Încă una mai poate fi adăugată la marea familie de diode semiconductoare numite după numele oamenilor de știință care au descoperit efectul neobișnuit. Aceasta este o diodă Schottky. Fizicianul german Walter Schottka a descoperit și studiat așa-numitul efect de barieră care apare cu o anumită tehnologie de creare a unei joncțiuni p-n.
La fel ca alți frați celebri, dioda Schottky și-a găsit aplicație în electronica modernă. diodă Zener
(dioda Zenner) este folosită peste tot în dispozitivele de alimentare și stabilizare în cantități uriașe. Fratele său, nu mai puțin faimos (dioda Gunn), capabilă să genereze frecvențe gigahertzi, este folosit ca analog în miniatură al unui klystron sau magnetron.Este situat în centrul tuturor antenelor parabolice și joacă rolul primului oscilator local și al primului convertor de frecvență în sistemele de televiziune prin satelit, radiotelescoape și sisteme de recepție a informațiilor telemetrice din sistemele spațiale.
Dar să revenim la dioda Schottky. În diagramele de circuit, o diodă Schottky este descrisă astfel.
După cum puteți vedea, imaginea unei diode Schottky este oarecum diferită de denumirea unei diode semiconductoare convenționale.
Pe lângă această denumire, în diagrame puteți găsi și o imagine a unei diode Schottky duale.
O diodă dublă este două diode montate într-o carcasă comună. Terminalele catodice sau anodice ale acestor diode sunt combinate. Prin urmare, o diodă dublă are de obicei trei terminale. Sursele de alimentare cu comutare folosesc de obicei diode Schottky duble cu un catod comun.
Deoarece două diode sunt plasate în aceeași carcasă și realizate într-un singur proces tehnologic, parametrii lor sunt foarte apropiați. Deoarece diodele sunt plasate într-o singură carcasă, în timpul funcționării ele sunt în același regim de temperatură. Acest lucru crește fiabilitatea elementului.
Diodele Schottky au două calități pozitive: o cădere de tensiune directă foarte mică (0,2-0,4 volți) și o viteză foarte mare.
Din păcate, o cădere de tensiune atât de mică apare atunci când tensiunea aplicată nu este mai mare de 50-60 de volți. Pe măsură ce tensiunea crește și mai mult, dioda Schottky se comportă ca o diodă redresoare convențională de siliciu. Tensiunea maximă inversă pentru aceste diode nu depășește de obicei 250 de volți.
Deci, o diodă Schottky dublă ( Redresor Schottky) 60CPQ150 proiectat pentru o tensiune inversă maximă de 150V, iar fiecare dintre diodele ansamblului este capabilă să treacă 30 de amperi în conexiune directă!
Foarte des, în diagramele de circuit, reprezentarea grafică complexă a catodului este pur și simplu omisă, iar dioda Schottky este descrisă ca o diodă obișnuită. Iar tipul de diodă folosit este indicat în caietul de sarcini.
Dezavantajele acestor diode Schottky includ faptul că, chiar dacă tensiunea inversă este depășită pentru scurt timp, ele eșuează instantaneu și, cel mai important, ireversibil. În timp ce supapele de alimentare cu siliciu, după ce tensiunea în exces se oprește, se autovindecă perfect și continuă să funcționeze. În plus, curentul invers al diodelor depinde foarte mult de temperatura joncțiunii și defalcarea termică are loc la un curent invers mare.
Pe lângă viteza mare și, prin urmare, timpul scurt de recuperare, calitățile pozitive ale diodelor Schottky includ capacitatea scăzută de joncțiune (barieră), care permite creșterea frecvenței de funcționare. Acest lucru permite utilizarea diodelor Schottky în redresoare cu impulsuri la frecvențe de sute de kiloherți. O mulțime de diode Schottky își găsesc aplicația în microelectronica integrată. Diodele Schottky realizate folosind nanotehnologie sunt incluse în circuitele integrate, unde ocolesc joncțiunile tranzistorilor pentru a îmbunătăți performanța.
Diodele Schottky din seria 1N581x au prins rădăcini în practica radioamatorilor. Acestea sunt diode 1N5817, 1N5818, 1N5819. Toate sunt proiectate pentru curent direct maxim ( I F(AV)) – 1 amper și tensiune inversă ( V RRM) de la 20 la 40 volți. Cadere de tensiune ( V F) la joncțiune este de la 0,45 la 0,55 volți. După cum sa menționat deja, căderea de tensiune directă ( Căderea de tensiune directă) Diodele Schottky au foarte puține.
O altă diodă Schottky destul de cunoscută este 1N5822. Este proiectat pentru un curent direct de 3 amperi și este găzduit într-o carcasă DO-201AD.
Tot pe plăcile de circuite imprimate găsiți diode Schottky din seria SK12 - SK16 pentru montaj la suprafață. Diodele pentru montarea SMD au dimensiuni destul de mici. În ciuda acestui fapt, diodele SK12-SK16 pot rezista la un curent direct de până la 1 amper la o tensiune inversă de 20 - 60 volți. Căderea de tensiune directă este de 0,55 volți (pentru SK12, SK13, SK14) și 0,7 volți (pentru SK15, SK16). De asemenea, în practică, puteți găsi diode din seria SK32 - SK310, de exemplu, SK36, care este proiectat pentru un curent continuu de 3 amperi.
Aplicarea diodelor Schottky în sursele de alimentare.
Diodele Schottky sunt utilizate în mod activ în sursele de alimentare ale computerelor și stabilizatoarele de tensiune de comutare. Dintre tensiunile de alimentare de joasă tensiune, cel mai mare curent (zeci de amperi) sunt + 3,3 volți și + 5,0 volți. În aceste surse de alimentare secundare sunt folosite diodele Schottky. Cel mai frecvent utilizate sunt diodele duble cu un catod comun. Este utilizarea de diode duale care poate fi considerată un semn al unei surse de alimentare de înaltă calitate și avansată tehnologic.
Defecțiunea diodelor Schottky este una dintre cele mai frecvente defecțiuni la comutarea surselor de alimentare. O diodă poate avea două stări „moarte”: defecțiune electrică pură și scurgere. Dacă una dintre aceste condiții este prezentă, sursa de alimentare a computerului este blocată pe măsură ce protecția este declanșată. Dar acest lucru se poate întâmpla în moduri diferite. 
În primul caz, toate tensiunile secundare sunt absente. Protecția a blocat alimentarea cu energie. În cel de-al doilea caz, ventilatorul „smușcă” și ondulațiile de tensiune apar periodic și apoi dispar la ieșirea surselor de alimentare. Adică circuitul de protecție este declanșat periodic, dar sursa de alimentare nu este complet blocată. Diodele Schottky se defectează dacă radiatorul pe care sunt instalate este foarte fierbinte până când apare un miros neplăcut. Și ultima opțiune de diagnosticare este legată de scurgerea diodei: atunci când sarcina procesorului central crește în modul multiprogram, sursa de alimentare se oprește spontan.
Trebuie avut în vedere faptul că atunci când reparați profesional o sursă de alimentare, după înlocuirea diodelor secundare, în special în cazul unei suspecte de scurgere, ar trebui să verificați toate tranzistoarele de putere care îndeplinesc funcția tastelor și invers: după înlocuirea tranzistoarelor cheie, verificarea diodelor secundare este o procedura obligatorie. Este întotdeauna necesar să te ghidezi după principiul: necazurile nu vin singure.
Verificarea diodelor Schottky cu un multimetru.
Puteți verifica dioda Schottky folosind un multimetru. Procedura de testare este aceeași ca la testarea unei diode convenționale. Dar există și capcane aici. Este deosebit de dificil să testați o diodă „curentă”. În primul rând, ansamblul sau dioda trebuie scoase din circuit pentru o verificare mai precisă. Este destul de ușor să determinați o diodă complet spartă. La toate limitele de măsurare a rezistenței, o diodă defectă va prezenta o rezistență infinitezimală în ambele direcții, adică un scurtcircuit.
Este mai dificil să verificați o diodă cu o „scurgere” suspectată. Dacă verificăm cu un multimetru DT-830 în modul „diodă”, vom vedea un element complet reparabil. Puteți încerca să măsurați rezistența inversă a diodei folosind un ohmmetru. La limita „20 kOhm”, rezistența inversă a diodei este definită ca infinit de mare. Dacă dispozitivul prezintă cel puțin o oarecare rezistență, să zicem 3 kOhm, atunci această diodă ar trebui considerată suspectă și înlocuită cu una cunoscută bună. O înlocuire completă a diodelor Schottky pe magistralele +3,3V și +5,0V poate oferi o garanție de 100%.
Unde mai sunt folosite diode Schottky în electronică? Ele sunt, de asemenea, utilizate în dispozitive destul de exotice, cum ar fi receptoarele de radiații alfa și beta, detectoare de radiații neutronice, iar recent, panourile solare sunt asamblate pe joncțiunile barierei Schottky. Deci, aceste dispozitive, care nu sunt foarte populare pe Pământ, alimentează navele spațiale cu electricitate.
Diodele Schottky, sau mai precis diodele de barieră Schottky, sunt dispozitive semiconductoare realizate pe baza unui contact metal-semiconductor, în timp ce diodele convenționale folosesc o joncțiune p-n semiconductoare.
Dioda Schottky își datorează numele și aspectul în electronică fizicianului și inventatorul german Walter Schottky, care în 1938, în timp ce studia efectul de barieră recent descoperit, a confirmat teoria prezentată anterior, conform căreia, deși emisia de electroni dintr-un metal este împiedicat de o barieră de potențial, dar pe măsură ce câmpul electric extern aplicat, această barieră va scădea. Walter Schottky a descoperit acest efect, care a fost numit atunci efect Schottky, în onoarea omului de știință.
Examinând contactul dintre un metal și un semiconductor, se poate observa că, dacă în apropierea suprafeței semiconductorului există o regiune epuizată de purtători de sarcină majore, atunci în regiunea de contact a acestui semiconductor cu metalul de pe partea semiconductorului, se formează o regiune de încărcare spațială de acceptori și donatori ionizați și se realizează un contact de blocare - aceeași barieră Schottky. În ce condiții apare această barieră? Curentul de emisie termoionică de la suprafața unui corp solid este determinat de ecuația Richardson:
Să creăm condiții când, atunci când un semiconductor, de exemplu de tip n, intră în contact cu un metal, funcția de lucru termodinamică a electronilor din metal ar fi mai mare decât funcția de lucru termodinamică a electronilor din semiconductor. În astfel de condiții, în conformitate cu ecuația Richardson, curentul de emisie termoionică de la suprafața semiconductorului va fi mai mare decât curentul de emisie termoionică de pe suprafața metalului:
În momentul inițial de timp, la contactul cu materialele numite, curentul de la semiconductor la metal va depăși curentul invers (de la metal la semiconductor), ca urmare a cărui sarcină spațială va începe să se acumuleze în apropiere. -regiuni de suprafață atât ale semiconductorului cât și ale metalului - pozitive în semiconductor și negative în semiconductor.metal Un câmp electric format din aceste sarcini va apărea în zona de contact, iar zonele de energie se vor îndoi.
Sub influența câmpului, funcția de lucru termodinamică pentru semiconductor va crește, iar creșterea se va produce până când funcțiile de lucru termodinamice și curenții de emisie termoionică corespunzători în raport cu suprafața sunt egalizate în regiunea de contact.
Imaginea trecerii la o stare de echilibru cu formarea unei bariere de potențial pentru un semiconductor de tip p și un metal este similară cu exemplul considerat cu un semiconductor de tip n și un metal. Rolul tensiunii externe este de a regla înălțimea barierei de potențial și intensitatea câmpului electric în regiunea de încărcare spațială a semiconductorului.
Figura de mai sus prezintă diagrame cu benzi ale diferitelor etape ale formării barierei Schottky. În condiții de echilibru în zona de contact, curenții de emisie termoionică s-au nivelat și, ca urmare a efectului de câmp, a apărut o barieră de potențial, a cărei înălțime este egală cu diferența dintre funcțiile de lucru termodinamice: φк = ФМе - Фп /п.
În timpul asamblarii surselor de alimentare și a convertoarelor de tensiune pentru amplificatoare auto, apare adesea o problemă cu redresarea curentului de la transformator. Obținerea de diode puternic pulsate este o problemă destul de serioasă, așa că am decis să public un articol care oferă o listă completă și parametrii diodelor Schottky puternice. În urmă cu ceva timp, personal am avut o problemă cu redresorul convertor pentru un amplificator auto. Convertorul este destul de puternic (500-600 wați), frecvența tensiunii de ieșire este de 60 kHz, orice diodă obișnuită care poate fi găsită în gunoiul vechi se va arde imediat ca un chibrit. Singura opțiune disponibilă la acel moment era KD213A autohton. Diodele sunt destul de bune, țin până la 10 Amperi, frecvența de funcționare este în 100 kHz, dar s-au supraîncălzit teribil sub sarcină.
De fapt, diode puternice pot fi găsite în aproape toată lumea. O sursă de alimentare pentru computer este una care alimentează un întreg computer. De regulă, acestea sunt realizate cu o putere de la 200 de wați la 1 kW sau mai mult și, deoarece computerul este alimentat de, aceasta înseamnă că sursa de alimentare trebuie să aibă un redresor. Sursele de alimentare moderne folosesc ansambluri puternice de diode Schottky pentru a rectifica tensiunea - au o cădere minimă de tensiune în tranziție și capacitatea de a funcționa în circuite pulsate, unde frecvența de funcționare este mult mai mare decât rețeaua 50 Hz. Recent au adus gratuit mai multe surse de alimentare, de unde au fost scoase diodele pentru această scurtă recenzie. În sursele de alimentare pentru computer puteți găsi o varietate de ansambluri de diode; aproape nu există diode unice aici - într-un caz există două diode puternice, adesea (aproape întotdeauna) cu un catod comun. Aici sunt câțiva dintre ei:
D83-004 (ESAD83-004)- Ansamblu puternic de diode Schottky, tensiune inversă 40 Volți, curent admisibil 30A, în regim de impuls până la 250A - poate una dintre cele mai puternice diode care se găsesc în sursele de alimentare ale computerelor.
STPS3045CW- Dioda Schottky duala, curent redresat 15A, tensiune direct 570mV, curent de scurgere inversa 200uA, tensiune inversa constanta 45 Volti.
Diode Schottky de bază găsite în sursele de alimentare
Schottky TO-220 SBL2040CT 10A x 2 =20A 40V Vf=0,6V la 10A
Schottky TO-247 S30D40 15A x 2 =30A 40V Vf=0,55V la 15A
Ultrarapid TO-220 SF1004G 5A x 2 =10A 200V Vf=0,97V la 5A
Ultrarapid TO-220 F16C20C 8A x 2 =16A 200V Vf=1,3V la 8A
Ultrarapid SR504 5A 40V Vf=0,57
Schottky TO-247 40CPQ060 20A x 2 =40A 60V Vf=0,49V la 20A
Schottky TO-247 STPS40L45C 20A x 2 =40A 45V Vf=0,49V
Ultrarapid TO-247 SBL4040PT 20A x 2 =40A 45V Vf=0,58V la 20A
Schottky TO-220 63CTQ100 30A x 2 =60A 100 Vf=0,69V la 30A
Schottky TO-220 MBR2545CT 15A x 2 =30A 45V Vf=0,65V la 15A
Schottky TO-247 S60D40 30A x 2 =60A 40-60V Vf=0,65V la 30A
Schottky TO-247 30CPQ150 15A x 2 =30A 150V Vf=1V la 15A
Schottky TO-220 MBRP3045N 15A x 2 =30A 45V Vf=0,65V la 15A
Schottky TO-220 S20C60 10A x 2 =20A 30-60V Vf=0,55V la 10A
Schottky TO-247 SBL3040PT 15A x 2 =30A 30-40V Vf=0,55V la 15A
Schottky TO-247 SBL4040PT 20A x 2 =40A 30-40V Vf=0,58V la 20A
Ultrarapid TO-220 U20C20C 10A x 2 =20A 50-200V Vf=0,97V la 10A
Există, de asemenea, ansambluri moderne de diode domestice pentru curent ridicat. Iată marcajele lor și diagrama internă:
De asemenea, produs , care poate fi folosit, de exemplu, în sursele de alimentare pentru amplificatoare cu tuburi și alte echipamente cu alimentare sporită. Lista este prezentată mai jos:
Diode de putere Schottky de înaltă tensiune cu tensiuni de până la 1200 V
Deși este mai de preferat să folosiți diode Schottky în redresoare puternice de joasă tensiune, cu tensiuni de ieșire de câteva zeci de volți la frecvențe de comutare înalte.
Dioda Schottky este un alt tip de diodă semiconductoare tipică, caracteristica sa distinctivă este căderea sa scăzută de tensiune atunci când este conectată direct. Și-a primit numele în onoarea fizicianului și inventatorului german Walter Schottky. Aceste diode folosesc o joncțiune metal-semiconductor ca o barieră de potențial, mai degrabă decât o joncțiune p-n. Tensiunea inversă admisă a diodelor Schottky este de obicei de aproximativ 1200 de volți, de exemplu CSD05120 și analogii săi; în practică, acestea sunt utilizate în circuite de joasă tensiune cu tensiuni inverse de până la câteva zeci de volți.
Pe diagramele de circuit, acestea sunt desemnate aproape ca o diodă, vezi figura de mai sus, dar cu ușoare diferențe grafice; în plus, diodele Schottky duble sunt destul de comune.
O diodă Schottky dublă este două elemente separate asamblate într-o carcasă comună și bornele catozilor sau anozilor acestor componente sunt combinate. Prin urmare, o diodă dublă, de obicei trei terminale. În sursele de alimentare cu comutație și computere puteți vedea adesea diode Schottky duble cu un catod comun.
Deoarece ambele diode sunt plasate într-o singură carcasă și asamblate folosind același proces tehnologic, parametrii lor tehnici sunt aproape identici. Cu o astfel de plasare într-un caz, în timpul funcționării vor fi în același regim de temperatură, iar acesta este unul dintre principalii factori de creștere a fiabilității dispozitivului în ansamblu.
Avantaje
Căderea de tensiune pe diodă atunci când este conectată direct este de numai 0,2-0,4 volți, în timp ce la diodele tipice cu siliciu acest parametru este de 0,6-0,7 volți. O astfel de cădere de tensiune scăzută la un semiconductor, atunci când este conectat direct, este caracteristică numai diodelor Schottky cu o tensiune inversă de maximum zeci de volți, dar dacă nivelul de tensiune aplicat crește, căderea de tensiune pe dioda Schottky este deja comparabilă cu o diodă de siliciu, care limitează destul de sever utilizarea diodelor Schottky în electronica modernă.
Teoretic, orice diodă Schottky poate avea o capacitate de barieră scăzută. Absența unei joncțiuni p-n clasice explicite permite creșterea semnificativă a frecvenței de funcționare a dispozitivului. Acest parametru și-a găsit o aplicație largă în producția de circuite integrate, unde diodele Schottky ocolesc tranzițiile tranzistoarelor utilizate ca elemente logice. În electronica de putere, un alt parametru al diodelor Schottky este important, și anume, timpul scăzut de recuperare face posibilă utilizarea redresoarelor de putere la frecvențe de sute de kHz și mai mari. De exemplu, componenta radio MBR4015 (15 V și 40 A) este utilizată pentru a redresa tensiunea RF, iar timpul de recuperare al acesteia este de numai 10 kV/μs.
Datorită proprietăților pozitive menționate mai sus, redresoarele construite pe diode Schottky diferă de redresoarele pe diode standard printr-un nivel mai scăzut de interferență, așa că sunt utilizate în sursele de alimentare secundare analogice.
Minusuri
În cazul unui depășire pe termen scurt a nivelului admisibil de tensiune inversă, dioda Schottky se defectează, spre deosebire de diodele tipice de siliciu, care pur și simplu vor intra într-un mod de defectare reversibilă, cu condiția ca puterea disipată a cristalului să nu fie mai mare decât cea permisă. valori, iar după reducerea tensiunii, dioda își restabilește complet caracteristicile.
Diodele Schottky se caracterizează prin valori mai mari ale curenților inversi, care cresc odată cu creșterea temperaturii cristalului și, în cazul condițiilor de funcționare nesatisfăcătoare ale radiatorului atunci când se lucrează cu curenți mari, duc la defalcarea termică a componentei radio.
Diodele Schottky, așa cum am menționat mai sus, sunt utilizate în mod activ în sursele de alimentare ale computerelor și regulatoarele de tensiune de comutare. Ele sunt utilizate în părțile de joasă tensiune și curent ridicat ale circuitului UPS al computerului la + 3,3 volți și + 5,0 volți. Cele mai utilizate sunt diodele duale cu un catod comun. Utilizarea diodelor duale este considerată un semn de înaltă calitate.
O diodă Schottky arsă este una dintre cele mai frecvente defecțiuni. O diodă poate avea două stări de nefuncționare: defecțiune electrică și scurgere în corp. În oricare dintre aceste condiții, UPS-ul este blocat din cauza circuitului de protecție încorporat.
În cazul unei defecțiuni electrice, toate tensiunile secundare din sursa de alimentare sunt absente. În cazul unei scurgeri, ventilatorul sursei de alimentare a computerului se poate „învârti” și pot apărea ondulații ale tensiunii de ieșire la ieșire și să dispară periodic. Adică modulul de protecție se declanșează periodic, dar blocarea completă nu are loc. Diodele Schottky sunt 100% arse dacă radiatorul pe care sunt atașate este foarte cald sau are un miros puternic de ars de la ele.
Ar trebui spus câteva cuvinte că atunci când reparați un UPS după înlocuirea diodelor, în special în cazul suspectării unei scurgeri în carcasă, ar trebui să suneți toate tranzistoarele de putere care funcționează în modul de comutare. Și, de asemenea, în cazul înlocuirii tranzistoarelor cheie, verificarea diodelor este obligatorie și strict necesară.
Tehnica de testare a unei diode Schottky este aceeași ca și pentru o diodă standard standard. Dar există mici diferențe și aici. Este foarte dificil să testați o diodă de acest tip deja lipită în circuit. Prin urmare, ansamblul sau elementul individual trebuie mai întâi scos din circuit pentru inspecție. Este destul de ușor să determinați un element complet străpuns. La toate limitele de măsurare a rezistenței, multimetrul va afișa o rezistență infinit scăzută sau un scurtcircuit în ambele direcții.
Este mai dificil de verificat cu o scurgere suspectată. Dacă verificăm cu un multimetru obișnuit, de exemplu DT-830 în modul „diodă”, vom vedea o componentă care poate fi reparată. Cu toate acestea, dacă efectuați o măsurătoare în modul ohmmetru, atunci rezistența inversă la limita „20 kOhm” este determinată a fi infinit de mare (1). Dacă elementul prezintă o oarecare rezistență, de exemplu 5 kOhm, atunci este mai bine să considerați această diodă suspectă și să o înlocuiți cu una care este cu siguranță funcțională. Uneori, este mai bine să înlocuiți imediat diodele Schottky pe magistralele +3,3V și +5,0V într-un UPS de computer.
Acestea sunt uneori folosite în receptorii de radiații alfa și beta (dozimetre), detectoare de radiații neutronice și, în plus, panourile solare sunt asamblate la tranzițiile barierei Schottky care furnizează energie electrică navelor spațiale care arat întinderile vastului nostru univers.
Dezvoltarea electronicii necesită standarde din ce în ce mai înalte din partea componentelor radio. Pentru a funcționa la frecvențe înalte, se folosește o diodă Schottky, care este superioară în parametrii săi analogilor de siliciu. Uneori puteți întâlni numele de diodă de barieră Schottky, care înseamnă practic același lucru.
- Proiecta
- Miniaturizare
- Utilizați în practică
Proiecta
Dioda Schottky diferă de diodele obișnuite prin design, care utilizează mai degrabă un semiconductor metalic decât o joncțiune p-n. Este clar că proprietățile aici sunt diferite, ceea ce înseamnă că și caracteristicile ar trebui să fie diferite.
Într-adevăr, un metal semiconductor are următorii parametri:
- Curentul de scurgere este de mare importanță;
- Căderea joasă de tensiune pe joncțiune atunci când este conectat direct;
- Restabilește încărcarea foarte repede, deoarece are o valoare scăzută.
Dioda Schottky este realizată din materiale precum arseniura de galiu, siliciu; mult mai rar, dar poate fi folosit și, este germaniul. Alegerea materialului depinde de proprietățile care trebuie obținute, cu toate acestea, în orice caz, tensiunea inversă maximă pentru care pot fi fabricate acești semiconductori nu este mai mare de 1200 de volți - acestea sunt redresoarele de cea mai mare tensiune. În practică, ele sunt mult mai des folosite la tensiuni mai mici - 3, 5, 10 volți.
În schema de circuit, dioda Schottky este desemnată după cum urmează:
Dar uneori puteți vedea această denumire:
Aceasta înseamnă un element dublu: două diode într-o carcasă cu un anod sau catod comun, deci elementul are trei terminale. Sursele de alimentare utilizează astfel de modele cu un catod comun; sunt convenabile de utilizat în circuitele redresoare. Adesea, diagramele arată marcajele unei diode obișnuite, dar descrierea indică faptul că aceasta este o diodă Schottky, așa că trebuie să fii atent.
Ansamblurile de diode cu o barieră Schottky sunt disponibile în trei tipuri:
Tip 1 – cu catod comun;
Tip 2 – cu un anod comun;
Tip 3 – conform schemei de dublare.
Pentru a economisi la facturile de energie electrică, cititorii noștri recomandă Electricity Saving Box. Plățile lunare vor fi cu 30-50% mai mici decât erau înainte de utilizarea economizorului. Îndepărtează componenta reactivă din rețea, rezultând o reducere a sarcinii și, în consecință, a consumului de curent. Aparatele electrice consumă mai puțină energie electrică și costurile sunt reduse.
Această conexiune ajută la creșterea fiabilității elementului: la urma urmei, fiind în aceeași carcasă, au același regim de temperatură, ceea ce este important dacă sunt necesare redresoare puternice, de exemplu, 10 amperi.
Dar există și dezavantaje. Chestia este că căderea de tensiune joasă (0,2–0,4 V) a unor astfel de diode apare la tensiuni joase, de obicei 50–60 volți. La valori mai mari se comportă ca niște diode obișnuite. Însă în ceea ce privește curentul, acest circuit dă rezultate foarte bune, deoarece este adesea necesar - în special în circuitele de putere și modulele de putere - ca curentul de funcționare al semiconductorilor să fie de cel puțin 10A.
Un alt dezavantaj major: pentru aceste dispozitive, curentul invers nu poate fi depășit nici măcar pentru o clipă. Ele eșuează imediat, în timp ce diodele cu siliciu, dacă temperatura nu a fost depășită, își restabilesc proprietățile.
Dar mai sunt lucruri pozitive. Pe lângă căderea joasă de tensiune, dioda Schottky are o valoare scăzută a capacității joncțiunii. După cum știți: capacitate mai mică - frecvență mai mare. O astfel de diodă și-a găsit aplicație în comutarea surselor de alimentare, redresoare și alte circuite cu frecvențe de câteva sute de kiloherți.
Caracteristica curent-tensiune a unei astfel de diode are un aspect asimetric. Când se aplică o tensiune directă, este clar că curentul crește exponențial, iar când se aplică tensiune inversă, curentul nu depinde de tensiune.
Toate acestea pot fi explicate dacă știți că principiul de funcționare al acestui semiconductor se bazează pe mișcarea purtătorilor principali - electronii. Din același motiv, aceste dispozitive sunt atât de rapide: nu au procese de recombinare caracteristice dispozitivelor cu joncțiuni p-n. Toate dispozitivele cu o structură de barieră se caracterizează prin asimetria caracteristicilor curent-tensiune, deoarece numărul de purtători de sarcină electrică este cel care determină dependența curentului de tensiune.
Miniaturizare
Odată cu dezvoltarea microelectronicii, au început să fie utilizate pe scară largă microcircuite speciale și microprocesoare cu un singur cip. Toate acestea nu exclud utilizarea elementelor suspendate. Cu toate acestea, dacă în acest scop sunt utilizate radioelemente de dimensiuni convenționale, acest lucru va anula întreaga idee a miniaturizării în ansamblu. Prin urmare, au fost dezvoltate elemente cu cadru deschis - componente SMD, care sunt de 10 sau mai multe ori mai mici decât piesele convenționale. Caracteristicile curent-tensiune ale unor astfel de componente nu sunt diferite de caracteristicile curent-tensiune ale dispozitivelor convenționale, iar dimensiunile lor reduse fac posibilă utilizarea unor astfel de piese de schimb în diferite microansambluri.
Componentele SMD vin în mai multe dimensiuni. Pentru lipirea manuală este potrivită SMD mărimea 1206. Au dimensiunea de 3,2 pe 1,6 mm, ceea ce vă permite să le lipiți singur. Alte elemente SMD sunt mai miniaturale, asamblate din fabrică cu echipamente speciale și este imposibil să le lipiți singur acasă.
Principiul de funcționare al unei componente smd nu este, de asemenea, diferit de omologul său mare și, dacă, de exemplu, luăm în considerare caracteristica curent-tensiune a unei diode, atunci aceasta va fi la fel de potrivită pentru semiconductori de orice dimensiune. Intervalul de curent este de la 1 la 10 amperi. Marcajele de pe carcasă constau adesea într-un cod digital, a cărui decodare este dată în tabele speciale. Pot fi testate pentru adecvare folosind un tester, la fel ca omologii lor mai mari.
Utilizați în practică
Redresoarele Schottky sunt utilizate în surse de comutație, stabilizatoare de tensiune, redresoare în comutație. Cel mai solicitant curent - 10A sau mai mult - sunt tensiunile de 3,3 și 5 volți. În astfel de circuite secundare de alimentare sunt folosite cel mai des dispozitivele Schottky. Pentru a amplifica valorile curentului, acestea sunt conectate împreună într-un circuit cu un anod sau catod comun. Dacă fiecare dintre diodele duble este evaluată la 10 amperi, veți obține o marjă de siguranță semnificativă.
Una dintre cele mai frecvente defecțiuni ale modulelor de comutare de putere este defecțiunea acestor diode. De regulă, ele fie sparg complet, fie se scurg. În ambele cazuri, dioda defectă trebuie înlocuită, apoi tranzistoarele de putere trebuie verificate cu un multimetru și trebuie măsurată și tensiunea de alimentare.
Testare și interschimbabilitate
Redresoarele Schottky pot fi testate în același mod ca și semiconductorii convenționali, deoarece au caracteristici similare. Trebuie să îl suni în ambele direcții cu un multimetru - ar trebui să se arate în același mod ca o diodă obișnuită: anod-catod și nu ar trebui să existe scurgeri. Dacă arată chiar și o rezistență ușoară - 2-10 kilo-ohmi, acesta este deja un motiv de suspiciune.
O diodă cu un anod sau catod comun poate fi testată ca doi semiconductori obișnuiți conectați împreună. De exemplu, dacă anodul este comun, atunci va fi un picior din trei. Așezăm o sondă de tester pe anod, celelalte picioare sunt diode diferite și o altă sondă este plasată pe ele.
Se poate inlocui cu alt tip? În unele cazuri, diodele Schottky sunt înlocuite cu diode obișnuite cu germaniu. De exemplu, D305 la un curent de 10 amperi a dat o cădere de numai 0,3 volți, iar la curenți de 2-3 amperi pot fi instalate în general fără calorifere. Dar scopul principal al instalației Schottky nu este o scădere mică, ci o capacitate scăzută, așa că înlocuirea nu va fi întotdeauna posibilă.
După cum vedem, electronica nu stă pe loc, iar aplicațiile ulterioare ale dispozitivelor de mare viteză vor crește, făcând posibilă dezvoltarea unor sisteme noi, mai complexe.
La marea familie de diode semiconductoare numite după numele oamenilor de știință care au descoperit efectul neobișnuit, putem adăuga încă una. Aceasta este o diodă Schottky.
Fizicianul german Walter Schottka a descoperit și studiat așa-numitul efect de barieră care apare cu o anumită tehnologie pentru crearea unei tranziții metal-semiconductor.
Caracteristica principală a unei diode Schottky este că, spre deosebire de diodele convenționale bazate pe o joncțiune pn, aceasta utilizează o joncțiune metal-semiconductor, care este numită și barieră Schottky. Această barieră, la fel ca joncțiunea semiconductoare pn, are proprietatea de conductivitate electrică unidirecțională și o serie de proprietăți distinctive.
Materialele utilizate pentru fabricarea diodelor de barieră Schottky sunt predominant siliciu (Si) și arseniura de galiu (GaAs), precum și metale precum aurul, argintul, platina, paladiu și wolfram.
În diagramele de circuit, o diodă Schottky este descrisă astfel.
După cum puteți vedea, imaginea sa este oarecum diferită de denumirea unei diode semiconductoare convenționale.
Pe lângă această denumire, în diagrame puteți găsi și o imagine a unei diode Schottky duale (ansamblu).
O diodă dublă este două diode montate într-o carcasă comună. Terminalele catozilor sau anozilor lor sunt combinate. Prin urmare, un astfel de ansamblu are, de regulă, trei ieșiri. Sursele de alimentare cu comutare folosesc de obicei ansambluri catodice comune.
Deoarece două diode sunt plasate în aceeași carcasă și realizate într-un singur proces tehnologic, parametrii lor sunt foarte apropiați. Deoarece sunt plasate într-o singură carcasă, condițiile lor de temperatură sunt aceleași. Acest lucru crește fiabilitatea și durata de viață a elementului.
Diodele Schottky au două calități pozitive: o cădere de tensiune directă foarte scăzută (0,2-0,4 volți) pe joncțiune și performanță foarte ridicată.
Din păcate, o cădere de tensiune atât de mică apare atunci când tensiunea aplicată nu este mai mare de 50-60 de volți. Pe măsură ce crește și mai mult, dioda Schottky se comportă ca o diodă redresoare de siliciu obișnuită. Tensiunea inversă maximă pentru Schottky nu depășește de obicei 250 de volți, deși la vânzare puteți găsi mostre evaluate la 1,2 kilovolți (VS-10ETS12-M3).
Deci, dublă diodă Schottky (redresoare Schottky) 60CPQ150 proiectat pentru o tensiune inversă maximă de 150V, iar fiecare dintre diodele ansamblului este capabilă să treacă 30 de amperi în conexiune directă!
De asemenea, puteți găsi mostre al căror curent redresat în jumătate de ciclu poate ajunge la maximum 400A! Un exemplu este modelul VS-400CNQ045.
Foarte des, în diagramele de circuit, reprezentarea grafică complexă a catodului este pur și simplu omisă, iar dioda Schottky este descrisă ca o diodă obișnuită. Iar tipul de element utilizat este indicat în caietul de sarcini.
Dezavantajele diodelor cu barieră Schottky includ faptul că, chiar dacă tensiunea inversă este depășită pentru scurt timp, ele eșuează instantaneu și, cel mai important, ireversibil. În timp ce supapele de alimentare cu siliciu, după ce tensiunea în exces se oprește, se autovindecă perfect și continuă să funcționeze. În plus, curentul invers al diodelor depinde foarte mult de temperatura joncțiunii. La un curent invers mare, are loc o defalcare termică.
Pe lângă viteza mare și, prin urmare, timpul scurt de recuperare, calitățile pozitive ale diodelor Schottky includ capacitatea scăzută de joncțiune (barieră), care permite creșterea frecvenței de funcționare. Acest lucru le permite să fie utilizate în redresoare de impulsuri la frecvențe de sute de kiloherți. O mulțime de diode Schottky își găsesc aplicația în microelectronica integrată. Diodele Schottky realizate folosind nanotehnologie sunt incluse în circuitele integrate, unde ocolesc joncțiunile tranzistorilor pentru a îmbunătăți performanța.
Diodele Schottky din seria 1N581x (1N5817, 1N5818, 1N5819) au prins rădăcini în practica radioamatorilor. Toate sunt proiectate pentru curent direct maxim ( I F(AV)) – 1 amper și tensiune inversă ( V RRM) de la 20 la 40 volți. Cadere de tensiune ( V F) la joncțiune este de la 0,45 la 0,55 volți. După cum sa menționat deja, căderea de tensiune directă ( Căderea de tensiune directă) pentru diode cu o barieră Schottky este foarte mică.
Un alt element destul de cunoscut este 1N5822. Este proiectat pentru un curent direct de 3 amperi și este găzduit într-o carcasă DO-201AD.
De asemenea, pe plăcile de circuite imprimate găsiți diode din seria SK12 - SK16 pentru montaj la suprafață. Au dimensiuni destul de mici. În ciuda acestui fapt, SK12-SK16 poate rezista la curent direct de până la 1 amper la o tensiune inversă de 20 - 60 volți. Căderea de tensiune directă este de 0,55 volți (pentru SK12, SK13, SK14) și 0,7 volți (pentru SK15, SK16). De asemenea, în practică, puteți găsi diode din seria SK32 - SK310, de exemplu, SK36, care este proiectat pentru un curent continuu de 3 amperi.
Aplicarea diodelor Schottky în sursele de alimentare.
Diodele Schottky sunt utilizate în mod activ în sursele de alimentare ale computerelor și stabilizatoarele de tensiune de comutare. Dintre tensiunile de alimentare de joasă tensiune, cel mai mare curent (zeci de amperi) sunt +3,3 volți și +5,0 volți. În aceste surse de alimentare secundare sunt folosite diodele de barieră Schottky. Cel mai adesea, se folosesc ansambluri cu trei terminale cu un catod comun. Este utilizarea ansamblurilor care poate fi considerată un semn al unei surse de alimentare de înaltă calitate și avansată tehnologic.
Defecțiunea diodelor Schottky este una dintre cele mai frecvente defecțiuni la comutarea surselor de alimentare. Poate avea două stări „moarte”: defecțiune electrică pură și scurgere. Dacă una dintre aceste condiții este prezentă, sursa de alimentare a computerului este blocată pe măsură ce protecția este declanșată. Dar acest lucru se poate întâmpla în moduri diferite. 
În primul caz, toate tensiunile secundare sunt absente. Protecția a blocat alimentarea cu energie. În cel de-al doilea caz, ventilatorul „smușcă” și ondulațiile de tensiune apar periodic și apoi dispar la ieșirea surselor de alimentare.
Adică circuitul de protecție este declanșat periodic, dar sursa de alimentare nu este complet blocată. Diodele Schottky se defectează dacă radiatorul pe care sunt instalate este foarte fierbinte până când apare un miros neplăcut. Iar ultima opțiune de diagnosticare este legată de o scurgere: atunci când sarcina procesorului central crește în modul multiprogram, sursa de alimentare se oprește spontan.
Trebuie avut în vedere faptul că atunci când reparați profesional o sursă de alimentare, după înlocuirea diodelor secundare, în special în cazul unei suspecte de scurgere, ar trebui să verificați toate tranzistoarele de putere care îndeplinesc funcția tastelor și invers: după înlocuirea tranzistoarelor cheie, verificarea diodelor secundare este o procedura obligatorie. Este întotdeauna necesar să te ghidezi după principiul: necazurile nu vin singure.
Verificarea diodelor Schottky cu un multimetru.
Puteți verifica dioda Schottky folosind un multimetru comercial. Tehnica este aceeași ca la verificarea unei diode semiconductoare convenționale cu o joncțiune p-n. Dar există și capcane aici. O diodă cu scurgeri este deosebit de dificil de testat. În primul rând, elementul trebuie scos din circuit pentru o verificare mai precisă. Este destul de ușor să determinați o diodă complet spartă. La toate limitele de măsurare a rezistenței, elementul defect va avea o rezistență infinitezimală, atât în conexiune directă, cât și inversă. Acest lucru este echivalent cu un scurtcircuit.
Este mai dificil să verificați o diodă cu o „scurgere” suspectată. Dacă verificăm cu un multimetru DT-830 în modul „diodă”, vom vedea un element complet reparabil. Puteți încerca să măsurați rezistența inversă folosind un ohmmetru. La limita „20 kOhm”, rezistența inversă este definită ca infinit de mare. Dacă dispozitivul prezintă cel puțin o oarecare rezistență, să zicem 3 kOhm, atunci această diodă ar trebui considerată suspectă și înlocuită cu una cunoscută bună. O înlocuire completă a diodelor Schottky pe magistralele de alimentare +3,3V și +5,0V poate oferi o garanție de 100%.
Unde mai sunt folosite diode Schottky în electronică? Ele pot fi găsite în dispozitive destul de exotice, cum ar fi receptoarele de radiații alfa și beta, detectoarele de radiații cu neutroni și, recent, panourile solare au fost asamblate pe joncțiunile barierei Schottky. Deci, ei furnizează și electricitate navelor spațiale.
O diodă Schottky este o diodă semiconductoare ale cărei proprietăți de redresare se bazează pe utilizarea unei joncțiuni electrice redresoare între un metal și un semiconductor.
Efectul Schottky apare atunci când un metal intră în contact cu un material semiconductor. Cele mai vechi diode (diode spot) foloseau un vârf de metal. Într-un metal, atunci când vine în contact cu un semiconductor, se formează o zonă de sarcină spațială, care permite curentului să curgă într-o direcție, dar nu îi permite să treacă în cealaltă. Diodele Schottky sunt o dezvoltare a acestei tehnologii. Diodele Schottky moderne au structura prezentată în Fig. 1
Fig. 1 Structura unei diode Schottky moderne
Joncțiunea redresorului este creată de un strat de metal (de obicei aur, platină, aluminiu sau paladiu) depus pe suprafața unui semiconductor ușor dopat. Metalul folosit și nivelul de aliere afectează caracteristicile de rectificare. Proprietatea de îndreptare apare datorită diferenței de niveluri de energie ale materialelor. Partea din spate a semiconductorului este mai puternic dopată, iar contactul din spate se numește ohmic, deoarece nivelurile de energie ale materialelor sunt foarte apropiate, iar zona de contact seamănă cu un rezistor în proprietățile sale. Curentul trece prin dioda Schottky datorită faptului că, sub influența tensiunii de polarizare directă a joncțiunii p-n, electronii din metal depășesc bariera de potențial. Prin urmare, diodele Schottky sunt numite și diode purtătoare de sarcină „fierbinte”.
A)
b)
V)
G)
d)
Figura 2. Diagrama unui contact metal-semiconductor (a) și diagrama sa de energie la polarizarea zero (b), înainte (d) și inversă (e)
Să luăm în considerare caracteristicile funcționării unei diode cu o barieră Schottky bazată pe contactul metalic cu un semiconductor de tip n pentru cazul în care funcția de lucru a metalului este mai mare decât funcția de lucru a semiconductorului (Figura 2 a). Când se formează un contact, electronii se deplasează de la un material cu o funcție de lucru mai scăzută la un material cu o funcție de lucru mai mare, determinând alinierea nivelurilor Fermi ale metalului și semiconductorului. În acest caz, semiconductorul devine încărcat pozitiv, iar câmpul electric intern rezultat împiedică tranziția electronilor la metal. Între metal și semiconductor apare o diferență de potențial de contact Uk = Ap-Am (Ap și Am sunt funcțiile de lucru ale semiconductorului și, respectiv, metalului).
Datorită diferenței dintre funcțiile de lucru ale metalului și semiconductorului, electronii sunt schimbate între ele. Electronii dintr-un semiconductor, care are o funcție de lucru mai mică, sunt transferați într-un metal cu o funcție de lucru mai mare. În starea de echilibru (Fig. 2 a), metalul este încărcat negativ, rezultând un câmp electric care oprește tranziția uniformă a electronilor.
Datorită diferenței puternice în concentrațiile de electroni liberi de pe ambele părți ale contactului, aproape întreaga cădere de tensiune are loc în regiunea aproape de contact a semiconductorului. O tensiune externă aplicată modifică înălțimea barierei numai pe partea semiconductorului. Electronii benzii de conducere sunt respinși de câmpul de contact rezultat. Se creează un strat epuizat cu o concentrație redusă de operatori de telefonie mobilă. În apropierea contactului, datorită îndoirii limitelor benzii, semiconductorul de tip n se transformă într-un semiconductor de tip p.
Distribuția câmpului electric (Fig. 2c) și a încărcăturii spațiale în acest caz este descrisă prin aceleași ecuații ca și pentru o joncțiune p-n abruptă. Într-un semiconductor, o regiune pare sărată de purtători de sarcină majoritari cu conductivitate redusă, a cărei lățime depinde de nivelul de dopaj al semiconductorului. Într-o stare de echilibru, fluxul de electroni (purtătorii majoritari ai semiconductorului) în metal este echilibrat de fluxul de electroni din metal în semiconductor.
Cu polarizarea directă (Fig. 2d), bariera de potențial de pe partea semiconductorului scade și numărul de tranziții de electroni în metal crește. Cu polarizarea inversă (Fig. 2e), dimpotrivă, curentul de la semiconductor scade, tinde spre zero pe măsură ce tensiunea crește. Curentul electronilor din metal rămâne neschimbat tot timpul: rolul său este nesemnificativ în timpul trecerii curentului direct și, de asemenea, determină curentul de scurgere în timpul polarizării inverse. Mărimea acestui curent invers în dispozitivele cu o barieră Schottky este de ordinul mai multor microamperi.
În contactele reale, o dependență liniară a înălțimii barierei de funcția de lucru a metalului este rar observată din cauza faptului că există sarcini de suprafață pe suprafața semiconductorului din cauza imperfecțiunii acestuia. Atunci când un metal este depus, o astfel de sarcină de suprafață ecranează influența metalului, drept urmare înălțimea barierei de potențial este determinată în principal de starea suprafeței semiconductorului. În plus, proprietățile contactului metal-semiconductor sunt afectate de curenții de scurgere, curenții de generare - recombinarea purtătorilor de sarcină în regiunea de epuizare și de posibilitatea tunelului de electroni în cazul unui semiconductor puternic dopat.
Într-o diodă Schottky, nu există o acumulare de purtători de sarcină minoritari în regiunile diodei sub tensiune directă și nicio resorbție a acestei sarcini atunci când semnul tensiunii se schimbă. Acest lucru îmbunătățește performanța diodei, adică proprietățile de frecvență și puls. Timpul de recuperare a rezistenței inverse cu o diodă Schottky folosind siliciu și aur este de aproximativ 10 ns sau mai puțin.
Avantajul diodei Schottky la nivelul actual de tehnologie este, de asemenea, că caracteristica curent-tensiune se dovedește a fi foarte apropiată de caracteristica unei joncțiuni p-n idealizate.
Curentul dintr-un material semiconductor este fluxul de electroni. Electronii sunt principalii purtători de sarcină, iar debitul de curent este mai mare decât în materialul p al unei diode plane. Prin urmare, diodele Schottky sunt cele mai rapide dintre toate diodele. Deoarece nu există purtători de sarcină minoritari în regiunea de joncțiune, dioda se oprește imediat ce tensiunea aplicată scade la zero. Cu toate acestea, procesul de încărcare a capacității de joncțiune determină curgerea curentului invers. Această capacitate este foarte mică, prin urmare curentul invers este extrem de scăzut. Diodele Schottky au timpi de recuperare practic zero înainte și invers, deoarece conductivitatea lor este independentă de purtătorii de sarcină minoritari.
Căderea de tensiune directă a unei diode Schottky din siliciu este foarte mică, de obicei de ordinul a 0,2...0,45 V. Căderea de tensiune este proporțională cu tensiunea inversă maximă. De exemplu, căderea de tensiune pe o diodă cu o tensiune inversă de 10 V poate fi de până la 0,3 V. Cu cât tensiunea maximă inversă și curentul nominal este mai mare, cu atât este mai mare căderea de tensiune directă datorită creșterii grosimii stratului n. O diodă cu o limită de temperatură mai mare are o cădere de tensiune directă mai mare, care scade pe măsură ce temperatura joncțiunii scade. Acest coeficient de temperatură negativ al curentului reduce disiparea puterii, dar face mai dificilă punerea în paralel a diodelor.
Pentru multe tipuri de diode (cum ar fi diode de joasă frecvență planare de redresare, diode în impulsuri etc.), principalul proces fizic care limitează intervalul de frecvență de funcționare a fost procesul de acumulare și resorbție a purtătorilor de sarcină minoritari în baza diodei. Un alt proces fizic - reîncărcarea capacității de barieră a joncțiunii electrice redresoare - a avut o importanță secundară în diodele luate în considerare și le-a afectat proprietățile de frecvență doar în anumite condiții. Prin urmare, au fost înaintate cerințe pentru tehnologia de proiectare și fabricare a diodelor, a căror îndeplinire ar asigura resorbția accelerată a purtătorilor de sarcină minoritari acumulați în bază în timpul acțiunii tensiunii continue. Este clar că dacă excludem injectarea purtătorilor de sarcină minoritari în timpul funcționării diodei, atunci nu ar exista nicio acumulare a acestor purtători minoritari în bază și, în consecință, un proces relativ lent de resorbție a acestora. Aici putem enumera mai multe posibilități pentru eliminarea aproape completă a injectării purtătorilor de sarcină minoritari, păstrând în același timp proprietățile de redresare ale diodelor semiconductoare.
1. Utilizați ca joncțiune electrică de redresare (heterojoncțiune), adică. o tranziție electrică formată ca urmare a contactului semiconductorilor cu diferite benzi interzise. Injectarea purtătorilor minoritari în timpul comutării directe va fi absentă dacă sunt îndeplinite un număr de condiții și, în special, dacă tipul de conductivitate electrică a semiconductorilor care formează heterojoncțiunea este același. Această metodă de eliminare a injecției purtătorilor de sarcină minoritari nu și-a găsit încă aplicație largă în producția industrială de diode semiconductoare monocristaline din cauza dificultăților tehnologice.
2. Folosind efectul de tunel pentru a îndrepta.
3. Diode inversoare, de ex. folosind doar ramura inversă a caracteristicii curent-tensiune împreună cu secțiunea corespunzătoare avariei de avalanșă pentru redresare. Această metodă nu și-a găsit aplicație din cauza necesității de a avea propria sa tensiune de polarizare pentru fiecare diodă, aproape egală cu tensiunea de defalcare. În plus, în etapa inițială a defalcării avalanșei, apare zgomot în diodă.
4. Folosind o joncțiune Schottky de rectificare, de ex. o joncțiune electrică de redresare formată ca urmare a contactului dintre un metal și un semiconductor. La o astfel de tranziție, înălțimea barierei de potențial pentru electroni și găuri poate diferi semnificativ. Prin urmare, atunci când o joncțiune Schottky de redresare este pornită în direcția înainte, apare un curent direct din cauza mișcării purtătorilor majoritari de sarcină ai semiconductorului în metal, iar purtătorii de alt semn (minoritate pentru semiconductor) practic nu pot trece. de la metal la semiconductor datorită barierei de potențial ridicat pentru acestea la joncțiune.
Astfel, pe baza joncțiunii Schottky redresoare, pot fi create diode semiconductoare redresoare, pulsate și de ultra-înaltă frecvență, care diferă de diodele cu joncțiune p-n prin proprietăți de frecvență mai bune.
Diode redresoare Schottky
Proprietățile de frecvență ale diodelor Schottky ar trebui să fie influențate în principal de timpul de reîncărcare a capacității joncțiunii barierei. Constanta de timp de reîncărcare depinde și de rezistența bazei diodei. Prin urmare, este mai oportun să se creeze o joncțiune Schottky de rectificare pe un cristal semiconductor cu conductivitate electrică de tip n - mobilitatea electronilor este mai mare decât mobilitatea găurilor. Din același motiv, concentrația de impurități din cristalul semiconductor trebuie să fie mare.
Cu toate acestea, grosimea barierei potențiale Schottky care apare în semiconductor lângă interfața cu metalul trebuie să fie destul de mare. Numai cu o grosime mare a barierei de potențial (joncțiunea Schottky) va fi posibilă, în primul rând, eliminarea posibilității tunelului purtătorului de sarcină prin bariera de potențial, în al doilea rând, obținerea unor valori suficiente ale tensiunii de defecțiune și, în al treilea rând, obțineți valori mai mici ale capacității de barieră specifice (pe unitate de suprafață) a joncțiunii. Iar grosimea joncțiunii sau a barierei de potențial depinde de concentrația de impurități din semiconductor: cu cât concentrația de impurități este mai mare, cu atât tranziția este mai subțire. Aceasta implică cerința opusă pentru o concentrație mai mică de impurități în semiconductor.
Luând în considerare aceste cerințe contradictorii pentru concentrația de impurități în semiconductorul original duce la necesitatea creării unei baze de diode Schottky cu două straturi (Fig. 3). Partea principală a cristalului - substratul cu o grosime de aproximativ 0,2 mm - conține o concentrație mare de impurități și are rezistivitate scăzută. Un strat subțire monocristal din același semiconductor (grosime de câțiva micrometri) cu aceeași conductivitate electrică de tip n poate fi obținut pe suprafața substratului folosind metoda creșterii epitaxiale. Concentrația donorului în stratul epitaxial ar trebui să fie semnificativ mai mică decât concentrația donorului în substrat.
Orez. 3. Opțiuni pentru structuri de diode Schottky cu o bază cu două straturi
Arsenaniura de siliciu sau galiu poate fi utilizată ca material semiconductor sursă pentru diodele redresoare Schottky. Cu toate acestea, în straturile epitaxiale de arseniură de galiu nu este încă posibil să se realizeze o concentrație scăzută de defecte și o concentrație suficient de scăzută de donatori. Prin urmare, tensiunea de defalcare a diodelor Schottky pe bază de arseniură de galiu este scăzută, ceea ce reprezintă un dezavantaj semnificativ pentru diodele redresoare.
Un electrod metalic este de obicei aplicat pe stratul epitaxial al unui semiconductor prin evaporare în vid, urmată de depunere pe suprafața stratului epitaxial. Înainte de aplicarea unui electrod metalic, este recomandabil să se creeze ferestre în stratul de oxid pe suprafața semiconductorului folosind fotolitografie. Acest lucru facilitează obținerea unei joncțiuni Schottky de rectificare a zonei și configurației necesare.
Este de preferat să se fabrice diode redresoare de joasă frecvență cu o joncțiune p-n. Diodele redresoare Schottky din regiunea de joasă frecvență pot avea în viitor un avantaj față de diodele cu joncțiune pn datorită ușurinței de fabricare.
Diodele Schottky ar trebui să aibă cele mai mari avantaje față de diodele de joncțiune p-n atunci când redresează curenți mari de înaltă frecvență. Aici, pe lângă cele mai bune proprietăți de frecvență ale diodelor Schottky, trebuie remarcate următoarele caracteristici: tensiune directă mai mică datorită înălțimii mai mici a barierei de potențial pentru purtătorii de sarcină principali ai semiconductorului; o densitate mare de curent direct admisibilă maximă, care este asociată, în primul rând, cu o tensiune directă mai mică și, în al doilea rând, cu o bună îndepărtare a căldurii din joncțiunea de redresare Schottky. Într-adevăr, stratul metalic situat pe o parte a joncțiunii Schottky este superioară ca conductivitate termică față de orice strat de semiconductor puternic dopat. Din aceleași motive, diodele redresoare Schottky trebuie să reziste la suprasarcini de curent semnificativ mai mari în comparație cu diodele de joncțiune p-n similare bazate pe același material semiconductor.
O altă caracteristică a diodelor Schottky este idealitatea ramurii directe a caracteristicii curent-tensiune. În acest caz, cu o modificare a curentului direct în mai multe ordine de mărime, dependența este aproape liniară sau nu apar multiplicatori suplimentari în exponent atunci când curentul se modifică. Având în vedere această caracteristică, diodele Schottky pot fi folosite ca elemente logaritmice de mare viteză.
În fig. Figura 4 prezintă caracteristicile curent-tensiune ale unei diode Schottky din siliciu 2D219, proiectată pentru un curent direct maxim admisibil de 10 A. Tensiunea directă pe diodă la un curent direct maxim admisibil nu este mai mare de 0,6 V, tensiunea inversă maximă admisă pentru o diodă 2D219B este de 20 V. Aceste diode permit trecerea impulsurilor de curent cu o durată de până la 10 ms cu o perioadă de repetare de cel puțin 10 min cu o amplitudine de 25 de ori mai mare decât curentul direct maxim admisibil. Diodele sunt proiectate pentru o frecvență de curent rectificată de 0,2 MHz.
dispozitiv de diodă semiconductor schottky 
Orez. 4. Caracteristicile I-V ale diodei Schottky de siliciu 2D219 la diferite temperaturi
Diode Schottky cu puls.
Materialul semiconductor sursă pentru aceste diode poate fi, ca și în cazul diodelor redresoare Schottky, arseniura de siliciu sau galiu. Dar aici ar trebui să se acorde preferință arseniurei de galiu, deoarece în acest material durata de viață a purtătorilor de sarcină minoritare poate fi mai mică de s. În ciuda absenței virtuale a injectării purtătorilor de sarcină minoritari prin joncțiunea Schottky atunci când este pornită în direcția înainte (ceea ce a fost deja notat mai devreme), la tensiuni directe ridicate și densități de curent direct există, desigur, o componentă a directiei directe. curent asociat cu injectarea purtătorilor de sarcină minoritari în semiconductor. Prin urmare, cerința pentru o durată de viață scurtă a purtătorilor minoritari în materialul semiconductor original rămâne pentru diodele Schottky în impulsuri.
Principalul dezavantaj al diodelor Schottky este curentul mare de scurgere inversă. Are o dependență exponențială de temperatură și crește odată cu creșterea temperaturii și a tensiunii inverse. Curentul maxim de scurgere este determinat de tehnologia de producere a diodelor. Cu cât este mai mare tensiunea nominală inversă declarată a diodei și temperatura maximă a joncțiunii, cu atât scurgerea este mai mică.
Pagina 1 din 3
După cum arată statisticile actuale privind defecțiunile surselor de alimentare ale sistemului modern, cel mai mare număr de defecțiuni apar în circuitele secundare ale surselor de alimentare. Defecțiunile comutatoarelor cu tranzistori de putere (cea mai tipică defecțiune a surselor de alimentare din generațiile anterioare) sunt extrem de rare astăzi, ceea ce este un indicator al succeselor obținute în ultimii cinci ani de către producătorii de electronice semiconductoare de putere. Una dintre cele mai problematice componente ale surselor de alimentare moderne sunt redresoarele secundare bazate pe diode Schottky, ceea ce se datorează curenților mari de ieșire ai sursei de alimentare. Rata mare de eșec a diodelor Schottky a devenit baza apariției acestei publicații pe paginile revistei noastre.
Dioda Schottky (numită după fizicianul german Walter Schottky) este o diodă semiconductoare cu o cădere de tensiune scăzută atunci când este conectată direct. Diodele Schottky folosesc o joncțiune metal-semiconductor ca barieră Schottky (în loc de o joncțiune pn ca diodele convenționale). Tensiunea inversă admisibilă a diodelor Schottky produse industrial este limitată la 250 V (MBR40250 și analogi); în practică, majoritatea diodelor Schottky sunt utilizate în circuite de joasă tensiune cu o tensiune inversă de ordinul câtorva și câteva zeci de volți.
Avantajele diodelor Schottky
În timp ce diodele de siliciu convenționale au o cădere de tensiune directă de aproximativ 0,6 - 0,7 V, utilizarea diodelor Schottky permite reducerea acestei valori la 0,2 - 0,4 V. O astfel de cădere de tensiune directă scăzută este caracteristică doar diodelor Schottky cu o tensiune inversă maximă. de ordinul zecilor de volți. La tensiuni inverse mari, căderea directă devine comparabilă cu cea a diodelor de siliciu, ceea ce limitează utilizarea diodelor Schottky la circuitele de joasă tensiune. De exemplu, pentru o diodă de putere Schottky 30Q150 cu tensiunea inversă maximă posibilă (150 V) la un curent direct de 15 A, căderea de tensiune este normalizată la un nivel de la 0,75 V (T = 125 °C) la 1,07 V (T). = −55°C).
Bariera Schottky are, de asemenea, o capacitate electrică mai mică a joncțiunii, ceea ce face posibilă creșterea semnificativă a frecvenței de funcționare a diodei. Această proprietate este utilizată în circuitele integrate, în care diodele Schottky deviază tranzițiile tranzistoarelor element logic. În electronica de putere, capacitatea de joncțiune scăzută (adică, timp scurt de recuperare) permite construirea de redresoare care funcționează la frecvențe de sute de kHz și mai mari. De exemplu, dioda MBR4015 (15 V, 40 A), optimizată pentru rectificarea de înaltă frecvență, este evaluată pentru a funcționa la dV/dt până la 1000 V/ms.
Datorită caracteristicilor de sincronizare mai bune și capacităților mici de joncțiune, redresoarele bazate pe diode Schottky diferă de redresoarele tradiționale cu diode prin nivelul redus de zgomot, ceea ce le face cel mai preferate pentru utilizarea în comutarea surselor de alimentare pentru echipamente analogice și digitale.
Dezavantajele diodelor Schottky
În primul rând, dacă tensiunea inversă maximă este depășită pentru scurt timp, dioda Schottky eșuează ireversibil, spre deosebire de diodele de siliciu, care intră în modul de defalcare inversă și cu condiția ca puterea maximă disipată pe diodă să nu fie depășită, după o cădere de tensiune, dioda se restabilește complet. proprietățile sale.
În al doilea rând, diodele Schottky se caracterizează prin curenți inversi crescuți (față de diodele convenționale cu siliciu), care cresc odată cu creșterea temperaturii cristalului. Pentru 30Q150 de mai sus, curentul invers la tensiune inversă maximă variază de la 0,12 mA la +25°C până la 6,0 mA la +125°C. Pentru diodele de joasă tensiune din pachetele TO-220, curentul invers poate depăși sute de miliamperi (MBR4015 - până la 600 mA la +125°C). În condiții nesatisfăcătoare de disipare a căldurii, feedback-ul pozitiv de căldură în dioda Schottky duce la supraîncălzirea catastrofală a acesteia.
Caracteristica curent-tensiune a barierei Schottky (Fig. 1) are un aspect pronunțat asimetric. În regiunea de polarizare directă, curentul crește exponențial odată cu creșterea tensiunii aplicate. În regiunea de polarizare inversă, curentul nu depinde de tensiune. În ambele cazuri, cu polarizarea directă și inversă, curentul din bariera Schottky se datorează purtătorilor majoritari de sarcină - electroni.
Din acest motiv, diodele bazate pe bariera Schottky sunt dispozitive cu acțiune rapidă, deoarece le lipsesc procesele de recombinare și difuzie. Asimetria caracteristicii curent-tensiune a barierei Schottky este tipică pentru structurile de barieră. Dependența curentului de tensiune în astfel de structuri se datorează unei modificări a numărului de purtători care participă la procesele de transfer de sarcină. Rolul tensiunii externe este de a modifica numărul de electroni care trec dintr-o parte a structurii barierei în alta.
Diode Schottky în surse de alimentare
În sursele de alimentare ale sistemului, diodele Schottky sunt folosite pentru a rectifica curentul canalelor +3,3V și +5V și, după cum se știe, curenții de ieșire ai acestor canale se ridică la zeci de amperi, ceea ce duce la necesitatea de a lua foarte în serios. problemele de performanță a redresorului și reducerea pierderilor de energie ale acestora. Rezolvarea acestor probleme poate crește semnificativ eficiența surselor de alimentare și poate crește fiabilitatea tranzistorilor de putere din partea primară a sursei de alimentare.
Deci, pentru a reduce pierderile de comutare dinamică și pentru a elimina modul de scurtcircuit în timpul comutării, în canalele de cel mai mare curent (+3,3V și +5V), unde aceste pierderi sunt cele mai semnificative, diodele Schottky sunt folosite ca elemente redresoare. Utilizarea diodelor Schottky în aceste canale se datorează următoarelor considerații:
1) Dioda Schottky este un dispozitiv aproape fără inerție, cu un timp foarte scurt de recuperare a rezistenței inverse, ceea ce duce la o scădere a curentului secundar invers și la o scădere a curentului de supratensiune prin colectorii tranzistorilor de putere ai primarului parte în momentul în care dioda comută. Acest lucru reduce semnificativ sarcina tranzistoarelor de putere și, ca urmare, crește fiabilitatea sursei de alimentare.
2) Căderea de tensiune directă pe dioda Shockey este, de asemenea, foarte mică, ceea ce la o valoare curentă de 15-30 A oferă un câștig semnificativ în eficiență.
Deoarece în sursele de alimentare moderne și canalul de tensiune +12V devine foarte puternic, utilizarea diodelor Schottky în acest canal ar da, de asemenea, un efect energetic semnificativ, dar utilizarea lor în canalul +12V este nepractică. Acest lucru se datorează faptului că atunci când tensiunea inversă depășește 50V (și în canalul +12V tensiunea inversă poate ajunge la 60V), diodele Schottky încep să comute prost (prea lungi și, în același timp, apar curenți de scurgere inversi semnificativi), care duce la pierderea tuturor avantajelor aplicaţiilor lor. Prin urmare, în canalul +12V sunt utilizate diode cu impulsuri de siliciu de mare viteză. Deși industria produce acum diode Schottky cu tensiune inversă mare, utilizarea lor în sursele de alimentare este considerată inadecvată din diverse motive, inclusiv economice. Dar există excepții de la orice regulă, așa că în sursele de alimentare individuale puteți găsi ansambluri de diode Schottky în canale de +12V.
În sistemele moderne de alimentare pentru computere, diodele Schottky sunt, de regulă, ansambluri de diode cu două diode (semi-punți de diode), ceea ce crește în mod clar fabricabilitatea și compactitatea surselor de alimentare și, de asemenea, îmbunătățește condițiile de răcire ale diodelor. Utilizarea diodelor individuale (Fig. 2), mai degrabă decât a ansamblurilor de diode, este acum un indicator al unei surse de alimentare de calitate scăzută.
Ansamblurile de diode sunt produse în principal în trei tipuri de pachete (Fig. 3):
TO-220 (ansambluri mai puțin puternice cu curenți de funcționare de până la 20 A, uneori până la 25-30 A);
TO-247 (ansambluri mai puternice cu curenți de funcționare de 30 - 40 A);
TO-3P (ansambluri puternice).
Circuitul electric și pinout-ul ansamblului diodei Schottky sunt prezentate în (Fig. 4).
Caracteristicile electrice ale ansamblurilor de diode utilizate cel mai frecvent în sursele de alimentare ale sistemelor moderne sunt prezentate în tabel. 1.
Interschimbabilitatea ansamblurilor de diode este determinată pe baza caracteristicilor acestora. Desigur, dacă este imposibil să utilizați un ansamblu de diode cu exact aceleași caracteristici, este mai bine să îl înlocuiți cu un dispozitiv cu valori mai mari de curent și tensiune. În caz contrar, va fi imposibil să se garanteze funcționarea stabilă a sursei de alimentare. Există cazuri când producătorii folosesc ansambluri de diode în sursele lor de alimentare cu o rezervă de putere semnificativă (deși mai des observăm situația opusă), iar în timpul reparațiilor este posibil să se instaleze un dispozitiv cu valori mai mici ale curentului sau tensiunii. Cu toate acestea, cu o astfel de înlocuire, este necesar să se analizeze cu atenție caracteristicile sursei de alimentare și sarcina acesteia, iar toată responsabilitatea pentru consecințele unei astfel de modificări, desigur, cade pe umerii specialistului care efectuează reparația.
Manifestarea defecțiunilor la diodele Schottky
După cum sa menționat deja, defecțiunea diodelor Schottky este una dintre principalele probleme ale surselor de alimentare moderne. Deci, ce semne preliminare pot fi folosite pentru a determina probabil defecțiunea lor? Există mai multe astfel de semne.
În primul rând, în caz de defecțiuni și scurgeri ale diodelor redresoare secundare, de regulă, protecția este declanșată și sursa de alimentare nu pornește. Acest lucru se poate manifesta în diferite moduri:
1) Când sursa de alimentare este pornită, ventilatorul „se zvâcnește”, adică face mai multe rotații și se oprește; După aceasta, tensiunile de ieșire sunt complet absente, adică sursa de alimentare este blocată.
2) După pornirea sursei de alimentare, ventilatorul „se întrerupe” în mod constant, se pot observa ondulații de tensiune la ieșirile sursei de alimentare, adică protecția este declanșată periodic, dar sursa de alimentare nu este complet blocată.
3) Un semn al unei defecțiuni a diodelor Schottky este încălzirea extrem de puternică a radiatorului secundar pe care sunt instalate.
4) Un semn de scurgere a diodelor Schottky poate fi oprirea spontană a sursei de alimentare și, prin urmare, a computerului, atunci când sarcina crește (de exemplu, atunci când rulează programe care asigură încărcarea procesorului de 100%), precum și incapacitatea de a porni computerul după un „upgrade”, deși puterea sursei de alimentare este suficientă.
În plus, este necesar să ne dăm seama că în sursele de alimentare cu un design de circuit slab și prost conceput, scurgerea diodelor redresoare duce la supraîncărcări ale circuitului primar și la supratensiuni de curent prin tranzistoarele de putere, care pot cauza defecțiunea acestora. Astfel, o abordare profesională a reparației surselor de alimentare impune o verificare obligatorie a diodelor redresoare secundare de fiecare dată când sunt înlocuite tranzistoarele-comutatoare de putere ale părții primare a sursei de alimentare.
Diagnosticarea diodelor Schottky
Testarea și diagnosticarea precisă a diodelor Schottky, în practică, este o sarcină destul de dificilă, deoarece aici multe sunt determinate de tipul de instrument de măsurare utilizat și de experiența unor astfel de măsurători, deși se determină defalcarea obișnuită a uneia sau două diode ale unei diode Schottky. asamblarea nu este deosebit de dificilă. Pentru a face acest lucru, trebuie să dezlipiți ansamblul diodei și să verificați ambele diode cu un tester conform diagramei din Fig. 5. Pentru astfel de diagnostice, testerul trebuie setat pe modul de testare cu diode. O diodă defectă va prezenta aceeași rezistență în ambele direcții (de obicei foarte mică, adică va prezenta un scurtcircuit), ceea ce indică inadecvarea acesteia pentru utilizare ulterioară. Cu toate acestea, defecțiunile evidente ale ansamblurilor de diode sunt foarte, foarte rare în practică.
Orez. 5
Practic, trebuie să faceți față cu scurgerile (și adesea cu scurgerile termice) ale diodelor Schottky. Dar scurgerile nu pot fi detectate în acest fel. Când este testată cu un tester în modul „diodă”, o diodă „cu scurgere” este în marea majoritate a cazurilor complet operațională. Precizia de diagnosticare garantată, în opinia noastră, poate fi obținută numai prin înlocuirea diodei cu un dispozitiv similar bun cunoscut.
Dar totuși, puteți încerca să identificați o diodă „suspectă” folosind o tehnică care implică măsurarea rezistenței joncțiunii sale inverse. Pentru a face acest lucru, nu vom folosi modul de testare a diodelor, ci un ohmmetru obișnuit.
Atenţie! Când utilizați această tehnică, trebuie amintit că diferiți testeri pot oferi citiri diferite, ceea ce se explică prin diferențele dintre testeri înșiși.
Deci, setăm limita de măsurare la o valoare și măsurăm rezistența inversă a diodei (Fig. 6). După cum arată practica, diodele care pot fi reparate la această limită de măsurare ar trebui să prezinte o rezistență infinit de mare.
Dacă măsurarea dezvăluie o rezistență, de obicei mică, (2-10 kOhm), atunci o astfel de diodă poate fi considerată „foarte suspectă” și este mai bine să o înlocuiți sau cel puțin să o verificați folosind metoda de înlocuire. Dacă verificați la limita de măsurare, atunci chiar și diodele funcționale pot prezenta o rezistență foarte mică în direcția opusă (unități și zeci de kOhmi), motiv pentru care se recomandă utilizarea limitei. Desigur, la intervale mari de măsurare (2 MΩ, 20 MΩ, etc.), chiar și o diodă absolut funcțională se dovedește a fi complet deschisă, deoarece joncțiunea sa p-n este aplicată o tensiune inversă prea mare (pentru diodele Schottky). La limită, puteți verifica folosind metoda comparativă, adică luați o diodă cu funcționalitate garantată, măsurați rezistența inversă a acesteia și comparați-o cu rezistența diodei testate. Diferențele semnificative în aceste măsurători vor indica necesitatea înlocuirii ansamblului diodei.
Uneori există situații în care doar una dintre diodele din ansamblu eșuează. În acest caz, defecțiunea este de asemenea ușor de identificat prin compararea rezistenței inverse a două diode ale aceluiași ansamblu. Diodele aceluiași ansamblu trebuie să aibă aceeași rezistență.
Metoda propusă poate fi completată și prin testarea stabilității termice. Esența acestei verificări este următoarea. În momentul în care rezistența joncțiunii inverse este verificată la limita de măsurare (vezi paragraful anterior), este necesar să atingeți contactele ansamblului diodei cu un fier de lipit încălzit, încălzindu-și astfel cristalul. Un ansamblu de diodă defect aproape instantaneu începe să „plutească”, adică rezistența sa inversă începe să scadă foarte repede, în timp ce un ansamblu de diodă funcțional menține rezistența inversă la o valoare infinit de mare pentru o lungă perioadă de timp. Această verificare este foarte importantă, deoarece în timpul funcționării ansamblul diodei se încălzește foarte mult (nu degeaba este așezat pe un radiator) și, din cauza încălzirii, își schimbă caracteristicile. Tehnica luată în considerare oferă un test al stabilității caracteristicilor diodelor Schottky la fluctuațiile de temperatură, deoarece creșterea temperaturii carcasei la 100 sau 125°C crește de o sută de ori valoarea curentului de scurgere inversă (vezi datele din Tabelul 1).
Așa puteți încerca să verificați o diodă Schottky, dar metodele propuse nu trebuie abuzate, adică nu trebuie să efectuați teste la o limită de măsurare a rezistenței prea mare și să încălziți prea mult dioda, deoarece teoretic, toate acestea pot duce la deteriorarea diodei.
În plus, din cauza posibilității de defecțiune a diodelor Schottky sub influența temperaturii, este necesar să se respecte cu strictețe toate condițiile de lipire recomandate (condițiile de temperatură și timpul de lipit). Deși trebuie să aducem un omagiu producătorilor de diode, deoarece mulți dintre ei au reușit ca instalarea ansamblurilor să poată fi efectuată la o temperatură ridicată de 250 ° C timp de 10 secunde.
În timpul asamblarii surselor de alimentare și a convertoarelor de tensiune pentru amplificatoare auto, apare adesea o problemă cu redresarea curentului de la transformator. Obținerea de diode puternic pulsate este o problemă destul de serioasă, așa că am decis să public un articol care oferă o listă completă și parametrii diodelor Schottky puternice. În urmă cu ceva timp, personal am avut o problemă cu redresorul convertor pentru un amplificator auto. Convertorul este destul de puternic (500-600 wați), frecvența tensiunii de ieșire este de 60 kHz, orice diodă obișnuită care poate fi găsită în gunoiul vechi se va arde imediat ca un chibrit. Singura opțiune disponibilă la acel moment era KD213A autohton. Diodele sunt destul de bune, țin până la 10 Amperi, frecvența de funcționare este în 100 kHz, dar s-au supraîncălzit teribil sub sarcină.
De fapt, diode puternice pot fi găsite în aproape toată lumea. O sursă de alimentare pentru computer este una care alimentează un întreg computer. De regulă, acestea sunt realizate cu o putere de la 200 de wați la 1 kW sau mai mult și, deoarece computerul este alimentat cu curent continuu, aceasta înseamnă că sursa de alimentare trebuie să aibă un redresor. Sursele de alimentare moderne folosesc ansambluri puternice de diode Schottky pentru a rectifica tensiunea - au o cădere minimă de tensiune în tranziție și capacitatea de a funcționa în circuite pulsate, unde frecvența de funcționare este mult mai mare decât rețeaua 50 Hz. Recent au adus gratuit mai multe surse de alimentare, de unde au fost scoase diodele pentru această scurtă recenzie. În sursele de alimentare pentru computer puteți găsi o varietate de ansambluri de diode; aproape nu există diode unice aici - într-un caz există două diode puternice, adesea (aproape întotdeauna) cu un catod comun. Aici sunt câțiva dintre ei:
D83-004 (ESAD83-004)- Ansamblu puternic de diode Schottky, tensiune inversă 40 Volți, curent admisibil 30A, în regim de impuls până la 250A - poate una dintre cele mai puternice diode care se găsesc în sursele de alimentare ale computerelor.
STPS3045CW- Dioda Schottky duala, curent redresat 15A, tensiune direct 570mV, curent de scurgere inversa 200uA, tensiune inversa constanta 45 Volti.
Diode Schottky de bază găsite în sursele de alimentare
Schottky TO-220 SBL2040CT 10A x 2 =20A 40V Vf=0,6V la 10A
Schottky TO-247 S30D40 15A x 2 =30A 40V Vf=0,55V la 15A
Ultrarapid TO-220 SF1004G 5A x 2 =10A 200V Vf=0,97V la 5A
Ultrarapid TO-220 F16C20C 8A x 2 =16A 200V Vf=1,3V la 8A
Ultrarapid SR504 5A 40V Vf=0,57
Schottky TO-247 40CPQ060 20A x 2 =40A 60V Vf=0,49V la 20A
Schottky TO-247 STPS40L45C 20A x 2 =40A 45V Vf=0,49V
Ultrarapid TO-247 SBL4040PT 20A x 2 =40A 45V Vf=0,58V la 20A
Schottky TO-220 63CTQ100 30A x 2 =60A 100 Vf=0,69V la 30A
Schottky TO-220 MBR2545CT 15A x 2 =30A 45V Vf=0,65V la 15A
Schottky TO-247 S60D40 30A x 2 =60A 40-60V Vf=0,65V la 30A
Schottky TO-247 30CPQ150 15A x 2 =30A 150V Vf=1V la 15A
Schottky TO-220 MBRP3045N 15A x 2 =30A 45V Vf=0,65V la 15A
Schottky TO-220 S20C60 10A x 2 =20A 30-60V Vf=0,55V la 10A
Schottky TO-247 SBL3040PT 15A x 2 =30A 30-40V Vf=0,55V la 15A
Schottky TO-247 SBL4040PT 20A x 2 =40A 30-40V Vf=0,58V la 20A
Ultrarapid TO-220 U20C20C 10A x 2 =20A 50-200V Vf=0,97V la 10A
Există, de asemenea, ansambluri moderne de diode domestice pentru curent ridicat. Iată marcajele lor și diagrama internă:
De asemenea, produs , care poate fi folosit, de exemplu, în sursele de alimentare pentru amplificatoare cu tuburi și alte echipamente cu alimentare sporită. Lista este prezentată mai jos:
Diode de putere Schottky de înaltă tensiune cu tensiuni de până la 1200 V
Deși este mai de preferat să folosiți diode Schottky în redresoare puternice de joasă tensiune, cu tensiuni de ieșire de câteva zeci de volți la frecvențe de comutare înalte.