- Schottky-diodesymbol
- Hva gjør Schottky Diode spesiell?
- Ulemper ved Schottky-dioden
- Schottky-diode vs likeretterdiode
- Struktur av Schottky-diode
- Schottky Diode VI-egenskaper
- Parametere du bør vurdere når du velger Schottky-dioden
- Anvendelser av Schottky Diode
Diode er en av de grunnleggende komponentene som ofte brukes i design av elektroniske kretser. Den kan ofte finnes i likerettere, klipper, klemmer og mange andre ofte brukte kretser. Det er en to-terminal halvlederanordning som bare tillater strømmen i en retning som er fra Anode til Katode (+ til -) og blokkerer strømmen i omvendt retning, dvs. Katode til Anode. Årsaken bak at den har ca. Null motstand i fremoverretning mens uendelig motstand i omvendt retning. Det er mange typer dioder hver med sin unike egenskap og applikasjoner. Vi har allerede lært om Zener-dioder og hvordan den fungerer, i denne artikkelen vil vi lære om en annen interessant type diode kalt Schottky-diode og hvordan den kan brukes i våre kretsdesign.
Schottky-diode (oppkalt etter den tyske fysikeren Walter H. Schottky) er en annen type halvlederdiode, men i stedet for å ha et PN-kryss har Schottky-dioden et metall-halvlederkryss og som reduserer kapasitansen og øker koblingshastigheten til Schottky-dioden, og dette gjør det forskjellig fra andre dioder. Schottky-dioden har også andre navn som overflatebarrierdiode, Schottky-barrierdiode, varmbærer eller varmelektron-diode.
Schottky-diodesymbol
Symbol for Schottky-dioden er basert på generisk diodesymbol, men i stedet for å ha en rett linje har den en S-lignende struktur i den negative enden av dioden som vist nedenfor. Dette skjematiske symbolet kan enkelt brukes til å skille Schottky-dioden fra andre dioder når du leser et kretsskjema. Gjennom artikkelen vil vi sammenligne Schottky-dioden med vanlig diode for bedre forståelse.
Selv ved komponentens fysiske utseende, ser en Schottky-diode ut som en generisk diode, og ofte er det vanskelig å se forskjellen uten å lese delnummeret på den. Men de fleste ganger vil en Schottky-diode virke litt klumpete enn vanlige dioder, men trenger ikke alltid være tilfelle. Et Schottky diode pin-out- bilde er vist nedenfor.
Hva gjør Schottky Diode spesiell?
Som diskutert tidligere ser en Schottky-diode ut og fungerer veldig lik en generisk diode, men de unike egenskapene til Schottky-dioden er dens veldig lave spenningsfall og høye koblingshastighet. For å forstå dette bedre, la koble en Schottky-diode og en generisk diode til en identisk og krets og sjekk hvordan den fungerer.
På bildene ovenfor har vi to kretser en for Schottky-diode og en annen av typisk PN-kryssdiode. Disse kretsene vil bli brukt til å skille spenningsfallet i begge dioder. Så venstre krets er for Schottky-diode, og den høyre er for en typisk PN-kryssdiode. Begge dioder er drevet med 5V. Når strøm sendes fra begge dioder, har Schottky-dioden bare et 0,3 volt spenningsfall og etterlater 4,7 volt for belastningen, derimot har typisk PN-kryssdiode et spenningsfall på 0,7 volt og etterlater 4,3 volt for belastning. Så Schottky-dioden har et lavere spenningsfall enn en vanlig PN-kryssdiode. Med unntak av spenningsfallet har Schottky-dioden også noen andre fordeler på en typisk PN-kryssdiode som Schottky-dioden harraskere byttehastighet, mindre støy og bedre ytelse enn en typisk PN-kryssdiode.
Ulemper ved Schottky-dioden
Hvis Schottky-dioden har veldig lavt spenningsfall og høy byttehastighet som gir bedre ytelse, hvorfor trenger vi til og med generiske PN-koblingsdioder? Hvorfor bruker vi ikke Schottky-dioder til alle kretsdesigner?
Selv om det er sant, er Schottky-dioder bedre enn PN-kryssdioder, og det blir sakte mer foretrukket fremfor PN-kryssdiode. To store tilbakeslag for Schottky-dioden er dens lave omvendt spenning og høy omvendt lekkasjestrøm sammenlignet med generisk diode. Dette gjør at den ikke er egnet for høyspenningsbryter. Også Schottky-dioder er relativt dyrere enn vanlige likeretterdioder.
Schottky-diode vs likeretterdiode
En kort sammenligning mellom PN-diode og Schottky-diode er gitt i tabellen nedenfor:
| PN- kryssdiode | Schottky-diode |
|
|
|
| PN-kryssdiode er en bipolar enhet som betyr at strømledningen skjer på grunn av både minoritets- og majoritetsladere. | I motsetning til PN-kryssdiode, er Schottky-dioden en unipolær enhet som betyr at strømledningen bare skjer på grunn av flertallsladere. |
| PN- Junction-diode har et halvleder-halvlederkryss. | Mens Schottky-dioden har metall-halvlederkryss. |
| PN- Junction diode har stort spenningsfall. | Schottky-dioden har et lite spenningsfall. |
| Høy på statlige tap. | Lavt på statlige tap. |
| Langsom byttehastighet. | Rask byttehastighet. |
| Høy på-spenning (0,7 volt) | Lav på-spenning (0,2 volt) |
| Høy omvendt blokkeringsspenning | Lav omvendt blokkeringsspenning |
| Lav omvendt strøm | Høy omvendt strøm |
Struktur av Schottky-diode
Schottky-dioder er konstruert ved hjelp av et metall-halvlederkryss som vist på bildet nedenfor. Schottky-dioder har en metallforbindelse på den ene siden av krysset og dopet silisium på den andre siden, derfor har Schottky-dioden ikke et utarmingslag. På grunn av denne egenskapen er Schottky-dioder kjent som unipolære enheter, i motsetning til typiske PN-kryssdioder som er bipolare enheter.
Den grunnleggende strukturen til en Schottky-diode er vist i bildet ovenfor. Som du kan se på bildet, har Schottky-dioden en metallforbindelse på den ene siden som kan variere fra platina til wolfram, molybden, gull, etc. og en N-type halvleder på den andre siden. Når metallforbindelsen og N-typen halvleder kombineres, lager de et metall-halvlederkryss. Dette krysset er kjent som Schottky Barrier. Bredden på Schottky-barrieren avhenger av typen metall og halvledermaterialer som brukes i kryssdannelse.
Schottky Barrier fungerer annerledes i upartisk, fremadrettet eller omvendt partisk tilstand. I forspent tilstand når batteriets positive terminal er koblet til metall og negativ terminal er koblet til n-type halvleder, tillater Schottky-dioden strømmen. Men i omvendt forspenningstilstand når den positive terminalen på batteriet er koblet til n-type halvleder og negativ terminal er koblet til metall, vil Schottky-dioden blokkere strømmen. Imidlertid, hvis den reverserte forspente spenningen økte over et bestemt nivå, vil den bryte barrieren, og strømmen vil begynne å strømme i omvendt retning, og dette kan skade komponentene som er koblet til Schottky-dioden.
Schottky Diode VI-egenskaper
En viktig egenskap som skal tas i betraktning når du velger din diode, er grafikken for fremoverspenning (V) versus fremoverstrøm (I). VI-grafen over de mest populære Schottky-diodene 1N5817, 1N5818 og 1N5819 er vist nedenfor
VI-egenskapene til Schottky-diode er veldig lik typiske PN-kryssdioder. Å ha et lavt spenningsfall enn en typisk PN-kryssdiode gjør at Schottky-dioden kan forbruke mindre spenning enn en typisk diode. Fra grafen ovenfor kan du se at 1N517 har minst spenningsfall fremover sammenlignet med de to andre, det kan også bemerkes at spenningsfallet øker når strømmen gjennom dioden øker. Selv for 1N517 med en maksimal strøm på 30A kan spenningsfallet over den nå så høyt som 2V. Derfor brukes disse dioder normalt i applikasjoner med lav strøm.
Parametere du bør vurdere når du velger Schottky-dioden
Hver designingeniør må velge riktig Schottky-diode i henhold til behovet for applikasjonen. For korrigeringskonstruksjoner kreves dioder med høy spenning, lav / middels strøm og lavfrekvent karakter. For å bytte design skal frekvensen til dioden være høy.
Noen vanlige og viktige parametere for en diode som du bør huske på er listet opp nedenfor:
Fremover spenningsfall: Spenningen som tappes for å slå på en forspent diode er spenningsfall fremover. Det varierer i henhold til forskjellige dioder. For Schottky-diode antas at innkoblingsspenningen vanligvis er rundt 0,2 V.
Omvendt sammenbruddsspenning: Den spesielle mengden omvendt forspenning som dioden brytes etter og begynner å lede i motsatt retning kalles omvendt sammenbruddsspenning. Omvendt sammenbruddsspenning for en Schottky-diode er rundt 50 volt.
Omvendt gjenopprettingstid: Det er tiden det tar å bytte dioden fra sin fremoverledende eller 'PÅ' tilstand til den motsatte 'AV' tilstanden. Den viktigste forskjellen mellom den typiske PN-kryssdioden og Schottky-dioden er omvendt gjenopprettingstid. I en typisk PN-kryssdiode kan omvendt gjenopprettingstid variere fra flere mikrosekunder til 100 nanosekunder. Schottky-dioder har ikke gjenopprettingstid, fordi Schottky-dioder ikke har en uttømmingsregion i krysset.
Omvendt lekkasjestrøm: Strøm ledet fra en halvlederanordning i omvendt forspenning er omvendt lekkasjestrøm. I Schottky-dioden vil temperaturøkning øke den omvendte lekkasjestrømmen betydelig.
Anvendelser av Schottky Diode
Schottky-dioder har mange applikasjoner i elektronikkindustrien på grunn av deres unike egenskaper. Noen av søknadene er som følger:
1. Spenningsklemmer / klippekretser
Clipper-kretser og klemmekretser brukes ofte i bølgeformingsapplikasjoner. Å ha en lavspenningsfallegenskap gjør Schottky-dioden nyttig som en klemmediode.
2. Omvendt strøm og utladningsbeskyttelse
Som vi vet kalles Schottky-dioden også som blokkeringsdiode fordi den blokkerer strømmen i omvendt retning; den kan brukes som utslippsbeskyttelse. For eksempel i nødlys, brukes en Schottky-diode mellom en superkondensator og DC-motor for å forhindre at superkondensatoren strømmer ut gjennom DC-motoren.
3. Prøve-og-hold kretser
Fremover forutinntatt Schottky-diode har ingen ladningsbærere for minoriteter, og på grunn av dette kan de bytte raskere enn de typiske PN-kryssdioder. Så Schottky-dioder brukes i fordi de har lavere overgangstid fra prøven til holdetrinnet, og dette resulterer i en mer nøyaktig prøve ved utgangen.
4. Strøm likeretter
Schottky-dioder har høy strømtetthet, og lavt spenningsfall fremover betyr at mindre strøm blir bortkastet enn en typisk PN-koblingsdiode, og dette gjør Schottky-dioder mer egnet for strøm likerettere.
Videre kan du finne praktisk implementering av diode i mange kretser ved å følge lenken.