- Schottky dióda szimbólum
- Mitől különleges a Schottky-dióda?
- A Schottky-dióda hátrányai
- Schottky dióda vs egyenirányító dióda
- A Schottky-dióda szerkezete
- Schottky-dióda VI jellemzői
- A Schottky-dióda kiválasztása során figyelembe veendő paraméterek
- A Schottky-dióda alkalmazásai
A dióda egyike azoknak az alapkomponenseknek, amelyeket általában használnak az elektronikus áramkörök kialakításában, általában megtalálhatók egyenirányítókban, nyírógépekben, bilincsekben és sok más általánosan használt áramkörben. Ez egy két terminálos félvezető eszköz, amely csak egy irányban engedi meg az áramot, amely az anódtól a katódig (+ - -) van, és blokkolja az áramot fordított irányban, azaz a katódot az anód felé. Ennek oka, hogy kb. Nulla ellenállás előre, míg végtelen ellenállás fordított irányban. Sokféle dióda létezik, amelyek mindegyike egyedi tulajdonságokkal és alkalmazásokkal rendelkezik. A Zener diódákról és azok működéséről már megtudtuk, ebben a cikkben megismerhetünk egy másik érdekes diódatípust, Schottky diódát, és azt, hogy miként használhatók áramköri terveink során.
A Schottky dióda (Walter H. Schottky német fizikusról kapta a nevét) egy másik típusú félvezető dióda, de a PN csomópont helyett a Schottky dióda fém-félvezető csatlakozással rendelkezik, amely csökkenti a kapacitást és növeli a Schottky dióda kapcsolási sebességét, és ez különbséget tesz a többi diódától. A Schottky diódának más nevei is vannak, mint a felületi gát dióda, a Schottky gát dióda, a forró hordozó vagy a forró elektron dióda.
Schottky dióda szimbólum
A Schottky-dióda szimbóluma általános dióda-szimbólumon alapul, de egyenes vonal helyett S-szerű szerkezettel rendelkezik a dióda negatív végén, az alábbiak szerint. Ez a sematikus szimbólum könnyen felhasználható a Schottky-dióda megkülönböztetésére a többi diódáról egy kapcsolási rajz olvasása során. A cikkben összehasonlítjuk a Schottky diódát a normál diódával a jobb megértés érdekében.
Még az alkatrész fizikai megjelenése alapján is hasonlít egy Schottky-dióda egy általános diódához, és gyakran nehéz megkülönböztetni a különbséget anélkül, hogy elolvassuk a rajta lévő cikkszámot. De a legtöbb esetben egy Schottky-dióda kissé terjedelmesnek tűnik, mint a szokásos diódák, de nem mindig ez a helyzet. Az alábbiakban egy Schottky-dióda kitűzött kép látható.
Mitől különleges a Schottky-dióda?
Amint arról korábban szó esett, egy Schottky-dióda nagyon hasonlít egy általános diódához, de a Schottky-dióda egyedülálló jellemzője a nagyon alacsony feszültségesés és a nagy kapcsolási sebesség. Ennek jobb megértése érdekében csatlakoztasson egy Schottky-diódát és egy általános diódát egy azonos áramkörhöz, és ellenőrizze annak működését.
A fenti képeken két áramkörünk van, az egyik a Schottky-diódához, a másik pedig a tipikus PN-csatlakozási diódához. Ezekkel az áramkörökkel megkülönböztethetjük a feszültségeséseket mindkét diódában. Tehát a bal oldali áramkör a Schottky-dióda, a jobb oldali pedig egy tipikus PN-csatlakozási dióda. Mindkét dióda 5 V-os feszültséggel működik. Amikor mindkét diódáról áramot vezetünk, a Schottky-dióda csak 0,3 voltos feszültségeséssel rendelkezik, és 4,7 V-ot hagy a terhelésre, másrészt a tipikus PN-csatlakozási dióda feszültségesése 0,7 volt, és 4,3 voltot hagy terhelésre. Tehát a Schottky-dióda alacsonyabb feszültségeséssel rendelkezik, mint egy hagyományos PN-csatlakozási dióda. A feszültségesés kivételével a Schottky-diódának van még néhány előnye egy tipikus PN-csatlakozási diódánál, mint például a Schottky-diódagyorsabb kapcsolási sebesség, kevesebb zaj és jobb teljesítmény, mint egy tipikus PN-csatlakozási dióda.
A Schottky-dióda hátrányai
Ha a Schottky dióda nagyon alacsony feszültségeséssel és nagy kapcsolási sebességgel rendelkezik, jobb teljesítményt nyújtva, akkor miért is van szükségünk általános PN csatlakozó diódákra? Miért nem használunk egyszerűen Schottky diódát az összes áramköri kialakításhoz?
Bár igaz, hogy a Schottky-diódák jobbak, mint a PN-csatlakozási diódák, és lassan előnyösebb, mint a PN-csatlakozási dióda. A Schottky-dióda két fő hátránya az alacsony fordított megszakítási feszültség és a magas fordított szivárgási áram az általános diódához képest. Ezért nem alkalmas nagyfeszültségű kapcsolási alkalmazásokra. A Schottky diódák viszonylag drágábbak, mint a szokásos egyenirányító diódák.
Schottky dióda vs egyenirányító dióda
A PN-dióda és a Schottky-dióda rövid összehasonlítását az alábbi táblázat tartalmazza:
| PN- Junction dióda | Schottky-dióda |
|
|
|
| A PN-csatlakozási dióda egy bipoláris eszköz, ami azt jelenti, hogy az áramvezetés mind a kisebbségi, mind a többségi töltéshordozók miatt bekövetkezik. | A PN-csatlakozási diódától eltérően a Schottky dióda egypólusú eszköz, vagyis az áramvezetés csak a többségi töltéshordozók miatt történik. |
| A PN- Junction dióda félvezető-félvezető csatlakozással rendelkezik. | Míg a Schottky-dióda fém- félvezetői csatlakozással rendelkezik. |
| A PN-Junction dióda nagy feszültségeséssel rendelkezik. | A Schottky-dióda kis feszültségeséssel rendelkezik. |
| Magas állami veszteség. | Alacsony az állami veszteségek. |
| Lassú kapcsolási sebesség. | Gyors kapcsolási sebesség. |
| Magas bekapcsolási feszültség (0,7 volt) | Alacsony bekapcsolási feszültség (0,2 volt) |
| Nagy fordított blokkoló feszültség | Alacsony fordított blokkoló feszültség |
| Alacsony fordított áram | Nagy fordított áram |
A Schottky-dióda szerkezete
A Schottky diódákat egy fém-félvezető csomópont segítségével állítják elő, az alábbi képen látható módon. A Schottky diódáknál az elágazás egyik oldalán fémvegyület, a másik oldalon pedig adalékolt szilícium található, ezért a Schottky diódának nincs kimerítő rétege. Ennek a tulajdonságnak köszönhetően a Schottky diódák unipoláris készülékekként ismertek, ellentétben a tipikus PN-elágazó diódákkal, amelyek bipoláris eszközök.
A Schottky-dióda alapszerkezete a fenti képen látható. Amint a képen látható, a Schottky dióda egyik oldalán egy fémvegyület található, amely a platinától a volfrámig, molibdénig, aranyig stb. Ha a fémvegyületet és az N-típusú félvezetőt kombináljuk, létrejön egy fém-félvezető csatlakozás. Ez a csomópont Schottky Barrier néven ismert. A Schottky-gát szélessége a csomópontok kialakításánál használt fém- és félvezető anyagok típusától függ.
A Schottky Barrier eltérõen működik elfogulatlan, elõre elfogult vagy fordított elfogultságú állapotban. A forward torzítás állapotban, amikor a pozitív kapcsa az akkumulátor csatlakoztatva van a fém és a negatív csatlakozó össze van kötve n-típusú félvezető, Schottky dióda lehetővé teszi az áram. De fordított előfeszített állapotban, amikor az akkumulátor pozitív kapcsa n típusú félvezetőhöz csatlakozik, a negatív kapocs pedig fémhez csatlakozik, a Schottky-dióda blokkolja az áramlást. Ha azonban a fordított előfeszített feszültség egy adott szint fölé emelkedik, az megtöri az akadályt, és az áram elkezd fordulni fordított irányban, és ez károsíthatja a Schottky-diódához kapcsolt alkatrészeket.
Schottky-dióda VI jellemzői
Az egyik fontos jellemző, amelyet figyelembe kell venni a dióda kiválasztásakor, az előrefeszültség (V) kontra előreáram (I) grafikon. A legnépszerűbb 1N5817, 1N5818 és 1N5819 Schottky diódák VI grafikonja az alábbiakban látható
A Schottky-dióda VI jellemzői nagyon hasonlítanak a tipikus PN-csatlakozási diódához. Alacsony feszültségesés, mint egy tipikus PN-csatlakozási dióda, lehetővé teszi, hogy a Schottky-dióda kevesebb feszültséget fogyasszon, mint egy tipikus dióda. A fenti grafikonból látható, hogy az 1N517 rendelkezik a legkevesebb előremenő feszültségeséssel a másik kettőhöz képest, azt is meg lehet jegyezni, hogy a feszültségesés növekszik, amikor a diódán keresztüli áram nő. Még az 1N517 esetében is 30 A maximális áramerősség mellett a feszültségesés elérheti a 2 V-ot. Ezért ezeket a diódákat általában alacsony áramú alkalmazásokban használják.
A Schottky-dióda kiválasztása során figyelembe veendő paraméterek
Minden tervezőmérnöknek ki kell választania a megfelelő Schottky diódát alkalmazásának igénye szerint. Az egyenirányító kialakításokhoz nagyfeszültségű, kis / közepes áramú és alacsony frekvenciájú diódákra lesz szükség. A kapcsolási terveknél a dióda frekvenciaértékének magasnak kell lennie.
Az alábbiakban felsoroljuk a dióda néhány általános és fontos paraméterét, amelyeket érdemes szem előtt tartani:
Előremenő feszültségesés: Az előre feszített dióda bekapcsolásához esett feszültség előrefeszültség esés. Különböző diódák szerint változik. A Schottky-dióda esetében a bekapcsolási feszültséget általában 0,2 V körüli értékről feltételezik.
Fordított megszakító feszültség: A fordított előfeszültség bizonyos mértékét, amely után a dióda megszakad és megkezdi a vezetést a fordított irányban, fordított megszakítási feszültségnek nevezzük. A Schottky-dióda fordított megszakítási feszültsége körülbelül 50 volt.
Fordított helyreállítási idő: Ez az az idő, amely alatt a dióda előre vezető vagy „ON” állapotából a fordított „OFF” állapotba kapcsol. A tipikus PN-csatlakozási dióda és a Schottky-dióda közötti legfontosabb különbség a fordított helyreállítási idő. Egy tipikus PN-csatlakozási diódában a fordított helyreállítási idő több mikroszekundumtól 100 nanoszekundumig változhat. A Schottky diódáknak nincs helyreállítási ideje, mert a Schottky diódáknak nincs kimerülési régiója a csomópontban.
Fordított szivárgási áram: A félvezető készüléktől fordított előfeszítéssel vezetett áram fordított szivárgási áram. A Schottky-diódában a hőmérséklet növelése jelentősen megnöveli a fordított szivárgási áramot.
A Schottky-dióda alkalmazásai
A Schottky diódák egyedi tulajdonságaik miatt számos alkalmazással rendelkeznek az elektronikai iparban. Néhány alkalmazás a következő:
1. Feszültség rögzítő / nyíró áramkörök
A clipper áramköröket és a clamper áramköröket általában hullámalakító alkalmazásokban használják. Alacsony feszültségesés esetén a Schottky dióda szorító diódaként használható.
2. Fordított áram- és kisütésvédelem
Mint tudjuk, a Schottky-diódát blokkoló diódának is nevezik, mert az áramlást fordított irányban blokkolja; kisülési védelemként használható. Például vészhelyzeti villanófénynél Schottky-diódát használnak a szuperkondenzátor és az egyenáramú motor között, hogy megakadályozzák a szuperkondenzátor kisütését egyenáramú motoron keresztül.
3. Mintavételi és visszatartó áramkörök
Az előre torzított Schottky-diódának nincsenek kisebbségi töltéshordozói, és emiatt gyorsabban tudnak váltani, mint a tipikus PN-csatlakozási diódák. Tehát a Schottky-diódákat azért használják, mert alacsonyabb az átmeneti idejük a mintától a tartási lépésig, és ez pontosabb mintát eredményez a kimeneten.
4. Teljesítményirányító
A Schottky-diódák nagy áramsűrűségűek, és az alacsony előrefeszültség-esés azt jelenti, hogy kevesebb energia pazarlódik el, mint egy tipikus PN-csatlakozási dióda, és ezáltal a Schottky-diódák alkalmasabbak az egyenirányítókra.
A linket követve a dióda gyakorlati megvalósítását számos áramkörben megtalálhatja.