Schottky-diode: wat is het en wat is er bijzonder aan?

schottky-diode

El schottky-diode is een andere van de Elektronische componenten meest interessant voor elektronicaprojecten. Een heel bijzonder type diode dat enkele eigenaardigheden heeft die het uniek en praktisch maken voor bepaalde toepassingen. Gezien de hoge schakelsnelheden wordt het ook veel gebruikt in TTL logische IC's.

In deze gids zul je dat doen weet wat het is de Schottky-diode, wie hem heeft uitgevonden, zijn eigenschappen, toepassingen, waar je hem kunt kopen, enz.

Wat is een diode?

symbool en pinout van diode 1n4148

Un halfgeleiderdiode Het is een elektronische component met 2 klemmen die de circulatie van elektrische stroom erdoorheen mogelijk maakt, maar alleen in één richting, waardoor de doorgang naar de andere wordt geblokkeerd. Deze eigenschappen maken ze zeer bruikbaar voor verschillende toepassingen, zoals voedingen. Het kan ook worden gebruikt voor controle.

Er verschillende soorten diodeskunnen worden opgelost, zoals:

  • Lawinediode of TVS, die in de tegenovergestelde richting geleiden wanneer de sperspanning de doorslagspanning overschrijdt.
  • LED-diode, in staat om licht van verschillende kleuren uit te stralen, afhankelijk van de compositie. Dit gebeurt wanneer ladingsdragers de kruising passeren en fotonen uitzenden.
  • tunneleffectdiode of Esaki, waarmee signalen kunnen worden versterkt en met zeer hoge snelheden kan worden gewerkt. Ze kunnen worden gebruikt in omgevingen met zeer lage temperaturen, hoge magnetische velden en hoge straling vanwege de hoge ladingsconcentratie.
  • Gunn-diode, vergelijkbaar met die van tunnel en die een negatieve weerstand produceren.
  • laserdiode, vergelijkbaar met LED, maar kan een laserstraal uitstralen.
  • thermische diode, kan als temperatuursensor dienen, omdat afhankelijk daarvan de spanning varieert.
  • Fotodiodes, bevestigd aan optische ladingsdragers, dat wil zeggen gevoelig voor licht. Ze kunnen ook worden gebruikt als lichtsensoren.
  • PIN-diode, is als een normale kruising, maar met een middengedeelte zonder dotering. Dat wil zeggen, een intrinsieke laag tussen P en N. Ze worden gebruikt als hoogfrequente schakelaars, verzwakkers of ioniserende stralingsdetectoren.
  • Schottky-diode, deze diode is degene die ons interesseert voor dit artikel, het is een contact metalen diode die een veel lagere doorslagspanning heeft dan de PN.
  • stabistor of voorwaartse referentiediode, die extreem stabiel kan zijn in voorwaartse spanning.
  • varicap, een diode met variabele capaciteit.

Wat is een Schottky-diode?

schottky-diode

El Schottky-diode is vernoemd naar de Duitse natuurkundige Walter Hermann Schottky., omdat het een Schottky-barrière (metaal-halfgeleider- of MS-overgang) creëert in plaats van een conventionele halfgeleiderovergang te gebruiken. Om die reden vind je het op sommige plaatsen onder de naam Schottky barrier diode of surface barrier diode.

Dankzij die verbinding heeft deze diode een lagere voorwaartse spanningsval dan PN-diode, en kan worden gebruikt in radiofrequentie (RF) en high-speed schakeltoepassingen. Een ander verschil met de silicium PN-junctiediode is dat deze een typische voorwaartse spanning heeft van 0.6 tot 0.75 V, terwijl de Schottky-diode 0.15 tot 0.45 V is. Die lagere behoefte aan spanning zorgt ervoor dat ze sneller schakelen.

De daling kan van de ene Schottky-diode tot de andere variëren, omdat dit afhankelijk is van het gebruikte metaal. Lees het gegevensblad van de fabrikant van het product om erachter te komen wat het is.

Terugkerend naar het onderwerp van de MS-unie, het metaal is meestal wolfraam, chroom, platina, molybdeen, sommige siliciden (heel gebruikelijk omdat ze goedkoop, overvloedig en goed geleidend zijn), of ook goud, terwijl de halfgeleider meestal N-type gedoteerd silicium is, hoewel er ook andere zijn verbindingen halfgeleiders. De metalen kant is de anode, terwijl de halfgeleiderkant overeenkomt met de kathode.

De Schottky-diode mist uitputtingslaag, en is geclassificeerd als een unipolair halfgeleiderapparaat, in plaats van bipolaire PN's. Ook zal de stroom het resultaat zijn van meerderheidsdragers (elektronen) die door de diode drijven, en aangezien er geen P-zone is, zijn er geen minderheidsdragers (gaten), en wanneer omgekeerd voorgespannen, zal de diodegeleiding vrijwel onmiddellijk stoppen, het afremmen van de stroom.

Schottky-diodewerking

Wat betreft Schottky-diodewerking, kan op verschillende manieren werken, afhankelijk van de polarisatie:

  • niet gepolariseerd: Zonder voorspanning bewegen de MS-overgang (zijnde de N-type halfgeleider), de geleidingsbandelektronen of vrije elektronen van de halfgeleider naar het metaal om een ​​evenwichtstoestand tot stand te brengen. Zoals je weet, wanneer een neutraal atoom een ​​elektron krijgt, wordt het een negatief ion, en als het het verliest, wordt het een positief ion. Dat zal ervoor zorgen dat de metaalatomen negatieve ionen worden en die aan de halfgeleiderzijde positief, en fungeren als uitputtingsgebieden. Aangezien het metaal veel vrije elektronen heeft, is de breedte waarover de elektronen bewegen verwaarloosbaar in vergelijking met de breedte binnen de zone van het N-type, waardoor de ingebouwde potentiaal (spanning) zich voornamelijk in de N-zone bevindt. spanning zou de barrière zijn die elektronen in de geleidingsband van de halfgeleider tegenkomen wanneer ze proberen naar de metalen kant te gaan (slechts een klein aantal elektronen stroomt van S naar M). Om deze barrière te overwinnen, hebben de vrije elektronen een energie nodig die groter is dan de ingebouwde spanning, anders zal er geen stroom zijn.
  • Directe polarisatie: Wanneer de positieve aansluiting van de stroombron is aangesloten op de metalen aansluiting (anode) en de negatieve aansluiting op de N-type halfgeleider (kathode), is de Schottky-diode voorwaarts voorgespannen. Dat genereert een groot aantal vrije elektronen in M ​​en S, maar die kunnen niet oversteken tenzij de aangelegde spanning boven de 0.2v komt, om die barrière te overwinnen (geïntegreerde spanning). Dat wil zeggen, de stroom vloeit.
  • Omgekeerde polarisatie: In dit geval wordt de negatieve pool van de voeding aangesloten op de metalen kant (anode) en de positieve op de N-type halfgeleider (kathode). In dat geval wordt de breedte van het uitputtingsgebied groter en wordt de stroom afgesneden. Niet alle stroom wordt echter afgesneden, omdat er een kleine lekstroom is als gevolg van thermisch geëxciteerde elektronen in het metaal. Als de sperspanning wordt verhoogd, zal de elektrische stroom geleidelijk toenemen als gevolg van de verzwakking van de barrière. En als het een bepaalde waarde bereikt, treedt er een plotselinge toename van de elektrische stroom op, waardoor het uitputtingsgebied wordt verbroken en de Schottky-diode permanent wordt beschadigd.

Voor- en nadelen van de Schottky-diode

Zoals gewoonlijk met elk apparaat of systeem, heb je altijd zijn voor- en nadelen. In het geval van de Schottky-diode zijn ze:

Schottky-diode voordelen

  • Lage junctiecapaciteit: In een PN-diode wordt het uitputtingsgebied gevormd door opgeslagen ladingen en is er een capaciteit. In de Schottky-diode zijn deze ladingen verwaarloosbaar.
  • Snelle omgekeerde hersteltijd: is de tijd die de diode nodig heeft om van AAN (geleidend) naar UIT (niet-geleidend) te gaan, dat wil zeggen de schakelsnelheid. Dit houdt verband met het bovenstaande, omdat om van de ene toestand naar de andere te gaan, de ladingen die in het uitputtingsgebied zijn opgeslagen, moeten worden ontladen of geëlimineerd, omdat ze laag zijn in de Schottky, het sneller van de ene fase naar de andere zal gaan .
  • hoge stroomdichtheid: een ander gevolg van het bovenstaande is dat een kleine spanning voldoende is om een ​​grote stroom te produceren omdat de uitputtingszone bijna te verwaarlozen is.
  • Lage voorwaartse spanningsval of lage ontstekingsspanning: Het is laag in vergelijking met de gewone PN-junctiediode, het is meestal 0.2v tot 0.3v, terwijl PN's meestal rond de 0.6 of 0.7v liggen. Dat wil zeggen, er is minder spanning nodig om stroom te genereren.
  • Hoge efficiëntie: ten opzichte van het bovenstaande, en dit impliceert ook minder warmteafvoer in hoogvermogencircuits.
  • Geschikt voor hoge frequenties: Omdat ze snel zijn, kunnen ze goed werken in RF-toepassingen.
  • Minder lawaai: Schottky-diode produceert minder ongewenste ruis dan conventionele diodes.

Nadelen Schottky-diode

Vergeleken met andere bipolaire diodes heeft de Schottky-diode slechts één merkbaar nadeel:

  • Hoge omgekeerde verzadigingsstroom: produceert een omgekeerde verzadigingsstroom groter dan een PN.

Verschillen met een PN-junctiediode

Vergelijkende Schottky-diodecurve

Voor meer informatie over wat een Schottky-diode kan bijdragen aan uw project, kunt u de vorige grafiek bekijken met de curven van de PN-silicium- en GaAs-diodes, en het Schottky-type voor diezelfde halfgeleiders. De verschillen meest opvallende zijn:

Schottky-diode PN Junction Diode
Metaal-halfgeleiderovergang type N PN halfgeleiderovergang.
Lage voorwaartse spanningsval. Hoge voorwaartse spanningsval.
Laag omgekeerd herstelverlies en hersteltijd. Hoog omgekeerd herstelverlies en omgekeerde hersteltijd.
Het is unipolair. Hij is bipolair.
De stroom wordt uitsluitend geproduceerd door de beweging van elektronen. Stroom wordt geproduceerd door de beweging van gaten en elektronen.
Schakel snelheid. Langzaam schakelen.

Mogelijke toepassingen van de Schottky-diode

Schottky-diodes komen veel voor in veel elektronische producten. Door hun unieke eigenschappen en voordelen ten opzichte van andere diodes hebben ze: toepassingen zo divers als:

  • Voor RF-circuits.
  • als gelijkrichters.
  • Voor zeer uiteenlopende voedingen.
  • In systemen met zonnepanelen om ze te beschermen tegen omgekeerd opladen van de batterijen waarop ze meestal zijn aangesloten.
  • En nog veel meer ...

En hiervoor kunnen ze zowel onafhankelijk worden gepresenteerd, als ingebed in IC's.

waar deze diodes te kopen?

Als je Schottky-diodes nodig hebt voor je projecten of om ermee te gaan experimenteren en ze beter te begrijpen, kun je ze vinden in verschillende gespecialiseerde elektronicawinkels en op Amazon. Hier heb je enkele aanbevelingen:


Wees de eerste om te reageren

Laat je reactie achter

Uw e-mailadres wordt niet gepubliceerd. Verplichte velden zijn gemarkeerd met *

*

*

  1. Verantwoordelijk voor de gegevens: Miguel Ángel Gatón
  2. Doel van de gegevens: Controle SPAM, commentaarbeheer.
  3. Legitimatie: uw toestemming
  4. Mededeling van de gegevens: De gegevens worden niet aan derden meegedeeld, behalve op grond van wettelijke verplichting.
  5. Gegevensopslag: database gehost door Occentus Networks (EU)
  6. Rechten: u kunt uw gegevens op elk moment beperken, herstellen en verwijderen.