Краткое сравнение между PN-диодом и диодом Шоттки приведено в таблице ниже: Диод Шоттки Диод с PN-переходом представляет собой биполярное устройство . означает, что проводимость тока происходит за счет как неосновных, так и основных носителей заряда. В отличие от диода с PN-переходом, диод Шоттки является однополярным устройством. означает, что проводимость тока происходит только за счет основных носителей заряда. PN-переход Диод имеет переход полупроводник-полупроводник.

Диоды Шоттки сконструированы с использованием перехода металл-полупроводник , как показано на рисунке ниже. Диоды Шоттки имеют металлическое соединение с одной стороны перехода и легированный кремний с другой стороны, поэтому диод Шоттки не имеет слоя истощения . Из-за этого свойства диоды Шоттки известны как униполярные устройства, в отличие от типичных диодов с PN-переходом, которые являются биполярными устройствами.

Базовая структура диода Шоттки показана на изображении выше. Как вы можете видеть на изображении, диод Шоттки имеет металлическое соединение с одной стороны, которое может варьироваться от платины до вольфрама, молибдена, золота и т. д., и полупроводник N-типа с другой стороны. Когда соединение металла и полупроводник N-типа объединяются, они создают переход металл-полупроводник. Этот перекресток известен как Барьер Шоттки . Ширина барьера Шоттки зависит от типа металлических и полупроводниковых материалов, которые используются при формировании перехода.

Барьер Шоттки работает по-разному в несмещенном, прямом или обратном смещении. В состоянии прямого смещения , когда положительная клемма батареи подключена к металлу, а отрицательная клемма подключена к полупроводнику n-типа, диод Шоттки пропускает ток. Но в состоянии обратного смещения , когда положительный вывод батареи соединен с полупроводником n-типа, а отрицательный вывод соединен с металлом, диод Шоттки блокирует ток. Однако, если напряжение обратного смещения превысит определенный уровень, оно будет сломает барьер , и ток начнет течь в обратном направлении, что может привести к повреждению компонентов, подключенных к диоду Шоттки.

Одной из важных характеристик, которую необходимо учитывать при выборе диода, является зависимость прямого напряжения (В) от прямого тока (I). График VI наиболее популярных диодов Шоттки 1N5817, 1N5818 и 1N5819 показан ниже

ВАХ диода Шоттки очень похожи на типичный диод с PN-переходом. Низкое падение напряжения по сравнению с обычным диодом с PN-переходом позволяет диоду Шоттки потреблять меньшее напряжение, чем обычный диод. Из приведенного выше графика видно, что 1N517 имеет наименьшее прямое падение напряжения по сравнению с двумя другими, также можно отметить, что падение напряжения увеличивается по мере увеличения тока через диод. Даже для 1N517 при максимальном токе 30А падение напряжения на нем может достигать 2В. Следовательно, эти диоды обычно используются в слаботочных приложениях.

Каждый инженер-конструктор должен выбрать правильный диод Шоттки в соответствии с потребностями своего применения. Для конструкций выпрямления потребуются высоковольтные, мало/среднеточные и низкочастотные диоды. Для коммутационных конструкций номинальная частота диода должна быть высокой.

Некоторые общие и важные параметры диода, которые следует учитывать, перечислены ниже:

Прямое падение напряжения: Падение напряжения для включения диода с прямым смещением является прямым падением напряжения. Он варьируется в зависимости от различных диодов. Для диода Шоттки обычно предполагается, что напряжение включения составляет около 0,2 В.

Напряжение обратного пробоя: Определенная величина напряжения обратного смещения, после которого диод пробивает и начинает проводить ток в обратном направлении, называется обратным напряжением пробоя. . Обратное напряжение пробоя для диода Шоттки составляет около 50 вольт.

Время обратного восстановления: Это время, затрачиваемое на переключение диода из его прямого хода или состояния «ВКЛ» в обратное состояние «ВЫКЛ». Наиболее важное различие между типичным диодом с PN-переходом и диодом Шоттки заключается во времени обратного восстановления. В типичном диоде с PN-переходом время обратного восстановления может варьироваться от нескольких микросекунд до 100 наносекунд. У диодов Шоттки нет времени восстановления, потому что диод Шоттки не имеет области обеднения на переходе.

Обратный ток утечки: Ток, проходящий от полупроводникового устройства при обратном смещении, является обратным током утечки. В диоде Шоттки повышение температуры значительно увеличивает обратный ток утечки.

Благодаря своим уникальным свойствам диоды Шоттки нашли широкое применение в электронной промышленности. Ниже приведены некоторые области применения:

1. Цепи ограничения/ограничения напряжения

Цепи ограничителя и ограничители обычно используются в приложениях формирования волны. Благодаря низкому падению напряжения диод Шоттки можно использовать в качестве фиксирующего диода.

2. Защита от обратного тока и разряда

Как мы знаем, диод Шоттки также называют блокирующим диодом , потому что он блокирует ток в обратном направлении; его можно использовать в качестве защиты от разряда. Например, в Аварийная вспышка, Между суперконденсатором и двигателем постоянного тока используется диод Шоттки для предотвращения разряда суперконденсатора через двигатель постоянного тока.

3. Схемы выборки и хранения

Прямосмещенные диоды Шоттки не имеют неосновных носителей заряда, благодаря чему они могут переключаться быстрее, чем обычные диоды с PN-переходом. Таким образом, диоды Шоттки используются, потому что они имеют меньшее время перехода от выборки к шагу удержания, и это приводит к более точной выборке на выходе.

4. Силовой выпрямитель

Диоды Шоттки имеют высокую плотность тока, а низкое прямое падение напряжения означает, что теряется меньше энергии, чем у обычных диодов с PN-переходом, и это делает диоды Шоттки более подходящими для силовых выпрямителей.         

Далее по ссылке вы можете найти практическое применение диода во многих схемах.

Общие сведения о характеристиках диода Шоттки » Примечания по электронике

Хотя диоды Шоттки имеют много общих параметров с диодами других форм, их характеристики отличаются, как и некоторые характеристики и параметры.

Диод с барьером Шоттки Учебное пособие Включает:
Диод с барьером Шоттки Диодная технология Шоттки Характеристики диода Шоттки Диодный выпрямитель Шоттки Диод Шоттки из карбида кремния

Другие диоды: Типы диодов

Хотя диод Шоттки имеет много общих характеристик с более традиционными формами полупроводниковых диодов, он все же имеет некоторые существенные отличия, и именно по этим причинам эта форма диода используется во многих стандартных электронных схемах, радиочастотных конструкциях. и во многих конструкциях цепей питания.

Понимание технических характеристик и параметров диодов Шоттки помогает использовать их наиболее эффективным образом в любых схемах, в которых они могут использоваться.

Выбор правильного электронного компонента для любой конкретной ситуации является ключом к работе всей схемы, поэтому очень важно хорошо понимать все спецификации и их значение.

Основные характеристики диода Шоттки

Диод Шоттки представляет собой устройство с основными носителями, т. е. электронами в материале N-типа. Как правило, диоды Шоттки также изготавливаются с использованием материала N-типа.

Это дает ему значительное преимущество с точки зрения скорости, поскольку он не зависит от рекомбинации дырок или электронов, когда они входят в область противоположного типа, как в случае обычного диода.

В дополнение к этому, электроны более подвижны, чем дырки, а поскольку большинство диодов Шоттки изготавливаются с использованием полупроводникового материала N-типа, это еще больше увеличивает подвижность.

Кроме того, делая устройства небольшими, нормальные постоянные времени RC-типа могут быть уменьшены, что делает эти диоды на порядок быстрее, чем обычные PN-диоды. Этот фактор является основной причиной, по которой они так популярны в радиочастотных приложениях, а также во многих других силовых приложениях, где важна скорость переключения, например. в импульсных источниках питания.

Диод Шоттки также имеет гораздо более высокую плотность тока, чем обычный PN-переход. Это означает, что прямое падение напряжения намного ниже. Это делает диод идеальным для использования в приложениях выпрямления энергии.

Основным недостатком диода Шоттки является уровень его обратного пробоя, который значительно ниже, чем у PN-диода.

Еще одним недостатком является относительно высокий уровень обратного тока. Для многих применений это может не быть проблемой, но это фактор, на который стоит обратить внимание при использовании его в более требовательных приложениях.

Общая ВАХ показана ниже. Видно, что диод Шоттки имеет типичную прямую характеристику полупроводникового диода, но с гораздо более низким напряжением включения. При высоких уровнях тока он выравнивается и ограничивается последовательным сопротивлением или максимальным уровнем подачи тока. В обратном направлении пробой происходит выше определенного уровня. Механизм аналогичен ударно-ионизационному пробою в PN-переходе.

Диод Шоттки ВАХ

ВАХ обычно показана ниже. В прямом направлении ток растет экспоненциально, имея колено или напряжение включения около 0,2 В. В обратном направлении уровень обратного тока выше, чем при использовании более обычного диода с PN-переходом.

Кроме того, обратное напряжение пробоя также обычно ниже, чем у эквивалентного кремниевого диода с PN-переходом.

Использование защитного кольца, входящего в состав некоторых диодов Шоттки, улучшает их характеристики как в прямом, так и в обратном направлении.

Основным преимуществом включения защитного кольца в конструкцию является улучшение характеристики обратного пробоя. Между ними существует разница в напряжении пробоя примерно 4:1. Некоторые слабосигнальные диоды без защитного кольца могут иметь обратный пробой только от 5 до 10 В. Хотя это может быть приемлемо для некоторых приложений с низким уровнем сигнала, это не идеально для большинства ситуаций.

Существует несколько ключевых характеристик диода Шоттки, которые необходимо понимать при использовании этих диодов — они сильно отличаются от характеристик обычного диода с PN-переходом.

Хотя диод Шоттки обладает многими нормальными параметрами и характеристиками полупроводниковых диодов, некоторые из них немного отличаются, и при использовании этих электронных компонентов в схемотехнике необходимо знать о них.

Технические характеристики этих диодов, как и любых других компонентов электроники, обычно доступны на веб-сайте производителя. Дистрибьюторы электронных компонентов также часто имеют подробную информацию о спецификациях компонентов.

Также следует отметить, что для компонентов, которые могут быть получены от нескольких производителей, характеристики могут незначительно различаться у разных производителей. Для любых критических параметров целесообразно использовать фактические данные производителя, чей продукт используется.

Кроме того, если для определенного электронного компонента используется второй источник, чтобы увеличить шансы на долгосрочную доступность, необходимо тщательно проверить параметры спецификаций обоих производителей, чтобы убедиться, что они соответствуют требованиям для конкретной конструкции электронной схемы.

Спецификация прямого падения напряжения

Ввиду низкого падения прямого напряжения на диоде этот параметр вызывает особое беспокойство. Как видно из ВАХ диода Шоттки, напряжение на диоде изменяется в зависимости от протекающего тока.

Соответственно, любая приведенная спецификация обеспечивает прямое падение напряжения для данного тока. Обычно предполагается, что напряжение включения составляет около 0,2 В.

Обратный пробой

не имеют такого высокого напряжения пробоя, как стандартные полупроводниковые диоды с PN-переходом. Цифры, относящиеся к этому, включают максимальное пиковое обратное напряжение, максимальное запирающее напряжение постоянного тока и другие аналогичные названия параметров.

При превышении этих значений существует вероятность обратного пробоя диода и его необратимого повреждения. Следует отметить, что среднеквадратичное значение для любого напряжения будет в 1/√2 раза больше постоянного значения. Следует также помнить, что пиковое значение, испытываемое диодом от любых переходных пиков, также следует помнить, поскольку даже короткие пики вызовут повреждение, если они превысят спецификацию пикового обратного напряжения для конкретного электронного компонента.

Верхний предел обратного пробоя невелик по сравнению с обычными диодами с PN-переходом. Максимальные значения, даже для выпрямительных диодов Шоттки, используемых в источниках питания и аналогичных электронных схемах, могут достигать только около 100 В.

редко превышают это значение, потому что устройства, которые будут работать выше этого значения, даже в умеренных количествах, будут иметь прямое напряжение, равное или превышающее эквивалентные выпрямители с PN-переходом.

Емкость

Параметр емкости имеет большое значение для разработки ВЧ-приложений с малым сигналом, поскольку даже малые значения емкости могут оказать существенное влияние на характеристики схемы.

Обычно площадь перехода диодов Шоттки мала, и поэтому емкость невелика. Типичные значения в несколько пикофарад являются нормальными.

Поскольку емкость зависит от областей истощения и т. д., емкость должна быть указана при заданном напряжении.

Время обратного восстановления

Этот параметр важен, когда диод используется в коммутационном приложении. Это время, необходимое для переключения диода из состояния прямой проводимости или состояния «ВКЛ» в обратное состояние «ВЫКЛ».

Плата за это время называется «обратной рекуперацией». Время для этого параметра для диода Шоттки обычно измеряется в наносекундах, нс. Некоторые экспонаты показывают время 100 пс.

На самом деле то небольшое время восстановления, которое требуется, в основном возникает из-за емкости, а не из-за рекомбинации основных носителей. В результате возникает очень небольшое превышение обратного тока при переключении из состояния прямой проводимости в состояние блокировки обратного направления.

Именно впечатляющее время обратного восстановления для этих электронных компонентов привело к их использованию в знаменитой серии логических интегральных схем Шоттки с низким энергопотреблением. Эти интегральные схемы 74LSxx использовались в течение многих лет и предлагали улучшенное время переключения по сравнению со стандартной серией 74xx и при более низком уровне мощности.

Обратный ток утечки:

Параметр обратной утечки может быть проблемой для диодов Шоттки. Установлено, что повышение температуры значительно увеличивает параметр обратного тока утечки.

Обычно при повышении температуры диодного перехода на каждые 25°C происходит увеличение обратного тока на порядок при том же уровне обратного смещения.

Рабочая температура:

Максимальная рабочая температура соединения, Tj, обычно ограничена диапазоном от 125 до 175°C. Это меньше, чем можно использовать с обычными кремниевыми полупроводниковыми диодами.

Следует позаботиться о том, чтобы теплоотвод силовых диодов не позволял превысить это значение, иначе надежность может быть поставлена ​​под угрозу.

Распределитель источников или электронных компонентов

При выборе конкретного компонента для новой конструкции электроники следует помнить, что одним из основных параметров является получение электронных компонентов.

Поскольку большинство компонентов в наши дни приобретаются через дистрибьюторов электронных компонентов, всегда стоит проверить наличие на данный момент, а также получить некоторое представление о том, будут ли компоненты доступны в долгосрочной перспективе.

К счастью, для большинства дискретных электронных компонентов, как правило, доступны несколько источников, но всегда разумно проверять вероятную доступность для будущего производства, а также для долгосрочного обслуживания. Дистрибьюторы электронных компонентов, скорее всего, смогут проконсультировать по этому поводу, хотя гарантий, очевидно, быть не может.

Обзор характеристик диода Шоттки

Диод Шоттки используется во многих приложениях из-за его характеристик, которые заметно отличаются от некоторых аспектов более широко используемого стандартного диода с PN-переходом.

Сравнение диодов Шоттки и диодов PN
Характеристика	Диод Шоттки	PN-переходной диод
Механизм прямого тока	Транспорт большинства авианосцев.	За счет диффузионных токов, т.е. переноса неосновных носителей.
Обратный ток	Результаты большинства операторов связи, преодолевших барьер. Это меньше зависит от температуры, чем для стандартного соединения PN.	Результат диффузии неосновных носителей через обедненный слой. Имеет сильную зависимость от температуры.
Напряжение включения	Маленький – около 0,2 В.	Сравнительно большой – около 0,7 В.
Скорость переключения	Быстрый – в результате использования основных несущих, поскольку рекомбинация не требуется.	Ограничено временем рекомбинации введенных неосновных носителей.

Пример спецификации диода Шоттки

Чтобы дать некоторое представление о характеристиках, ожидаемых от диодов Шоттки, ниже приведены несколько реальных примеров. Они суммируют основные технические характеристики, чтобы дать представление об их производительности.

1N5828 Силовой выпрямительный диод с барьером Шоттки

Этот диод описывается как диод Шоттки, шпильки, т.е. для выпрямления мощности. Это дает представление о том, как работает мощный диод Шоттки.

1N5711 Переключающий диод с барьером Шоттки

Этот диод описывается как сверхбыстродействующий диод с высокой степенью обратного пробоя, низким прямым падением напряжения и защитным кольцом для защиты перехода.

Несмотря на то, что приведенные здесь примеры дают довольно типичную характеристику обратного напряжения 40 В, максимальное значение, которое обычно можно получить, составляет около 100 В.

Следует отметить, что, несмотря на то, что эти цифры приведены в качестве примеров цифр, которые можно ожидать для типичных диодов Шоттки, цифры даже для данного номера устройства также будут немного различаться у разных производителей.

широко используются во многих общих электронных схемах, радиочастотных конструкциях и схемах электропитания. Эти электронные компоненты очень полезны из-за их низкого напряжения включения, низкой емкости и быстрого времени обратного восстановления.

Компоненты доступны в стандартных корпусах с выводами, а также во многих корпусах для поверхностного монтажа для приложений с низким энергопотреблением. Для приложений электропитания они доступны в версиях, которые можно прикрепить болтами к радиаторам, чтобы обеспечить отвод более высоких уровней тепла.

Эти электронные компоненты широко доступны, и не должно возникнуть проблем с их приобретением у любого дистрибьютора электронных компонентов. Тем не менее, когда возникает общая нехватка компонентов, эти компоненты будут подвержены обычным задержкам, проявляющимся в целом ряде компонентов.