läckström jämfört med generisk diod. Detta gör det inte lämpligt för högspänningsomkopplingsapplikationer. Schottky-dioder är också jämförelsevis dyrare än vanliga likriktardioder.

Schottky-diod vs likriktardiod

En kort jämförelse mellan PN-diod och Schottky-diod ges i nedanstående tabell:

PN-kopplingsdiod	Schottky-diod
PN-korsningsdiod är en bipolär anordning betyder att strömledningen sker på grund av både laddnings- och minoritetsladdare.	Till skillnad från PN-korsningsdiod är Schottky-dioden en unipolär enhet, vilket innebär att strömledningen bara sker på grund av de flesta laddningsbärare.
PN-Junction-diod har en halvledar-halvledarkorsning.	Medan Schottky-dioden har metall-halvledarkoppling.
PN-Junction-dioder har stort spänningsfall.	Schottky-dioden har ett litet spänningsfall.
Hög på statliga förluster.	Låg statliga förluster.
Långsam växlingshastighet.	Snabb växlingshastighet.
Hög spänning (0,7 volt)	Låg påslagningsspänning (0,2 volt)
Hög omvänd blockeringsspänning	Låg omvänd blockeringsspänning
Låg backström	Hög backström

Schottky-diodens struktur

Schottky-dioder är konstruerade med hjälp av en metall-halvledarkoppling som visas i bilden nedan. Schottky-dioder har en metallförening på ena sidan av korsningen och dopat kisel på andra sidan, därför har Schottky-dioden inget utarmningsskikt. På grund av denna egenskap är Schottky-dioder kända som unipolära enheter, till skillnad från typiska PN-övergångsdioder som är bipolära enheter.

Grundstrukturen för en Schottky-diod visas i bilden ovan. Som du kan se på bilden har Schottky-dioden en metallförening i ena sidan som kan sträcka sig från platina till volfram, molybden, guld etc. och en halvledare av N-typ på andra sidan. När metallföreningen och N-typ halvledare kombineras skapar de en metall-halvledarkoppling. Denna korsning kallas Schottky Barrier. Schottky-barriärens bredd beror på vilken typ av metall och halvledarmaterial som används vid korsningsbildning.

Schottky Barrier fungerar annorlunda i opartiskt, förutspänt eller omvänd förspänt tillstånd. I framåtriktat tillstånd när batteriets positiva terminal är ansluten till metall och den negativa terminalen är ansluten till n-typ halvledare tillåter Schottky-dioden strömflödet. Men i omvänd förspänningstillstånd när batteriets positiva terminal är ansluten till halvledare av n-typ och negativ terminal är ansluten till metall, blockerar Schottky-dioden strömflödet. Men om den omvända förspända spänningen ökade över en viss nivå, kommer den att bryta barriären och strömmen börjar strömma i omvänd riktning, och detta kan skada komponenterna som är anslutna till Schottky-dioden.

Schottky Diode VI-egenskaper

En viktig egenskap som ska beaktas när du väljer din diod är diagrammet Framspänning (V) kontra Framström (I). VI-grafen för de mest populära Schottky-dioderna 1N5817, 1N5818 och 1N5819 visas nedan

VI-egenskaper hos Schottky-dioder liknar mycket typiska PN-förbindningsdioder. Att ha ett lågt spänningsfall än en typisk PN-förbindningsdiod gör att Schottky-dioden kan förbruka mindre spänning än en typisk diod. Från ovanstående diagram kan du se att 1N517 har minst spänningsfall framåt jämfört med de andra två, det kan också noteras att spänningsfallet ökar när strömmen genom dioden ökar. Även för 1N517 vid en maximal ström på 30A kan spänningsfallet över den nå så högt som 2V. Följaktligen används dessa dioder normalt i applikationer med låg ström.

Parametrar att tänka på när du väljer din Schottky-diod

Varje designtekniker måste välja rätt Schottky-diod efter behovet av hans applikation. För korrigeringskonstruktioner krävs en högspännings-, låg / medelström- och lågfrekvensdioder. För att byta konstruktion bör diodens frekvensvärde vara hög.

Några vanliga och viktiga parametrar för en diod som du bör tänka på listas nedan:

Framåt spänningsfall: Spänningen som sjunker för att slå på en förspänd diod är spänningsfall framåt. Det varierar beroende på olika dioder. För Schottky-diod antas vanligtvis att påslagsspänningen ligger på cirka 0,2 V.

Omvänd nedbrytningsspänning: Den speciella mängden omvänd förspänning varefter dioden bryts ner och börjar leda i omvänd riktning kallas omvänd nedbrytningsspänning. Omvänd nedbrytningsspänning för en Schottky-diod är cirka 50 volt.

Omvänd återställningstid: Det är den tid det tar att växla dioden från dess framåtledande eller '' PÅ '' - läge till omvänd '' OFF '' - läge. Den viktigaste skillnaden mellan den typiska PN-korsningsdioden och Schottky-dioden är den omvända återhämtningstiden. I en typisk PN-korsningsdiod kan omvänd återhämtningstid variera från flera mikrosekunder till 100 nanosekunder. Schottky-dioder har ingen återhämtningstid, eftersom Schottky-dioder inte har en uttömningsregion vid korsningen.

Omvänd läckström: Ström som leds från en halvledaranordning i omvänd förspänning är omvänd läckström. I Schottky-dioden ökar temperaturen omvänd läckström avsevärt genom att öka temperaturen.

Tillämpningar av Schottky-dioden

Schottky-dioder har många applikationer inom elektronikindustrin på grund av sina unika egenskaper. Några av ansökningarna är som följer:

1. Spänningsklämma / klippkretsar

Klippkretsar och klämkretsar används ofta i vågformningsapplikationer. Att ha en lågspänningsfallegenskap gör Schottky-dioden användbar som en klämdiod.

2. Backström och urladdningsskydd

Som vi vet kallas Schottky-dioden också som blockerande diod eftersom den blockerar strömflödet i omvänd riktning; den kan användas som urladdningsskydd. I nödblixtljus används till exempel en Schottky-diod mellan en superkondensator och likströmsmotor för att förhindra att superkondensatorn laddas ut genom likströmsmotorn.

3. Prov-och-håll-kretsar

Framåtförspänd Schottky-diod har inga laddningsbärare för minoriteter, och på grund av detta kan de växla snabbare än de typiska PN-korsningsdioderna. Så Schottky-dioder används för att de har lägre övergångstid från provet till hållsteget och detta resulterar i ett mer exakt prov vid utgången.

4. Kraftlikriktare

Schottky-dioder har hög strömtäthet och lågt spänningsfall framåt innebär att mindre effekt slösas bort än en typisk PN-kopplingsdiod, vilket gör Schottky-dioder mer lämpliga för likriktare.

Vidare kan du hitta praktisk implementering av dioder i många kretsar genom att följa länken.