Діод Шотткі: що це таке і що в ньому особливого

El діод Шотткі є іншим Електронні компоненти найбільш цікавий для проектів електроніки. Дуже особливий тип діода, який має деякі особливості, які роблять його унікальним і практичним для певних застосувань. Враховуючи високу швидкість перемикання, він також широко використовується в логічних мікросхемах TTL.

У цьому посібнику ви це зробите знати, що це таке діод Шотткі, хто його винайшов, його властивості, застосування, де його можна придбати тощо.

Що таке діод?

Un напівпровідниковий діод Це електронний компонент з 2 клемами, який дозволяє циркулювати через нього електричний струм, але тільки в одному напрямку, блокуючи проходження в інший. Ці властивості роблять їх дуже корисними для різних застосувань, таких як джерела живлення. Його також можна використовувати для контролю.

Там різні види діодів, таких як:

• Лавинний діод або TVS, які проводять у протилежному напрямку, коли зворотна напруга перевищує напругу пробою.
• LED діод, здатний випромінювати світло різних кольорів залежно від складу. Це відбувається, коли носії заряду проходять перехід і випускають фотони.
• діод з тунельним ефектом або Esaki, що дозволяє підсилювати сигнали і працювати на дуже високих швидкостях. Їх можна використовувати в середовищах з дуже низькими температурами, високими магнітними полями та високою радіацією через високу концентрацію заряду.
• Діод Ганна, подібні до тунельних і які створюють негативний опір.
• лазерний діод, схожий на світлодіод, але може випромінювати лазерний промінь.
• термодіод, може служити датчиком температури, так як в залежності від нього змінюється напруга.
• Фотодіоди, прикріплені до оптичних носіїв заряду, тобто чутливі до світла. Їх також можна використовувати як датчики освітлення.
• PIN-діод, схожий на звичайне з’єднання, але з центральною секцією без допанта. Тобто внутрішній шар між P і N. Вони використовуються як високочастотні перемикачі, атенюатори або детектори іонізуючого випромінювання.
• Діод Шотткі, саме цей діод цікавить нас для цієї статті, це діод з контактним металом, який має набагато нижчу напругу пробою, ніж PN.
• стабістор або прямого опорного діода, здатного бути надзвичайно стабільним у прямому напрузі.
• Варикап, діод змінної ємності.

Що таке діод Шотткі?

El Діод Шотткі був названий на честь німецького фізика Вальтера Германа Шотткі., оскільки він створює бар'єр Шотткі (метал-напівпровідник або MS-перехід) замість використання звичайного напівпровідникового переходу. З цієї причини в деяких місцях ви знайдете його під назвою бар’єрний діод Шотткі або поверхневий бар’єрний діод.

Завдяки цьому з'єднанню цей діод має а нижче пряме падіння напруги, ніж діод PN, і може використовуватися в радіочастотних (RF) і високошвидкісних програмах комутації. Крім того, ще одна відмінність від кремнієвого діода PN-переходу полягає в тому, що він має типову пряму напругу від 0.6 до 0.75 В, тоді як напруга Шотткі становить від 0.15 до 0.45 В. Саме менша потреба в напрузі змушує їх перемикатися швидше.

Повертаючись до теми союз MS, металом зазвичай є вольфрам, хром, платина, молібден, деякі силіциди (дуже поширені, оскільки вони дешеві, багато і мають хорошу провідність), або також золото, тоді як напівпровідник зазвичай легований кремнієм N-типу, хоча є й інші сполуки напівпровідники. Металева сторона є анодом, а напівпровідникова сторона відповідає катоду.

Діод Шотткі відсутній виснажливий шар, і класифікується як уніполярний напівпровідниковий пристрій, а не як біполярні PN. Крім того, струм буде результатом дрейфу основних носіїв (електронів) через діод, а оскільки немає P-зони, немає і неосновних носіїв (дірок), і при зворотному зміщенні діод провідність припиниться майже миттєво, гальмування потоку струму.

Діод Шотткі

Щодо Діод Шотткі, може діяти кількома способами залежно від поляризації:

• не поляризований: Без зміщення MS-перехід (який є напівпровідником N-типу), електрони зони провідності або вільні електрони переміщуються від напівпровідника до металу для встановлення стану рівноваги. Як відомо, коли нейтральний атом отримує електрон, він стає негативним іоном, а коли він втрачає його, то стає позитивним. Це призведе до того, що атоми металу стануть негативними іонами, а атоми на стороні напівпровідника — позитивними, діючи як області виснаження. Оскільки метал має багато вільних електронів, ширина, по якій рухаються електрони, є незначною порівняно з шириною в зоні типу N. Це призводить до того, що вбудований потенціал (напруга) перебуває переважно в зоні N. напруга буде бар'єром, з яким зустрічаються електрони в зоні провідності напівпровідника, коли намагаються перейти на сторону металу (лише невелика кількість електронів тече від S до M). Щоб подолати цей бар’єр, вільним електронам потрібна енергія, що перевищує вбудовану напругу, інакше струму не буде.
• Пряма поляризація: Коли позитивний полюс джерела живлення з’єднаний з металевим висновком (анодом), а негативний – з напівпровідником N-типу (катодом), діод Шотткі зміщений у прямому напрямку. Це генерує велику кількість вільних електронів в M і S, але вони не можуть перетинатися, якщо прикладена напруга не перевищує 0.2 В, щоб подолати цей бар’єр (інтегральна напруга). Тобто тече струм.
• Зворотна поляризація: У цьому випадку мінусова клема джерела живлення буде підключена до металевої сторони (анода), а плюсова до напівпровідника N-типу (катода). У цьому випадку ширина зони виснаження збільшується, і потік струму обривається. Однак не весь струм обривається, оскільки існує невеликий потік струму витоку через термічно збуджені електрони в металі. Якщо збільшувати напругу зворотного зміщення, електричний струм буде поступово зростати внаслідок ослаблення бар’єру. І якщо воно досягає певного значення, відбувається раптове збільшення електричного струму, що порушує область виснаження і пошкоджує діод Шотткі назавжди.

Переваги та недоліки діода Шотткі

Як завжди з будь-яким пристроєм чи системою, у вас завжди є його переваги та недоліки. У випадку діода Шотткі вони:

Переваги діодів Шотткі

• Низька ємність переходу: У PN діоді область виснаження утворена накопиченими зарядами і є ємність. У діоді Шотткі ці заряди незначні.
• Швидкий зворотний час відновлення: це час, протягом якого діод переходить з положення ВКЛ (провідний) до ВИМКНЕНИЙ (непровідний), тобто швидкість перемикання. Це пов'язано з вищесказаним, оскільки для того, щоб він переходив з одного стану в інший, заряди, що зберігаються в області виснаження, повинні бути розряджені або усунені, оскільки вони низькі в Шотткі, він буде швидше переходити з однієї фази в іншу. .
• висока щільність струму: ще одним наслідком вищесказаного є те, що невеликої напруги достатньо, щоб створити великий струм, оскільки зона виснаження майже незначна.
• Низьке падіння прямої напруги або низька напруга запалювання: Він низький у порівнянні зі звичайним діодом PN переходу, зазвичай він становить від 0.2 до 0.3 В, тоді як PN зазвичай становить близько 0.6 або 0.7 В. Тобто для створення струму потрібно менше напруги.
• Висока ефективність: відносно вищезазначеного, а це також означає меншу тепловіддачу в ланцюгах високої потужності.
• Підходить для високих частот: Будучи швидкими, вони можуть добре працювати в радіочастотних програмах.
• Менше шуму: Діод Шотткі виробляє менше небажаного шуму, ніж звичайні діоди.

Недоліки діодів Шотткі

У порівнянні з іншими біполярними діодами діод Шотткі має лише один помітний недолік:

• Високий зворотний струм насичення: створює зворотний струм насичення, більший, ніж PN.

Відмінності з діодом PN переходу

Для отримання додаткової інформації про те, що діод Шотткі може внести в ваш проект, ви можете побачити попередній графік із кривими кремнієвих і GaAs діодів PN, а також типом Шотткі для тих самих напівпровідників. Відмінності найбільш помітними є:

Можливі застосування діода Шотткі

Діоди Шотткі дуже поширені в багатьох електронних виробах. Означають, що вони мають унікальні властивості та переваги перед іншими діодами застосування настільки різноманітне, як:

• Для радіочастотних схем.
• як силові випрямлячі.
• Для дуже різноманітних джерел живлення.
• У системах із сонячними панелями для захисту їх від зворотного заряду батарей, до яких вони зазвичай підключаються.
• І багато іншого ...

Причому для цього їх можна представити як самостійно, так і як вбудовані в мікросхеми.

де купити ці діоди

Якщо вам потрібні діоди Шотткі для ваших проектів або почати експериментувати з ними і краще зрозуміти їх, ви можете знайти їх у різних спеціалізованих магазинах електроніки, а також на Amazon. Ось вам деякі рекомендації:

• Портфель на 300 діодів різних типів: випрямлячі і Шотткі.
• 20 діодів Шотткі 15SQ045
• 20 діодів Шотткі 1N5817