Δίοδος Schottky: τι είναι και τι το ιδιαίτερο έχει

El δίοδος Schottky είναι ένα άλλο από τα ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΑ ΕΞΑΡΤΗΜΑΤΑ πιο ενδιαφέρον για ηλεκτρονικά έργα. Ένας πολύ ιδιαίτερος τύπος διόδου που έχει κάποιες ιδιαιτερότητες που την καθιστούν μοναδική και πρακτική για ορισμένες εφαρμογές. Λόγω των υψηλών ταχυτήτων μεταγωγής του, χρησιμοποιείται επίσης ευρέως σε λογικά IC TTL.

Σε αυτόν τον οδηγό θα το κάνετε ξέρετε τι είναι τη δίοδο Schottky, ποιος την επινόησε, τις ιδιότητές της, τις εφαρμογές, πού μπορείτε να την αγοράσετε κ.λπ.

Τι είναι μια δίοδος;

Un δίοδος ημιαγωγών Είναι ένα ηλεκτρονικό εξάρτημα με 2 ακροδέκτες που επιτρέπει την κυκλοφορία ηλεκτρικού ρεύματος μέσα από αυτό, αλλά μόνο προς τη μία κατεύθυνση, εμποδίζοντας τη διέλευση προς την άλλη. Αυτές οι ιδιότητες τα καθιστούν πολύ χρήσιμα για διάφορες εφαρμογές, όπως τροφοδοτικά. Μπορεί επίσης να χρησιμοποιηθεί για έλεγχο.

εκεί διάφοροι τύποι διόδων, όπως:

• Δίοδος χιονοστιβάδας ή TVS, τα οποία διεξάγονται προς την αντίθετη κατεύθυνση όταν η αντίστροφη τάση υπερβαίνει την τάση διάσπασης.
• Δίοδος LED, ικανό να εκπέμπει φως διαφορετικών χρωμάτων ανάλογα με τη σύνθεση. Αυτό συμβαίνει όταν οι φορείς φορτίου περνούν τη διασταύρωση και εκπέμπουν φωτόνια.
• δίοδος εφέ σήραγγας ή Esaki, που επιτρέπει την ενίσχυση των σημάτων και τη λειτουργία σε πολύ υψηλές ταχύτητες. Μπορούν να χρησιμοποιηθούν σε περιβάλλοντα με πολύ χαμηλές θερμοκρασίες, υψηλά μαγνητικά πεδία και υψηλή ακτινοβολία λόγω υψηλής συγκέντρωσης φορτίου.
• Δίοδος Gunn, παρόμοια με αυτά της σήραγγας και που παράγουν αρνητική αντίσταση.
• δίοδος λέιζερ, παρόμοιο με το LED, αλλά μπορεί να εκπέμπει ακτίνα λέιζερ.
• θερμική δίοδος, μπορεί να χρησιμεύσει ως αισθητήρας θερμοκρασίας, αφού ανάλογα με αυτό, η τάση ποικίλλει.
• Φωτοδιόδους, προσαρτημένο σε φορείς οπτικού φορτίου, δηλαδή ευαίσθητο στο φως. Μπορούν επίσης να χρησιμοποιηθούν ως αισθητήρες φωτός.
• Δίοδος PIN, είναι σαν κανονική διασταύρωση, αλλά με κεντρικό τμήμα χωρίς πρόσμιξη. Δηλαδή, ένα εγγενές στρώμα μεταξύ P και N. Χρησιμοποιούνται ως διακόπτες υψηλής συχνότητας, εξασθενητές ή ανιχνευτές ιονίζουσας ακτινοβολίας.
• Δίοδος Schottky, αυτή η δίοδος είναι αυτή που μας ενδιαφέρει για αυτό το άρθρο, είναι μια μεταλλική δίοδος επαφής που έχει πολύ χαμηλότερη τάση διάσπασης από το PN.
• σταθεροποιητής ή μπροστινή δίοδος αναφοράς, ικανή να είναι εξαιρετικά σταθερή σε τάση προς τα εμπρός.
• Βαρίκαπ, μια δίοδο μεταβλητής χωρητικότητας.

Τι είναι μια δίοδος Schottky;

El Η δίοδος Schottky πήρε το όνομά της από τον Γερμανό φυσικό Walter Hermann Schottky., δεδομένου ότι δημιουργεί ένα φράγμα Schottky (σύνδεσμος μετάλλου-ημιαγωγού ή MS) αντί να χρησιμοποιεί μια συμβατική διασταύρωση ημιαγωγών. Για το λόγο αυτό, σε ορισμένα σημεία θα το βρείτε με την ονομασία Schottky barrier diode ή επιφανειακή δίοδος φραγμού.

Χάρη σε αυτή την ένωση, αυτή η δίοδος έχει ένα χαμηλότερη πτώση τάσης προς τα εμπρός από τη δίοδο PN, και μπορεί να χρησιμοποιηθεί σε εφαρμογές ραδιοσυχνοτήτων (RF) και μεταγωγής υψηλής ταχύτητας. Επίσης, μια άλλη διαφορά με τη δίοδο διασταύρωσης πυριτίου PN είναι ότι έχει τυπική τάση προς τα εμπρός από 0.6 έως 0.75 V, ενώ η Schottky είναι 0.15 έως 0.45 V. Αυτή η χαμηλότερη ανάγκη για τάση είναι αυτό που τα κάνει να αλλάζουν πιο γρήγορα.

Επιστροφή στο θέμα του το σωματείο MS, το μέταλλο είναι συνήθως βολφράμιο, χρώμιο, πλατίνα, μολυβδαίνιο, μερικά πυριτικά (πολύ κοινά επειδή είναι φθηνά, άφθονα και έχουν καλή αγωγιμότητα) ή επίσης χρυσός, ενώ ο ημιαγωγός είναι συνήθως ντοπαρισμένο πυρίτιο τύπου Ν, αν και υπάρχουν και άλλα ενώσεις ημιαγωγών. Η μεταλλική πλευρά είναι η άνοδος, ενώ η πλευρά του ημιαγωγού αντιστοιχεί στην κάθοδο.

Η δίοδος Schottky στερείται στρώμα εξάντλησης, και ταξινομείται ως μονοπολική συσκευή ημιαγωγών, αντί για διπολικά όπως τα PN. Επίσης, το ρεύμα θα είναι το αποτέλεσμα της πλειονότητας των φορέων (ηλεκτρονίων) που παρασύρονται μέσω της διόδου, και καθώς δεν υπάρχει ζώνη P, δεν υπάρχουν φορείς μειοψηφίας (οπές) και όταν πολωθεί αντίστροφα, η αγωγιμότητα της διόδου θα σταματήσει σχεδόν αμέσως. στραγγαλίζοντας τη ροή του ρεύματος.

Λειτουργία διόδου Schottky

Ως προς Λειτουργία διόδου Schottky, μπορεί να δράσει με διάφορους τρόπους ανάλογα με την πόλωση:

• όχι πολωμένο: Χωρίς προκατάληψη, η ένωση MS (που είναι ημιαγωγός τύπου Ν), τα ηλεκτρόνια της ζώνης αγωγιμότητας ή τα ελεύθερα ηλεκτρόνια μετακινούνται από τον ημιαγωγό στο μέταλλο για να δημιουργήσουν μια κατάσταση ισορροπίας. Όπως γνωρίζετε, όταν ένα ουδέτερο άτομο αποκτά ένα ηλεκτρόνιο γίνεται αρνητικό ιόν και όταν το χάνει γίνεται θετικό ιόν. Αυτό θα κάνει τα άτομα μετάλλου να γίνουν αρνητικά ιόντα και αυτά στην πλευρά του ημιαγωγού σε θετικά, ενεργώντας ως περιοχές εξάντλησης. Δεδομένου ότι το μέταλλο έχει πολλά ελεύθερα ηλεκτρόνια, το πλάτος στο οποίο κινούνται τα ηλεκτρόνια είναι αμελητέο σε σύγκριση με το πλάτος εντός της ζώνης τύπου Ν. Αυτό έχει ως αποτέλεσμα το ενσωματωμένο δυναμικό (τάση) να βρίσκεται κυρίως στη ζώνη Ν. Η τάση θα ήταν το εμπόδιο που συναντούν τα ηλεκτρόνια στη ζώνη αγωγιμότητας του ημιαγωγού όταν προσπαθούν να περάσουν στη μεταλλική πλευρά (μόνο ένας μικρός αριθμός ηλεκτρονίων ρέει από το S στο M). Για να ξεπεραστεί αυτό το εμπόδιο, τα ελεύθερα ηλεκτρόνια χρειάζονται ενέργεια μεγαλύτερη από την ενσωματωμένη τάση ή δεν θα υπάρχει ρεύμα.
• Άμεση πόλωση: Όταν ο θετικός ακροδέκτης της πηγής ρεύματος είναι συνδεδεμένος στον μεταλλικό ακροδέκτη (άνοδος) και ο αρνητικός ακροδέκτης στον ημιαγωγό τύπου Ν (κάθοδος), η δίοδος Schottky έχει πόλωση προς τα εμπρός. Αυτό δημιουργεί έναν μεγάλο αριθμό ελεύθερων ηλεκτρονίων στα M ̓ και S, αλλά δεν μπορούν να διασταυρωθούν εκτός εάν η εφαρμοζόμενη τάση υπερβαίνει τα 0.2v, για να ξεπεραστεί αυτό το εμπόδιο (ολοκληρωμένη τάση). Δηλαδή το ρεύμα ρέει.
• Αντίστροφη πόλωση: Σε αυτήν την περίπτωση, ο αρνητικός ακροδέκτης του τροφοδοτικού θα συνδεθεί στη μεταλλική πλευρά (άνοδος) και ο θετικός στον ημιαγωγό τύπου Ν (κάθοδος). Σε αυτή την περίπτωση, το πλάτος της περιοχής εξάντλησης αυξάνεται και η ροή του ρεύματος διακόπτεται. Ωστόσο, δεν διακόπτεται όλο το ρεύμα, καθώς υπάρχει μια μικρή ροή ρεύματος διαρροής λόγω των θερμικά διεγερμένων ηλεκτρονίων στο μέταλλο. Εάν αυξηθεί η τάση αντίστροφης πόλωσης, το ηλεκτρικό ρεύμα θα αυξηθεί σταδιακά λόγω της αποδυνάμωσης του φράγματος. Και αν φτάσει σε μια ορισμένη τιμή, εμφανίζεται μια ξαφνική αύξηση του ηλεκτρικού ρεύματος, σπάζοντας την περιοχή εξάντλησης και καταστρέφοντας μόνιμα τη δίοδο Schottky.

Πλεονεκτήματα και μειονεκτήματα της διόδου Schottky

Ως συνήθως με οποιαδήποτε συσκευή ή σύστημα, το έχετε πάντα τα πλεονεκτήματα και τα μειονεκτήματά του. Στην περίπτωση της διόδου Schottky είναι:

Πλεονεκτήματα διόδου Schottky

• Χαμηλή χωρητικότητα διασταύρωσης: Σε μια δίοδο PN η περιοχή εξάντλησης σχηματίζεται από αποθηκευμένα φορτία και υπάρχει χωρητικότητα. Στη δίοδο Schottky αυτές οι χρεώσεις είναι αμελητέες.
• Γρήγορος αντίστροφος χρόνος αποκατάστασης: είναι ο χρόνος που χρειάζεται η δίοδος για να περάσει από ON (αγώγιμη) σε OFF (μη αγώγιμη), δηλαδή η ταχύτητα μεταγωγής. Αυτό σχετίζεται με τα παραπάνω, αφού για να περάσει από τη μια κατάσταση στην άλλη πρέπει να εκφορτιστούν ή να εξαλειφθούν τα φορτία που είναι αποθηκευμένα στην περιοχή εξάντλησης, καθώς είναι χαμηλά στο Schottky, θα περάσει από τη μια φάση στην άλλη πιο γρήγορα. .
• υψηλή πυκνότητα ρεύματος: μια άλλη συνέπεια των παραπάνω είναι ότι μια μικρή τάση είναι αρκετή για να παραχθεί μεγάλο ρεύμα γιατί η ζώνη εξάντλησης είναι σχεδόν αμελητέα.
• Χαμηλή πτώση τάσης προς τα εμπρός ή χαμηλή τάση ανάφλεξης: Είναι χαμηλό σε σύγκριση με την κοινή δίοδο σύνδεσης PN, είναι συνήθως 0.2v έως 0.3v, ενώ τα PN είναι συνήθως γύρω στα 0.6 ή 0.7v. Δηλαδή, απαιτείται λιγότερη τάση για να δημιουργηθεί ροή ρεύματος.
• Υψηλής απόδοσης: σε σχέση με τα παραπάνω, και αυτό συνεπάγεται επίσης μικρότερη απαγωγή θερμότητας σε κυκλώματα υψηλής ισχύος.
• Κατάλληλο για υψηλές συχνότητες: Όντας γρήγοροι, μπορούν να λειτουργήσουν καλά σε εφαρμογές ραδιοσυχνοτήτων.
• Λιγότερος θόρυβος: Η δίοδος Schottky παράγει λιγότερο ανεπιθύμητο θόρυβο από τις συμβατικές δίοδοι.

Μειονεκτήματα διόδου Schottky

Σε σύγκριση με άλλες διπολικές διόδους, η δίοδος Schottky έχει μόνο ένα αξιοσημείωτο μειονέκτημα:

• Υψηλό αντίστροφο ρεύμα κορεσμού: παράγει ένα αντίστροφο ρεύμα κορεσμού μεγαλύτερο από ένα PN.

Διαφορές με δίοδο σύνδεσης PN

Για περισσότερες πληροφορίες σχετικά με το τι μπορεί να συνεισφέρει μια δίοδος Schottky στο έργο σας, μπορείτε να δείτε το προηγούμενο γράφημα με τις καμπύλες των διόδων PN πυριτίου και GaAs και τον τύπο Schottky για αυτούς τους ίδιους ημιαγωγούς. Οι διαφορές πιο αξιοσημείωτες είναι:

Πιθανές εφαρμογές της διόδου Schottky

Οι δίοδοι Schottky είναι πολύ κοινές σε πολλά ηλεκτρονικά προϊόντα. Οι μοναδικές τους ιδιότητες και τα πλεονεκτήματά τους σε σχέση με άλλες διόδους σημαίνουν ότι έχουν εφαρμογές τόσο διαφορετικές όσο:

• Για κυκλώματα RF.
• ως ανορθωτές ισχύος.
• Για πολύ διαφορετικά τροφοδοτικά.
• Σε συστήματα με ηλιακούς συλλέκτες για την προστασία τους από την αντίστροφη φόρτιση των μπαταριών στις οποίες συνήθως συνδέονται.
• Και πολλά άλλα ...

Και για αυτό, μπορούν να παρουσιαστούν και ανεξάρτητα, όπως ενσωματωμένο σε IC.

πού να αγοράσετε αυτές τις διόδους

Εάν χρειάζεστε διόδους Schottky για τα έργα σας ή για να αρχίσετε να πειραματίζεστε με αυτές και να τις κατανοείτε καλύτερα, μπορείτε να τις βρείτε σε διάφορα εξειδικευμένα καταστήματα ηλεκτρονικών ειδών, καθώς και στο Amazon. Εδώ έχεις ορισμένες συστάσεις:

• Χαρτοφύλακας με 300 διόδους διαφορετικών τύπων: ανορθωτές και Schottky.
• 20 διόδους Schottky 15SQ045
• 20 διόδους Schottky 1N5817