Schottky dióda

Schottky dióda  - egy félvezető dióda kis feszültségeséssel, amikor egyenáramot vezetnek.

Walter Schottky német fizikusról nevezték el . A szakirodalomban gyakran használnak teljesebb nevet - Schottky barrier dióda .

Leírás

A Schottky-diódák fém-félvezető átmenetet használnak Schottky-gátként , ellentétben a pn átmenetet használó hagyományos diódákkal . A fém-félvezető átmenetnek számos speciális tulajdonsága van (eltérve a félvezető pn átmenet tulajdonságaitól). Ezek a következők: csökkentett előremenő feszültségesés , nagy szivárgási áram , nagyon kevés fordított visszanyerési töltés . Ez utóbbi azzal magyarázható, hogy a hagyományos pn átmenethez képest az ilyen diódák nem rendelkeznek diffúzióval a kisebbségi vivők befecskendezésével, vagyis csak fő vivőkön működnek, és sebességüket csak a gátkapacitás határozza meg .

A Schottky-diódák általában szilícium (Si) , szilícium-karbid (SiC) [1] [2] vagy gallium-arzenid (GaAs) alapúak, ritkábban germánium (Ge) alapúak . A félvezetőkkel való érintkezéshez használt fém kiválasztása a Schottky-dióda számos paraméterét meghatározza. Először is ez a fém-félvezető határfelületen kialakuló érintkezési potenciál különbség értéke. A Schottky-dióda detektorként való használatakor meghatározza az érzékenységét, keverőben pedig a szükséges helyi oszcillátor teljesítményt. Ezért a leggyakrabban használt fémek az Ag , Au , Pt , Pd , W , amelyek a félvezető felületén rakódnak le, és 0,2 ... 0,9 eV potenciálgát értéket adnak.

A gyakorlatban a legtöbb szilícium (Si) alapú Schottky-diódát alacsony feszültségű áramkörökben használják, egységnyi - több tíz voltos - fordított feszültséggel. A szilícium-karbid (SiC) alapú eszközöket nagyobb feszültségű áramkörökben alkalmazzák, korlátozó fordított feszültségük 600-1200 V [1] [2] . Az ilyen diódák előremenő feszültségesése általában nem kisebb, mint a pn átmenettel rendelkező hasonló szilícium-diódáké, és fő előnyük a nagy sebesség és az alacsony akadálykapacitás. Az ilyen diódákat gyakran használják teljesítménytényező-korrekciós (PFC) kimeneti áramkörökben .

A Schottky-diódák tulajdonságai

• A feszültségesés a Schottky-diódán, amikor közvetlenül be van kapcsolva, és a készüléken átmenő maximális áramerősség 0,2–0,4 volt, míg a hagyományos, például pn átmenettel rendelkező szilíciumdiódáknál ez az érték körülbelül 0,6–0, 7 volt. Azonban egy ilyen kis feszültségesés a Schottky-diódán a közvetlen csatlakoztatás során csak sorba kapcsolva, legfeljebb több tíz voltos megengedett fordított feszültséggel, míg a nagyobb megengedett fordított feszültségű eszközök esetében az egyenfeszültséghez hasonlítható. csepp szilícium diódák, ami korlátozhatja az alkalmazást. Schottky diódák.
• A Schottky-diódák kapacitása kisebb, mint a pn-átmenetes diódáké, mivel az egyenáram áthaladása során (diffúziós kapacitás) nem halmoznak fel kisebb töltéshordozókat a szerkezetben, ezért nagyobb a működési frekvenciájuk. Ez a Schottky-diódák sajátossága a logikai integrált áramkörökben , ahol a tranzisztorok bázis-kollektor átmeneteit Schottky-diódák söntölik le , és a tranzisztor nyitott állapotában a bázis többletvezérlő árama a kollektorba kerül, ami megakadályozza a kisebbségi hordozók töltése az alaprétegben való felhalmozódásától.

A teljesítményelektronikában a rövid helyreállítási idő lehetővé teszi egyenirányítók építését több száz kilohertz vagy annál magasabb frekvenciára. Például a nagyfrekvenciás feszültség egyenirányítására tervezett MBR4015 dióda (maximálisan megengedett fordított feszültség 15 V, legnagyobb megengedett előremenő áram 40 A ) körülbelül 10 kV / μs [3] fordított visszaállási idővel rendelkezik .

• A fordított ellenállás gyors helyreállítása miatt a Schottky-dióda-egyenirányítók csökkentett zajszintben különböznek a hagyományos dióda-egyenirányítóktól, mivel nincsenek rövid impulzusok, amelyek akkor fordulnak elő, amikor a diódát kikapcsolják a fordított helyreállítási folyamat során, ezért előnyben részesítik őket. analóg másodlagos tápegységekben .

• A Schottky-dióda a megengedett legnagyobb fordított feszültség rövid időre túllépése esetén is visszafordíthatatlanul meghibásodik, ellentétben a hagyományos pn átmenetű szilícium-diódákkal, amelyek reverzibilis [4] lavinaletörési módba kapcsolnak , és szerkezetük nem romlik el, ha a teljesítmény disszipál. a dióda kristály nem haladja meg a megengedett értékeket; a nagy fordított feszültség eltávolítása után a hagyományos dióda, ellentétben a Schottky-diódával, teljesen visszaállítja tulajdonságait.
• A Schottky-diódákat megnövekedett (a hagyományos szilícium pn-diódákhoz képest) fordított áram jellemzi, amely a kristályhőmérséklet növekedésével nő. Például a 30CPQ150 esetében a fordított áram maximális fordított feszültség mellett +25 °C - on 0,12 mA és +125 °C -on 6,0 mA között változik. A TO220 csomagokban lévő alacsony feszültségű diódák esetében a fordított áram meghaladhatja a több száz milliampert (MBR4015 - legfeljebb 600 mA +125 ° C-on) . A nem kielégítő hőelvezetési feltételek nagy ellenáramú Schottky-dióda esetén annak termikus meghibásodásához vezethetnek .

A Schottky-diódák nómenklatúrája

A Schottky-diódák gyakran szerepelnek a modern diszkrét félvezető eszközökben:

• A beépített szabadonfutó Schottky-diódával rendelkező MOSFET -ek (elsőként az International Rectifier adta ki FETKY védjegy alatt 1996 -ban ) a szinkron egyenirányítók fő alkotóelemei . A hagyományos MOSFET-től eltérően, amelynek beépített flyback diódája nagy előremenő feszültségeséssel és közepes időzítési karakterisztikával rendelkezik (mivel ez egy hagyományos pn átmenet dióda, amelyet lefolyóterületek és egy forrással kombinált hordozó alkot), Schottky flyback dióda használata lehetővé teszi a teljesítmény szinkron egyenirányítók építését több száz kilohertz vagy annál magasabb konverziós frekvenciával. Ebben az osztályban vannak olyan eszközök, amelyek beépített kapumeghajtókkal és szinkron egyenirányító meghajtókkal rendelkeznek.
• Az úgynevezett ORing diódák [5] és az ORing szerelvények teljesítménydiódák és diódaszerelvények, amelyek párhuzamos tápegységek és közös terhelés kombinálására szolgálnak nagy megbízhatóságú, áramkimaradási redundanciával rendelkező eszközökben (logikai VAGY tápegység). Különlegesen alacsony, normalizált egyenfeszültségesés jellemzi őket. Például egy speciális MBR140 miniatűr dióda ( 30 V, 1 A ) 100 mA áramerősségnél az előremenő feszültségesés legfeljebb 360 mV +25 °C - on és 300 mV +85 °C - on. Az OR-diódákat viszonylag nagy pn-átmeneti terület és alacsony áramsűrűség jellemzi .

Jegyzetek

1. ↑ 1 2 SiC Schottky diódák - STMicroelectronics
2. ↑ 1 2 CoolSiC™ Schottky-dióda – Infineon Technologies
3. ↑ alldatasheet.com. MBR4015 pdf, MBR4015 leírás, MBR4015 adatlapok, MBR4015 nézet ::: ALLADATLAP ::: . pdf1.alldatasheet.com. Hozzáférés időpontja: 2018. február 14. Az eredetiből archiválva : 2018. február 15. (határozatlan)
4. ↑ Félvezető dióda . TSB . Letöltve: 2015. november 1. Az eredetiből archiválva : 2016. március 4.. (határozatlan)
5. ↑ A VAGY művelet végrehajtása

Linkek

Schottky-dióda - cikk a Great Soviet Encyclopedia- ból .