Schottky diodai naudoja Schottky, kad blokuotų atvirkštinę įtampą ant metalinio arba puslaidininkio kontaktinio paviršiaus, kad srovė galėtų tekėti viena kryptimi. Skirtingai nuo tradicinio diodo, Schottky ir PN jungties struktūra labai skiriasi. Greito atkūrimo diodas, kaip rodo pavadinimas, yra puslaidininkinis diodas, galintis greitai atkurti atvirkštinį laiką. Šiame straipsnyje bus pristatyti Schottky diodo ir greito atkūrimo diodo skirtumai iš struktūros ir veikimo charakteristikų aspektų.
Schottky diodas
Tai „metalinės puslaidininkinės jungties“ diodas, turintis Šotkio charakteristikas. Jo priekinio paleidimo įtampa yra žema. Be volframo, metalo sluoksnis taip pat gali būti pagamintas iš aukso, molibdeno, nikelio, titano ir kitų medžiagų. Puslaidininkinė medžiaga yra silicis arba galio arsenidas. Tokį įrenginį laidus dauguma nešėjų, todėl jo atvirkštinio prisotinimo srovė yra daug didesnė nei PN jungties, laidžios kelių nešėjų. Kadangi Šotkio diodo mažumos nešėjų saugojimo efektas yra labai mažas, jo dažnio atsaką riboja tik RC laiko konstanta, todėl tai yra idealus įrenginys aukštam dažniui ir greitam perjungimui. Jo darbo dažnis gali siekti 100 GHz. Be to, iš MIS (metal Insulator Semiconductor) Schottky diodų galima gaminti saulės elementus arba šviesos diodus.
Struktūrinis principas
Apibendrinant galima pasakyti, kad Schottky lygintuvo struktūrinis principas labai skiriasi nuo PN jungties lygintuvo. PN jungties lygintuvas paprastai vadinamas Junction Rectifier, o metalinis pusvamzdinis lygintuvas vadinamas Schottky lygintuvu. Pastaraisiais metais buvo sukurti ir silicio planarine technologija gaminami Aliuminio silicio Schottky diodai, kurie ne tik taupo tauriuosius metalus, labai sumažina sąnaudas, bet ir pagerina parametrų nuoseklumą.
Schottky lygintuvas naudoja tik vieną nešiklį (elektroną) krūviui transportuoti, o pertekliniai mažumos nešikliai nesikaupia už galimo barjero. Todėl nėra problemų dėl įkrovimo saugojimo (qrr → 0), o perjungimo charakteristikos yra žymiai patobulintos. Atvirkštinis atkūrimo laikas gali būti sutrumpintas iki mažiau nei 10 n. Tačiau jo atvirkštinio atsparumo įtampos vertė yra palyginti maža, paprastai ne didesnė kaip 100 V. Todėl tinka dirbti esant žemai įtampai ir didelei srovei. Žemos įtampos ir didelės srovės išlyginimo (arba laisvosios eigos) grandinės efektyvumą galima pagerinti naudojant žemos įtampos kritimo charakteristikas.
Greito atkūrimo diodas
Greito atkūrimo diodai reiškia diodus su trumpu atvirkštiniu atkūrimo laiku (mažiau nei 5 us). Proceso metu priimamos aukso dopingo priemonės. Kai kurios konstrukcijos turi PN jungties struktūrą, o kai kurios – patobulintą kaiščio struktūrą. Jo tiesioginės įtampos kritimas yra didesnis nei įprastų diodų (1-2v), o atvirkštinės įtampos atsparumas dažniausiai yra mažesnis nei 1200 V. Kalbant apie našumą, jį galima suskirstyti į du lygius: greitas atsigavimas ir itin greitas atsigavimas. Pirmojo atvirkštinis atkūrimo laikas yra šimtai nanosekundžių ar ilgesnis, o antrosios - mažesnis nei 100 nanosekundžių.
Šotkio diodas yra diodas, pagrįstas potencialo barjeru, susidariusiu dėl metalo ir puslaidininkio kontakto. Jis trumpai vadinamas Schottky diodu. Jis turi tiesioginės įtampos sumažinimą ({{0}}.4-1.0v), atvirkštinį atkūrimo laiką (0-10 nanosekundžių), didelę atvirkštinio nuotėkio srovę ir žemą atsparumo įtampą, paprastai mažesnė nei 150 V. Jis daugiausia naudojamas žemos įtampos atvejais.
Schottky diodai ir greito atkūrimo diodai dažniausiai naudojami perjungiant maitinimo šaltinius. Skirtumas tas, kad pirmojo atkūrimo laikas yra maždaug 100 kartų mažesnis nei antrosios, o atvirkštinis pirmojo atkūrimo laikas yra apie kelias nanosekundes. Pirmasis turi mažo energijos suvartojimo, didelės srovės ir ypač didelio greičio pranašumus.
Greito atkūrimo diodo gamybos procese naudojamas aukso dopingas, paprasta difuzija ir kiti procesai, kurie gali pasiekti didelį perjungimo greitį ir aukštą atsparumo įtampą. Šiuo metu greito atkūrimo diodai dažniausiai naudojami kaip inverterio maitinimo šaltinio lygintuvai.
Atvirkštinis atkūrimo laikas
Kas yra atvirkštinis atkūrimo laikas? Kai išorinio diodo įtampa pereina iš priekinės krypties į atvirkštinę, per prietaisą tekančios srovės negalima laikinai konvertuoti iš priekinės srovės į atbulinę. Šiuo metu į priekį nukreiptus mažumos nešiklius (skyles) ištraukia stiprus erdvės krūvio srities elektrinis laukas. Kadangi šių angų tankis yra didesnis už subalansuotą bazinės srities skylių tankį, atvirkštinio poslinkio momentu, ty atvirkštine atkūrimo srove IRM, bus sukurta daug didesnė už atvirkštinio nuotėkio srovę. Tuo pačiu metu sutapimo proceso stiprinimas taip pat pagreitina šių papildomų nešėjų tankio mažėjimą. Kol visiškai išnyksta bazinėje srityje sukaupti papildomi nešikliai, atvirkštinė srovė mažėja ir stabilizuojasi iki atvirkštinės nuotėkio srovės. Viso proceso laikas yra atvirkštinis atkūrimo laikas.
Atbulinės eigos atkūrimo laikas TRR apibrėžiamas kaip laiko intervalas, per kurį srovė praeina per nulinį tašką nuo krypties į priekį iki nurodytos žemos vertės. Tai svarbus techninis rodiklis aukšto dažnio laisvosios eigos ir lygintuvų įtaisų veikimui matuoti.
Greito atkūrimo ir itin greito atkūrimo diodų struktūros charakteristikos
Greito atkūrimo diodo vidinė struktūra skiriasi nuo įprasto diodo. Jis prideda I bazinę sritį tarp p tipo ir n tipo silicio medžiagų, kad susidarytų kaiščio silicio lustas. Kadangi pagrindinė sritis yra labai plona, o atvirkštinis atkūrimo įkrovimas yra labai mažas, labai sumažėja ne tik TRR vertė, bet ir trumpalaikis įtampos kritimas, todėl vamzdis gali atlaikyti aukštą atvirkštinę darbinę įtampą. Greito atkūrimo diodo atvirkštinio atkūrimo laikas paprastai yra keli šimtai nanosekundžių, tiesioginis įtampos kritimas yra apie 0,6 V, tiesioginė srovė yra nuo kelių amperų iki kelių tūkstančių amperų, o atvirkštinė didžiausia įtampa gali siekti kelis šimtus iki keli tūkstančiai voltų. Itin greito atkūrimo diodo atvirkštinio atkūrimo įkrova dar labiau sumažinama, todėl jo TRR yra net kelios dešimtys nanosekundžių.
Dauguma greito atkūrimo ir itin greito atkūrimo diodų, mažesnių nei 20A, yra TO-220 paketo pavidalu. Vidinės struktūros požiūriu jis gali būti suskirstytas į vieną vamzdį ir priešingą vamzdį (taip pat žinomas kaip dvigubas vamzdis). Vamzdžių poros viduje yra du greito atkūrimo diodai. Pagal skirtingus dviejų diodų prijungimo būdus yra dviejų tipų bendras katodas su vamzdeliu ir bendras anodas su vamzdeliu. Greito atkūrimo diodai su dešimtimis AMP paprastai yra supakuoti į -3p metalinį dėklą. Didesnės talpos (nuo kelių šimtų iki kelių tūkstančių a) vamzdžiai supakuoti varžtų arba plokštelių pavidalu.
Bandymo metodas
Įprasto tyrimo metodas
Mėgėjiškomis sąlygomis multimetras gali aptikti greito atkūrimo ir itin greito atkūrimo diodų vienakryptį laidumą, taip pat tai, ar viduje nėra atviros grandinės ir trumpojo jungimo gedimų, ir gali išmatuoti tiesioginio laidumo įtampos kritimą. Jei yra meggeris, jis taip pat gali išmatuoti atvirkštinio gedimo įtampą.
Pavyzdys: išmatuokite itin greitą atkūrimo diodą, o pagrindiniai jo parametrai yra: TRR=35ns, if=5a, IFSM=50a, VRM=700V. Pasukite multimetrą į R × Įjungus 1 pavarą, nuskaitymo į priekį pasipriešinimas yra 6,4 l, n=19, 5 l. Atvirkštinis pasipriešinimas yra begalinis. Be to, gaunamas VF=0.03V/ × 19.5=0.585V. Įrodykite, kad vamzdis geras.
dalykai, į kuriuos reikia atkreipti dėmesį:
Kai kuriuose pavieniuose vamzdeliuose iš viso yra trys kaiščiai, o vidurinis kaištis yra tuščias kaištis, kuris paprastai nupjaunamas išvežant iš gamyklos, tačiau kai kurie nenupjaunami;
Jei vienas iš vamzdžių yra pažeistas, jis gali būti naudojamas kaip vienas vamzdis;
R turi būti naudojamas matuojant slėgio kritimą × 1 pavarą. Jei naudojamas R × Esant 1K pavarai, nes bandymo srovė yra per maža, kuri yra daug mažesnė už normalią vamzdžio darbinę srovę, išmatuota VF vertė bus žymiai mažesnė. Aukščiau pateiktame pavyzdyje, jei pasirinkta R × Matuojama esant 1K pavarai, pasipriešinimas priekyje yra lygus 2,2k, o šiuo metu tinklelis n=9. Apskaičiuota VF vertė yra tik 0,27 V, o tai yra daug mažesnė nei normalioji vertė (0,6 V);
Greito atkūrimo diodo atkūrimo laikas yra 200-500ns;
Itin greito diodo atkūrimo laikas yra 30-100ns;
Schottky diodo atkūrimo laikas yra apie 10 n;
Be to, jų tiesioginė įtampa taip pat skiriasi. Šotkis < greitas atsigavimas < didelis efektyvumas.