Diodă Schottky - caracteristici, parametri și aplicații

Dioda este una dintre componentele de bază utilizate în mod obișnuit în proiectele de circuite electronice, poate fi întâlnită frecvent în redresoare, tăietoare, cleme și multe alte circuite utilizate în mod obișnuit. Este un dispozitiv semiconductor cu două terminale care permite curentul de curent într-o singură direcție, care este de la Anod la Catod (+ la -) și blochează fluxul de curent în direcție inversă, adică, Catod la Anod. Motivul din spatele ei că are aprox. Rezistență zero în direcția înainte, în timp ce rezistența infinită în direcția inversă. Există multe tipuri de diode, fiecare cu proprietatea și aplicațiile sale unice. Am aflat deja despre diodele Zener și funcționarea acestuia, în acest articol vom afla despre un alt tip interesant de diodă numită dioda Schottky și cum poate fi utilizată în proiectele noastre de circuite.

Dioda Schottky (Numită după fizicianul german Walter H. Schottky) este un alt tip de diodă semiconductoare, dar în loc să aibă o joncțiune PN, dioda Schottky are o joncțiune metal-semiconductoare și care reduce capacitatea și crește viteza de comutare a diodei Schottky, iar aceasta o face diferită de alte diode. Dioda Schottky are, de asemenea, alte nume, cum ar fi dioda de barieră de suprafață, dioda de barieră Schottky, purtător fierbinte sau diodă cu electroni la cald.

Simbolul diodei Schottky

Simbolul diodei Schottky se bazează pe simbolul generic al diodei, dar în loc să aibă o linie dreaptă are o structură asemănătoare cu S la capătul negativ al diodei, așa cum se arată mai jos. Acest simbol schematic poate fi ușor utilizat pentru a distinge dioda Schottky de alte diode atunci când citiți o diagramă de circuit. De-a lungul articolului vom compara dioda Schottky cu dioda obișnuită pentru o mai bună înțelegere.

Chiar și prin aspectul fizic al componentei, o diodă Schottky arată similar cu o diodă generică și uneori este dificil să faci diferența fără a citi numărul piesei de pe ea. Dar de cele mai multe ori o diodă Schottky va apărea puțin voluminoasă decât diodele obișnuite, dar nu trebuie să fie întotdeauna cazul. O imagine pin-out cu diodă Schottky este prezentată mai jos.

Ce face ca dioda Schottky să fie specială?

După cum sa discutat mai devreme, o diodă Schottky arată și funcționează foarte asemănător cu o diodă generică, dar caracteristicile unice ale diodei Schottky sunt căderea de tensiune foarte mică și viteza mare de comutare. Pentru a înțelege mai bine acest lucru, conectați o diodă Schottky și o diodă generică la un circuit identic și verificați cum funcționează.

În imaginile de mai sus, avem două circuite, unul pentru dioda Schottky și altul pentru dioda tipică de joncțiune PN. Aceste circuite vor fi utilizate pentru a diferenția căderile de tensiune din ambele diode. Deci, circuitul stâng este pentru dioda Schottky, iar cel drept este pentru o diodă tipică de joncțiune PN. Ambele diode sunt alimentate cu 5V. Când curentul este trecut de ambele diode, dioda Schottky are doar o cădere de tensiune de 0,3 volți și lasă 4,7 volți pentru sarcină, pe de altă parte, dioda tipică de joncțiune PN are o cădere de tensiune de 0,7 volți și lasă 4,3 volți pentru sarcină. Deci, dioda Schottky are o cădere de tensiune mai mică decât o diodă convențională de joncțiune PN. Cu excepția căderii de tensiune, dioda Schottky are și alte avantaje pe o diodă tipică de joncțiune PN, cum ar fi dioda Schottkyrata de comutare mai rapidă, mai puțin zgomot și o performanță mai bună decât o diodă tipică de joncțiune PN.

Dezavantaje ale diodei Schottky

Dacă dioda Schottky are o cădere de tensiune foarte mică și o viteză mare de comutare, oferind performanțe mai bune, atunci de ce avem nevoie chiar și de diode de joncțiune PN generice? De ce nu folosim pur și simplu dioda Schottky pentru toate proiectele de circuite?

Deși este adevărat că, diodele Schottky sunt mai bune decât diodele de joncțiune PN și încet, fiind mai preferată decât dioda de joncțiune PN. Două eșecuri majore pentru dioda Schottky sunt tensiunea de rupere inversă redusă și curentul de scurgere invers invers ridicat în comparație cu dioda generică. Acest lucru îl face să nu fie potrivit pentru aplicații de comutare de înaltă tensiune. De asemenea, diodele Schottky sunt comparativ mai scumpe decât diodele redresoare obișnuite.

Schottky Diode vs Rectifier Diode

O scurtă comparație între dioda PN și dioda Schottky este dată în tabelul de mai jos:

PN- Diodă de joncțiune	Dioda Schottky
Dioda de joncțiune PN este un dispozitiv bipolar înseamnă că conducerea curentă se întâmplă atât din cauza purtătorilor de încărcare minoritari, cât și majoritari.	Spre deosebire de dioda de joncțiune PN, dioda Schottky este un dispozitiv unipolar, ceea ce înseamnă că conducerea curentă are loc numai datorită purtătorilor de sarcină majoritari.
PN- Dioda de joncțiune are o joncțiune semiconductoare-semiconductoare.	În timp ce dioda Schottky are joncțiune metal-semiconductor.
PN- Dioda de joncțiune are o cădere mare de tensiune.	Dioda Schottky are o mică cădere de tensiune.
Pierderi mari la stat.	Pierderi reduse la stat.
Viteză de comutare lentă.	Viteză de comutare rapidă.
Tensiune mare de pornire (0,7 volți)	Tensiune de pornire redusă (0,2 volți)
Tensiune mare de blocare inversă	Tensiune de blocare inversă scăzută
Curent invers redus	Curent invers mare

Structura diodei Schottky

Diodele Schottky sunt construite folosind o joncțiune metal-semiconductor așa cum se arată în imaginea de mai jos. Diodele Schottky au un compus metalic pe o parte a joncțiunii și siliciu dopat pe cealaltă parte, prin urmare, dioda Schottky nu are un strat de epuizare. Datorită acestei proprietăți, diodele Schottky sunt cunoscute sub numele de dispozitive unipolare, spre deosebire de diodele tipice de joncțiune PN care sunt dispozitive bipolare.

Structura de bază a unei diode Schottky este prezentată în imaginea de mai sus. După cum puteți vedea în imagine, dioda Schottky are un compus metalic pe o parte, care poate varia de la platină la tungsten, molibden, aur etc. și un semiconductor de tip N pe cealaltă parte. Atunci când compusul metalic și semiconductorul de tip N sunt combinate, acestea creează o joncțiune metal-semiconductor. Această joncțiune este cunoscută sub numele de Bariera Schottky. Lățimea barierei Schottky depinde de tipul de metal și materiale semiconductoare care sunt utilizate la formarea joncțiunilor.

Bariera Schottky funcționează diferit în stare imparțială, orientată înainte sau inversată. În starea de polarizare directă atunci când terminalul pozitiv al bateriei este conectat la metal și terminalul negativ este conectat la semiconductor de tip n, dioda Schottky permite fluxul de curent. Dar în stare de polarizare inversă atunci când terminalul pozitiv al bateriei este conectat cu semiconductor de tip n și terminalul negativ este conectat cu metal, dioda Schottky va bloca fluxul de curent. Cu toate acestea, dacă tensiunea polarizată invers a crescut peste un anumit nivel, aceasta va sparge bariera și curentul va începe să curgă în direcție inversă, iar acest lucru poate deteriora componentele conectate la dioda Schottky.

Caracteristici ale diodei Schottky VI

O caracteristică importantă care trebuie luată în considerare la selectarea diodei este graficul Tensiune înainte (V) versus Curentul înainte (I). Graficul VI al celor mai populare diode Schottky 1N5817, 1N5818 și 1N5819 este prezentat mai jos

Caracteristicile VI ale diodei Schottky sunt foarte asemănătoare cu dioda tipică de joncțiune PN. Având o cădere de tensiune scăzută decât o diodă tipică de joncțiune PN, dioda Schottky poate consuma mai puțină tensiune decât o diodă tipică. Din graficul de mai sus, puteți vedea că 1N517 are cea mai mică cădere de tensiune înainte comparativ cu celelalte două, se poate observa, de asemenea, că căderea de tensiune crește odată cu creșterea curentului prin diodă. Chiar și pentru 1N517 la un curent maxim de 30A, căderea de tensiune peste el poate ajunge până la 2V. Prin urmare, aceste diode sunt utilizate în mod normal în aplicații cu curent redus.

Parametrii de luat în considerare la selectarea diodei Schottky

Fiecare inginer proiectant trebuie să selecteze dioda Schottky potrivită în funcție de necesitatea aplicației sale. Pentru proiectele de rectificare, vor fi necesare diode nominale de înaltă tensiune, curent mic / mediu și frecvență joasă. Pentru modele de comutare, frecvența nominală a diodei ar trebui să fie ridicată.

Unii parametri comuni și importanți pentru o diodă pe care ar trebui să îi aveți în vedere sunt enumerați mai jos:

Cadere de tensiune înainte: Tensiunea scăzută pentru a porni o diodă orientată spre înainte este căderea de tensiune directă. Acesta variază în funcție de diferite diode. Pentru dioda Schottky, de obicei, se presupune că tensiunea de pornire este de aproximativ 0,2 V.

Tensiune de rupere inversă: Cantitatea specială de tensiune de polarizare inversă după care dioda se strică și începe să conducă în direcția inversă se numește Tensiune de rupere inversă. Tensiunea de avarie inversă pentru o diodă Schottky este de aproximativ 50 de volți.

Timp de recuperare inversă: este timpul necesar pentru a comuta dioda de la starea sa de conducere înainte sau „ON” la starea inversă „OFF”. Cea mai importantă diferență între dioda tipică de joncțiune PN și dioda Schottky este timpul de recuperare inversă. Într-o diodă PN tipică, timpul de recuperare inversă poate varia de la câteva microsecunde la 100 nanosecunde. Diodele Schottky nu au un timp de recuperare, deoarece dioda Schottky nu are o regiune de epuizare la joncțiune.

Curent invers de scurgere: curentul condus de la un dispozitiv semiconductor în polarizare inversă este curent de scurgere invers. În dioda Schottky, creșterea temperaturii va crește semnificativ curentul de scurgere inversă.

Aplicații ale diodei Schottky

Diodele Schottky au multe aplicații în industria electronică datorită proprietăților lor unice. Unele dintre aplicații sunt următoarele:

1. Circuite de prindere / prindere a tensiunii

Circuitele de tuns și circuitele de strângere sunt utilizate în mod obișnuit în aplicațiile de modelare a undelor. Având o proprietate de cădere de joasă tensiune, dioda Schottky este utilă ca diodă de prindere.

2. Protecție împotriva curentului invers și a descărcării

După cum știm, dioda Schottky este numită și diodă de blocare, deoarece blochează fluxul curent în direcție inversă; poate fi folosit ca protecție împotriva descărcării. De exemplu, în lumina de urgență, o diodă Schottky este utilizată între un supercapacitor și un motor DC pentru a preveni descărcarea supercapacitorului prin motorul DC.

3. Circuite de eșantionare și păstrare

Dioda Schottky polarizată înainte nu are purtători de încărcare minoritară și, din această cauză, pot comuta mai repede decât diodele tipice de joncțiune PN. Deci, diodele Schottky sunt utilizate pentru că au un timp de tranziție mai mic de la eșantion la pasul de așteptare și acest lucru are ca rezultat un eșantion mai precis la ieșire.

4. Redresor de putere

Diodele Schottky au o densitate mare de curent, iar scăderea scăzută a tensiunii înainte înseamnă că se pierde mai puțină energie decât o diodă tipică de joncțiune PN și acest lucru face ca diodele Schottky să fie mai potrivite pentru redresoarele de putere.

Mai mult, puteți găsi implementarea practică a diodei în multe circuite, urmând linkul.