Οι καλύτερες δίοδοι Schottky. Ονομασία διόδων Schottky, εφαρμογή και παράμετροι διόδων Schottky. Οι καλύτεροι τρόποι για τον προσδιορισμό του ύψους του φράγματος Schottky

Τα περισσότερα σύγχρονα ραδιοκυκλώματα χρησιμοποιούν μια δίοδο Schottky. Η δράση του βασίζεται σε ένα φυσικό αποτέλεσμα που ανακάλυψε ο Γερμανός επιστήμονας Walter Schottky, γι' αυτό και φέρει το όνομά του. Αυτό το στοιχείο έχει πολλές από τις ίδιες παραμέτρους με τις συμβατικές διόδους, αλλά έχει επίσης σημαντικές διαφορές.

Αρχή λειτουργίας και ονομασία

Εάν μια συμβατική δίοδος ημιαγωγών βασίζεται στις ιδιότητες διασταύρωση p-n, τότε η αρχή λειτουργίας μιας διόδου Schottky βασίζεται στις ιδιότητες της μετάπτωσης στην επαφή ενός μετάλλου και ενός ημιαγωγού. Στη φυσική, μια τέτοια επαφή ονομάζεται «φράγμα Schottky». Ο πιο συχνά χρησιμοποιούμενος ημιαγωγός είναι το αρσενίδιο του γαλλίου (GaAs) και Τα μέταλλα που χρησιμοποιούνται πιο συχνά είναι:

Στα ραδιοκυκλώματα, η ονομασία μιας διόδου Schottky είναι παρόμοια με την ονομασία ενός συμβατικού στοιχείου ημιαγωγού, αλλά υπάρχει μια αξιοσημείωτη διαφορά: στην πλευρά της καθόδου, όπου υπάρχει μια μικρή γραμμή κάθετη στην κύρια γραμμή, οι άκρες της κάμπτονται επιπλέον σε διαφορετικές κατευθύνσεις σε ορθή γωνία ή με ομαλή κάμψη.

Μερικές φορές επάνω διαγράμματα κυκλώματοςΕίναι δύσκολο να προσδιοριστεί γραφικά αυτό το στοιχείο· σχεδιάζεται σαν μια κανονική δίοδος και ο τύπος υποδεικνύεται επιπλέον στην προδιαγραφή.

Θετικές και αρνητικές ιδιότητες

Το στοιχείο ημιαγωγού Schottky χρησιμοποιείται ευρέως σε διάφορες ηλεκτρονικές και ραδιοφωνικές συσκευές λόγω των θετικών ιδιοτήτων του. Αυτά περιλαμβάνουν τα ακόλουθα:

• πολύ χαμηλή πτώση τάσης στη διασταύρωση, η μέγιστη τιμή της οποίας είναι μόνο 0,55 V.
• υψηλή ταχύτητα απόκρισης?
• χαμηλή χωρητικότητα φραγμού (διασταύρωση), η οποία καθιστά δυνατή τη χρήση διόδου Schottky σε κυκλώματα με υψηλές συχνότητες ρεύματος.

Υπάρχουν όμως και αρκετές αρνητικές ιδιότητες που πρέπει να ληφθούν υπόψη κατά τη χρήση αυτού του ραδιοστοιχείου. Και συγκεκριμένα:

• στιγμιαία μη αναστρέψιμη αστοχία ακόμη και με βραχυπρόθεσμη αύξηση της αντίστροφης τάσης πάνω από την οριακή τιμή.
• εμφάνιση θερμικής διάσπασης στο αντίστροφο ρεύμα λόγω απελευθέρωσης θερμότητας.
• Υπάρχουν συχνά διαρροές διόδου που είναι δύσκολο να προσδιοριστούν.

Πεδίο εφαρμογής και δημοφιλή μοντέλα

Το ραδιοστοιχείο ημιαγωγού Schottky χαρακτηρίζεται από την απουσία διάχυτης χωρητικότητας λόγω της απουσίας μειοψηφικών φορέων. Επομένως, αυτό το στοιχείο είναι κυρίως μια δίοδος μικροκυμάτων με ευρύ φάσμα εφαρμογών. Χρησιμοποιείται ως τα ακόλουθα στοιχεία:

• μετρητής καταπόνησης?
• δέκτης ακτινοβολίας?
• διαμορφωτής φωτός?
• ανιχνευτής πυρηνικής ακτινοβολίας.
• ανορθωτής υψηλής συχνότητας.

Μια μικρή πτώση τάσης, δυστυχώς, παρατηρείται στα περισσότερα από αυτά τα στοιχεία σε μια τάση λειτουργίας στην περιοχή 55-60 V. Εάν η τάση είναι υψηλότερη από αυτή την τιμή, τότε η δίοδος Schottky έχει τις ίδιες ιδιότητες με μια συμβατική βάση πυριτίου στοιχείο ημιαγωγού. Η μέγιστη αντίστροφη τάση είναι συνήθως περίπου 250 V, αλλά υπάρχουν ειδικά μοντέλα που αντέχουν 1200 V (για παράδειγμα, VS-10ETS12-M3).

Από τα διπλά μοντέλα, το 60CPQ150 είναι δημοφιλές στους ραδιοερασιτέχνες. Αυτό το ραδιοστοιχείο έχει μέγιστη αντίστροφη τάση 150 V και κάθε μεμονωμένη δίοδος από το συγκρότημα έχει σχεδιαστεί για να διοχετεύει συνεχές ρεύμα 30 A. Σε ισχυρό παλμικές πηγέςτροφοδοτικό, μπορείτε μερικές φορές να βρείτε το μοντέλο VS-400CNQ045, στο οποίο το ρεύμα εξόδου μετά τη διόρθωση φτάνει τα 400 A.

Οι δίοδοι Schottky της σειράς 1N581x είναι δημοφιλείς στους ραδιοερασιτέχνες. Δείγματα όπως 1N5817, 1N5818, 1N5819 έχουν μέγιστο ονομαστικό ρεύμα προς τα εμπρός 1 A και η αντίστροφη τάση τους είναι 20−40 V. Η πτώση τάσης στο φράγμα (διασταύρωση) κυμαίνεται από 0,45 έως 0,55 V. Επίσης στην ραδιοερασιτεχνική πρακτική, βρίσκεται το στοιχείο 1N5822 με ρεύμα προς τα εμπρός έως και 3 A.

Επί πλακέτες τυπωμένων κυκλωμάτωνχρησιμοποιήστε μικροσκοπικές διόδους της σειράς SK12 - SK16. Παρά το πολύ μικρά μεγέθη, μπορούν να αντέξουν το μπροστινό ρεύμα έως και 1 A και η τάση επιστροφής κυμαίνεται από 20 έως 60 V. Υπάρχουν επίσης πιο ισχυρές δίοδοι, για παράδειγμα, SK36. Το συνεχές ρεύμα του φτάνει τα 3 Α.

Διάγνωση πιθανών βλαβών

Υπάρχουν μόνο τρεις τύποι πιθανές δυσλειτουργίες. Αυτό είναι βλάβη, θραύση και διαρροή. Εάν οι δύο πρώτοι τύποι μπορούν να διαγνωστούν ανεξάρτητα στο σπίτι χρησιμοποιώντας ένα συμβατικό πολύμετρο, τότε η τρίτη δυσλειτουργία στο σπίτι είναι πρακτικά αδύνατο να διαγνωστεί.

Για να προσδιοριστεί με αξιοπιστία η αστοχία μιας διόδου, πρέπει να αφαιρεθεί από το κύκλωμα, διαφορετικά η διακλάδωση μέσω άλλων στοιχείων του κυκλώματος θα παραμορφώσει τις μετρήσεις που λαμβάνονται. Κατά τη διάρκεια μιας βλάβης, το στοιχείο συμπεριφέρεται σαν ένας συνηθισμένος αγωγός. Κατά τη μέτρηση της αντίστασής του και προς τις δύο κατευθύνσεις συσκευή μέτρησηςθα είναι "0". Όταν σπάσει, το εξάρτημα δεν επιτρέπει στο ηλεκτρικό ρεύμα να περάσει προς οποιαδήποτε κατεύθυνση. Η αντίστασή του είναι άπειρη προς κάθε κατεύθυνση.

Ένα έμμεσο σημάδι διαρροής σε ένα στοιχείο είναι η ασταθής λειτουργία του. Μερικές φορές μπορεί να ενεργοποιηθεί η ενσωματωμένη προστασία στο τροφοδοτικό ενός υπολογιστή, οθόνης κ.λπ.

Είναι αδύνατο να προσδιοριστεί μια διαρροή με ένα πολύμετρο, καθώς εμφανίζεται κατά τη λειτουργία του στοιχείου και οι μετρήσεις πρέπει να γίνονται όταν αποσυνδέεται από το κύκλωμα.

Πολλές δυσλειτουργίες στα τροφοδοτικά του συστήματος προκύπτουν από προβλήματα στα δευτερεύοντα κυκλώματα που λειτουργούν σε συνδυασμό με τα τροφοδοτικά. Εάν προηγουμένως οι διακόπτες τρανζίστορ ισχύος απέτυχαν πολύ συχνά, τώρα το κύριο πρόβλημα είναι η βλάβη των δευτερευόντων ανορθωτών, η βάση των οποίων είναι μια δίοδος Schottky. Χρησιμοποιεί την αρχή της μετάβασης από μέταλλο σε ημιαγωγό. Συνήθως, οι περισσότερες από αυτές τις διόδους χρησιμοποιούνται σε κυκλώματα χαμηλής τάσης.

Θετικές ιδιότητες μιας διόδου Schottky

Εάν στις συμβατικές διόδους η πτώση τάσης προς τα εμπρός είναι περίπου 0,6 έως 0,7 βολτ, τότε η χρήση διόδων Schottky μπορεί να μειώσει αυτό το ποσοστό από 0,2 σε 0,4 βολτ. Σε αυτήν την περίπτωση, η μέγιστη αντίστροφη τάση μπορεί να είναι έως και αρκετές δεκάδες βολτ. Αυτός ο δείκτης περιορίζει τη χρήση των διόδων Schottky και προϋποθέτει τη χρήση τους μόνο σε κυκλώματα χαμηλής τάσης.

Με μια μικρή ηλεκτρική χωρητικότητα της διασταύρωσης, καθίσταται δυνατή η σημαντική αύξηση της συχνότητας λειτουργίας. Χάρη σε αυτή την ιδιότητα, η δίοδος έχει βρει αρκετά ευρεία εφαρμογή σε ολοκληρωμένα κυκλώματα. Στις ηλεκτρικές συσκευές ισχύος, οι κόμβοι με χαμηλή χωρητικότητα έχουν σύντομη περίοδο αποκατάστασης, η οποία επιτρέπει στους ανορθωτές να λειτουργούν σε υψηλές συχνότητες.

Τα βελτιωμένα χαρακτηριστικά σε σύγκριση με τους συμβατικούς ανορθωτές τους επιτρέπουν να χρησιμοποιούνται αποτελεσματικά για μεταγωγή τροφοδοτικών και ψηφιακού εξοπλισμού.

Ελαττώματα

Στην περίπτωση που η μέγιστη αντίστροφη τάση είναι στο για λίγουπερβαίνει το επιτρεπόμενο επίπεδο, η δίοδος Schottky αποτυγχάνει εντελώς. Αυτή είναι μια μη αναστρέψιμη διαδικασία, μετά την οποία καθίσταται αδύνατη η αποκατάσταση των αρχικών ιδιοτήτων.

Επιπλέον, παρατηρούνται αυξημένα αντίστροφα ρεύματα, τα οποία αυξάνονται με την αύξηση της θερμοκρασίας του ίδιου του κρυστάλλου. Σε περίπτωση απομάκρυνσης θερμότητας κακής ποιότητας, η δράση της θετικής θερμικής ανάδρασης μπορεί να οδηγήσει σε έκτακτη υπερθέρμανση της διόδου.

Στα τροφοδοτικά, οι δίοδοι Schottky χρησιμοποιούνται αποτελεσματικά για τη διόρθωση των ρευμάτων στα κανάλια. Δεδομένου του υψηλού ρεύματος εξόδου, υπάρχει ανάγκη για γρήγορη δράση των ανορθωτών προκειμένου να μειωθούν οι απώλειες ενέργειας τους. Αυτός ο παράγοντας οδηγεί σε σημαντική αύξηση της απόδοσης των τροφοδοτικών. Επιπλέον, διασφαλίζεται η αξιόπιστη λειτουργία των μονάδων ισχύος που είναι εγκατεστημένες στο πρώτο μέρος των τροφοδοτικών.

Έτσι, οι δίοδοι Schottky χρησιμοποιούνται σε περιπτώσεις όπου είναι απαραίτητο να μειωθούν οι δυναμικές απώλειες μεταγωγής, καθώς και να εξαλειφθούν τα βραχυκυκλώματα κατά τη μεταγωγή. Αυτή η συσκευή είναι ένα αποτελεσματικό στοιχείο διόρθωσης.

Η δίοδος Schottky, την αρχή λειτουργίας της οποίας θα περιγράψουμε σήμερα, είναι μια πολύ επιτυχημένη εφεύρεση του Γερμανού επιστήμονα Walter Schottky. Η συσκευή ονομάστηκε προς τιμήν του και μπορείτε να τη βρείτε όταν μελετάτε μια ποικιλία ηλεκτρικών κυκλωμάτων. Για όσους μόλις αρχίζουν να εξοικειώνονται με τα ηλεκτρονικά, θα είναι χρήσιμο να μάθουν γιατί χρησιμοποιείται και πού χρησιμοποιείται πιο συχνά.

Αυτή είναι μια δίοδος ημιαγωγών με ελάχιστη πτώση τάσης κατά την άμεση μεταγωγή. Έχει δύο κύρια συστατικά: τον ίδιο τον ημιαγωγό και το μέταλλο.
Όπως είναι γνωστό, το επιτρεπόμενο επίπεδο αντίστροφης τάσης σε οποιαδήποτε βιομηχανική ηλεκτρονική συσκευή είναι 250 V. Αυτό το U βρίσκει πρακτική εφαρμογή σε οποιοδήποτε κύκλωμα χαμηλής τάσης, εμποδίζοντας την αντίστροφη ροή του ρεύματος.

Η δομή της ίδιας της συσκευής είναι απλή και μοιάζει με αυτό:

• ημιαγωγός;
• παθητικοποίηση γυαλιού?
• μέταλλο;
• προστατευτικός δακτύλιος.

Κατά το πέρασμα ηλεκτρικό ρεύμακατά μήκος του κυκλώματος, θετικά και αρνητικά φορτία συσσωρεύονται σε ολόκληρη την περίμετρο της συσκευής, συμπεριλαμβανομένου του προστατευτικού δακτυλίου. Η συσσώρευση σωματιδίων συμβαίνει σε διάφορα στοιχεία διόδου. Αυτό διασφαλίζει την εμφάνιση ηλεκτρικό πεδίοακολουθούμενη από την απελευθέρωση ορισμένης ποσότητας θερμότητας.

Διαφορά από άλλους ημιαγωγούς

Η κύρια διαφορά του από άλλους ημιαγωγούς είναι ότι το φράγμα είναι ένα μεταλλικό στοιχείο με μονόδρομη αγωγιμότητα.

Τέτοια στοιχεία κατασκευάζονται από μια σειρά από πολύτιμα μέταλλα:

• αρσενίδιο γαλλίου;
• πυρίτιο;
• χρυσός;
• βολφράμιο;
• καρβίδιο πυριτίου?
• παλλάδιο;
• πλατίνα.

Τα χαρακτηριστικά του επιθυμητού δείκτη τάσης και η ποιότητα λειτουργίας της ηλεκτρονικής συσκευής στο σύνολό της εξαρτώνται από το ποιο μέταλλο επιλέγεται ως υλικό. Το πυρίτιο χρησιμοποιείται συχνότερα - λόγω της αξιοπιστίας, της αντοχής και της ικανότητάς του να λειτουργεί υπό συνθήκες υψηλή ισχύς. Χρησιμοποιείται επίσης αρσενικό γάλλιο σε συνδυασμό με αρσενικό ή γερμάνιο.

Πλεονεκτήματα και μειονεκτήματα

Όταν εργάζεστε με συσκευές που περιλαμβάνουν δίοδο Schottky, θα πρέπει να λάβετε υπόψη τις θετικές και αρνητικές πτυχές τους. Αν το συνδέσετε ως στοιχείο ηλεκτρικό κύκλωμα, θα συγκρατήσει τέλεια το ρεύμα χωρίς να επιτρέπει μεγάλες απώλειες.

Επιπλέον, το μεταλλικό φράγμα έχει ελάχιστη χωρητικότητα. Αυτό αυξάνει σημαντικά την αντοχή στη φθορά και τη διάρκεια ζωής της ίδιας της διόδου. Η πτώση τάσης κατά τη χρήση του είναι ελάχιστη και η δράση συμβαίνει πολύ γρήγορα - απλά πρέπει να κάνετε μια σύνδεση.

Ωστόσο, το μεγάλο ποσοστό αντίστροφου ρεύματος είναι ένα προφανές μειονέκτημα. Δεδομένου ότι πολλές ηλεκτρικές συσκευές είναι εξαιρετικά ευαίσθητες, υπάρχουν συχνά περιπτώσεις όπου μια ελαφρά υπέρβαση του δείκτη, μόλις μερικά Α, μπορεί να βλάψει τη συσκευή για μεγάλο χρονικό διάστημα. Επίσης, εάν ελέγξετε απρόσεκτα την τάση ημιαγωγού, η ίδια η δίοδος μπορεί να διαρρεύσει.

Πεδίο εφαρμογής

Η δίοδος Schottky μπορεί να συμπεριληφθεί σε οποιαδήποτε μπαταρία.

Περιλαμβάνεται στη συσκευή ηλιακής μπαταρίας. Ηλιακούς συλλέκτες, που λειτουργούν επιτυχώς στο διάστημα για μεγάλο χρονικό διάστημα, συναρμολογούνται ακριβώς με βάση τους κόμβους φραγμού Schottky. Τέτοια ηλιακά συστήματα εγκαθίστανται σε διαστημόπλοια (δορυφόροι και τηλεσκόπια που λειτουργούν σε σκληρές συνθήκες χωρίς αέρα).

Η συσκευή είναι απαραίτητη όταν χειρίζεστε υπολογιστές, οικιακές συσκευές, ραδιόφωνα και τροφοδοτικά. Όταν χρησιμοποιείται σωστά, μια δίοδος Schottky αυξάνει την απόδοση οποιασδήποτε συσκευής και αποτρέπει την απώλεια ρεύματος. Είναι ικανό να δέχεται ακτινοβολία άλφα, βήτα και γάμμα. Γι' αυτό είναι απαραίτητο σε διαστημικές συνθήκες.

Χρησιμοποιώντας μια τέτοια συσκευή, είναι δυνατή η παράλληλη σύνδεση διόδων, χρησιμοποιώντας τους ως διπλούς ανορθωτές. Με αυτόν τον τρόπο, μπορείτε να συνδυάσετε δύο παράλληλα τροφοδοτικά. Ένα πακέτο περιλαμβάνει δύο ημιαγωγούς και τα άκρα των θετικών και αρνητικών φορτίων συνδέονται μεταξύ τους. Υπάρχουν περισσότερα απλά κυκλώματα, όπου οι δίοδοι Schottky είναι πολύ μικρές. Αυτό είναι χαρακτηριστικό για πολύ μικρά εξαρτήματα στα ηλεκτρονικά.

Η δίοδος Schottky είναι ένα απαραίτητο στοιχείο σε πολλές ηλεκτρονικές συσκευές. Το κύριο πράγμα είναι να κατανοήσετε τις ιδιαιτερότητες της δουλειάς του και να το χρησιμοποιήσετε σωστά.

Οι δίοδοι Schottky, ή ακριβέστερα οι δίοδοι φραγμού Schottky, είναι συσκευές ημιαγωγών που κατασκευάζονται με βάση μια επαφή μετάλλου-ημιαγωγού, ενώ οι συμβατικές δίοδοι χρησιμοποιούν μια σύνδεση ημιαγωγού p-n.

Η δίοδος Schottky οφείλει το όνομα και την εμφάνισή της στα ηλεκτρονικά στον Γερμανό φυσικό και εφευρέτη Walter Schottky, ο οποίος το 1938, μελετώντας το φαινόμενο φραγμού που ανακαλύφθηκε πρόσφατα, επιβεβαίωσε την προηγουμένως διατυπωθείσα θεωρία, σύμφωνα με την οποία αν και η εκπομπή ηλεκτρονίων από ένα μέταλλο είναι αποτρέπεται από ένα φράγμα δυναμικού, αλλά ως το εφαρμοσμένο εξωτερικό ηλεκτρικό πεδίο, αυτό το φράγμα θα μειωθεί. Ο Walter Schottky ανακάλυψε αυτό το φαινόμενο, το οποίο τότε ονομαζόταν φαινόμενο Schottky, προς τιμήν του επιστήμονα.

Εξετάζοντας την επαφή μεταξύ ενός μετάλλου και ενός ημιαγωγού, μπορεί κανείς να δει ότι εάν κοντά στην επιφάνεια του ημιαγωγού υπάρχει μια περιοχή που έχει εξαντληθεί από κύριους φορείς φορτίου, τότε στην περιοχή επαφής αυτού του ημιαγωγού με το μέταλλο στην πλευρά του ημιαγωγού, σχηματίζεται μια περιοχή διαστημικού φορτίου ιονισμένων δεκτών και δοτών και πραγματοποιείται μια επαφή αποκλεισμού - το ίδιο φράγμα Schottky . Κάτω από ποιες συνθήκες προκύπτει αυτό το εμπόδιο; Το θερμιονικό ρεύμα εκπομπής από την επιφάνεια ενός στερεού σώματος προσδιορίζεται από την εξίσωση Richardson:

Ας δημιουργήσουμε συνθήκες όταν, όταν ένας ημιαγωγός, για παράδειγμα τύπου n, έρχεται σε επαφή με ένα μέταλλο, η θερμοδυναμική συνάρτηση εργασίας των ηλεκτρονίων από το μέταλλο θα είναι μεγαλύτερη από τη θερμοδυναμική συνάρτηση εργασίας των ηλεκτρονίων από τον ημιαγωγό. Κάτω από τέτοιες συνθήκες, σύμφωνα με την εξίσωση Richardson, το θερμιονικό ρεύμα εκπομπής από την επιφάνεια του ημιαγωγού θα είναι μεγαλύτερο από το θερμιονικό ρεύμα εκπομπής από τη μεταλλική επιφάνεια:

Στην αρχική χρονική στιγμή, κατά την επαφή των ονομαζόμενων υλικών, το ρεύμα από τον ημιαγωγό στο μέταλλο θα υπερβεί το αντίστροφο ρεύμα (από το μέταλλο στον ημιαγωγό), με αποτέλεσμα να αρχίσουν να συσσωρεύονται διαστημικά φορτία στο εγγύς -περιοχές επιφάνειας τόσο του ημιαγωγού όσο και του μετάλλου - θετικές στον ημιαγωγό και αρνητικές στον ημιαγωγό. Ένα ηλεκτρικό πεδίο που σχηματίζεται από αυτά τα φορτία θα προκύψει στην περιοχή επαφής και οι ενεργειακές ζώνες θα λυγίσουν.

Υπό την επίδραση του πεδίου, η συνάρτηση θερμοδυναμικής εργασίας για τον ημιαγωγό θα αυξηθεί και η αύξηση θα συμβεί έως ότου οι συναρτήσεις θερμοδυναμικής εργασίας και τα αντίστοιχα θερμιονικά ρεύματα εκπομπής σε σχέση με την επιφάνεια εξισωθούν στην περιοχή επαφής.

Η εικόνα της μετάβασης σε μια κατάσταση ισορροπίας με το σχηματισμό ενός φραγμού δυναμικού για έναν ημιαγωγό τύπου p και ένα μέταλλο είναι παρόμοια με το εξεταζόμενο παράδειγμα με έναν ημιαγωγό τύπου n και ένα μέταλλο. Ο ρόλος της εξωτερικής τάσης είναι να ρυθμίζει το ύψος του φραγμού δυναμικού και την ένταση του ηλεκτρικού πεδίου στην περιοχή φορτίου χώρου του ημιαγωγού.

Το παραπάνω σχήμα δείχνει διαγράμματα ζωνών διαφόρων σταδίων του σχηματισμού του φράγματος Schottky. Υπό συνθήκες ισορροπίας στην περιοχή επαφής, τα θερμιονικά ρεύματα εκπομπής έχουν ισοπεδωθεί και ως αποτέλεσμα του φαινομένου πεδίου, έχει προκύψει ένα φράγμα δυναμικού, το ύψος του οποίου είναι ίσο με τη διαφορά στις θερμοδυναμικές συναρτήσεις εργασίας: φκ = ФМе - Фп /π.

Κατά τη συναρμολόγηση τροφοδοτικών και μετατροπέων τάσης για ενισχυτές αυτοκινήτων, συχνά προκύπτει πρόβλημα με την διόρθωση του ρεύματος από τον μετασχηματιστή. Το να αποκτήσετε ισχυρές παλμικές διόδους είναι ένα αρκετά σοβαρό πρόβλημα, γι' αυτό αποφάσισα να δημοσιεύσω ένα άρθρο που παρέχει μια πλήρη λίστα και παραμέτρους ισχυρών διόδων Schottky. Πριν λίγο καιρό προσωπικά είχα πρόβλημα με τον ανορθωτή μετατροπέα για ενισχυτή αυτοκινήτου. Ο μετατροπέας είναι αρκετά ισχυρός (500-600 watt), η συχνότητα τάσης εξόδου είναι 60 kHz, οποιαδήποτε κοινή δίοδος που μπορεί να βρεθεί στα παλιά σκουπίδια θα καεί αμέσως σαν ένα σπίρτο. Η μόνη διαθέσιμη επιλογή εκείνη την εποχή ήταν το εγχώριο KD213A. Οι δίοδοι είναι αρκετά καλές, κρατάνε μέχρι και 10 Amps, η συχνότητα λειτουργίας είναι εντός 100 kHz, αλλά και υπερθερμαίνονται τρομερά υπό φορτίο.

Στην πραγματικότητα, ισχυρές δίοδοι μπορούν να βρεθούν σχεδόν σε όλους. Ένα τροφοδοτικό υπολογιστή είναι αυτό που τροφοδοτεί έναν ολόκληρο υπολογιστή. Κατά κανόνα, κατασκευάζονται με ισχύ από 200 watt έως 1 kW ή περισσότερο, και δεδομένου ότι ο υπολογιστής τροφοδοτείται από, αυτό σημαίνει ότι το τροφοδοτικό πρέπει να έχει ανορθωτή. Στα σύγχρονα τροφοδοτικά, τα ισχυρά συγκροτήματα διόδων Schottky χρησιμοποιούνται για την διόρθωση της τάσης - έχουν ελάχιστη πτώση τάσης στη διασταύρωση και την ικανότητα να λειτουργούν σε παλμικά κυκλώματα, όπου η συχνότητα λειτουργίας είναι πολύ υψηλότερη από το δίκτυο 50 Hertz. Πρόσφατα έφεραν αρκετά τροφοδοτικά δωρεάν, από όπου αφαιρέθηκαν οι δίοδοι για αυτή τη σύντομη ανασκόπηση. ΣΕ μονάδες υπολογιστώντροφοδοτικό, μπορείτε να βρείτε μια ποικιλία συγκροτημάτων διόδων· δεν υπάρχουν σχεδόν μεμονωμένες δίοδοι εδώ - σε μια περίπτωση υπάρχουν δύο ισχυρές δίοδοι, συχνά (σχεδόν πάντα) με κοινή κάθοδο. Εδώ είναι μερικά από αυτά:

D83-004 (ESAD83-004)- Ισχυρή συναρμολόγηση διόδων Schottky, αντίστροφη τάση 40 Volt, επιτρεπόμενο ρεύμα 30A, σε παλμική λειτουργία έως 250A - ίσως μια από τις πιο ισχυρές διόδους που μπορούν να βρεθούν σε τροφοδοτικά υπολογιστών.

STPS3045CW- Διπλή δίοδος Schottky, ανορθωμένο ρεύμα 15A, τάση προς τα εμπρός 570mV, ρεύμα αντίστροφης διαρροής 200uA, σταθερά αντίστροφης τάσης 45 Volt.

Βασικές δίοδοι Schottky που βρίσκονται σε τροφοδοτικά

Schottky TO-220 SBL2040CT 10A x 2 =20A 40V Vf=0,6V στα 10A
Schottky TO-247 S30D40 15A x 2 =30A 40V Vf=0,55V στα 15A
Ultrafast TO-220 SF1004G 5A x 2 =10A 200V Vf=0,97V στα 5A
Ultrafast TO-220 F16C20C 8A x 2 =16A 200V Vf=1,3V στα 8A
Ultrafast SR504 5A 40V Vf=0,57
Schottky TO-247 40CPQ060 20A x 2 =40A 60V Vf=0,49V στα 20A
Schottky TO-247 STPS40L45C 20A x 2 =40A 45V Vf=0,49V
Ultrafast TO-247 SBL4040PT 20A x 2 =40A 45V Vf=0,58V στα 20A
Schottky TO-220 63CTQ100 30A x 2 =60A 100 Vf=0,69V στα 30A
Schottky TO-220 MBR2545CT 15A x 2 =30A 45V Vf=0,65V στα 15A
Schottky TO-247 S60D40 30A x 2 =60A 40-60V Vf=0,65V στα 30A
Schottky TO-247 30CPQ150 15A x 2 =30A 150V Vf=1V στα 15A
Schottky TO-220 MBRP3045N 15A x 2 =30A 45V Vf=0,65V στα 15A
Schottky TO-220 S20C60 10A x 2 =20A 30-60V Vf=0,55V στα 10A
Schottky TO-247 SBL3040PT 15A x 2 =30A 30-40V Vf=0,55V στα 15A
Schottky TO-247 SBL4040PT 20A x 2 =40A 30-40V Vf=0,58V στα 20A
Ultrafast TO-220 U20C20C 10A x 2 =20A 50-200V Vf=0,97V στα 10A

Υπάρχουν επίσης σύγχρονα οικιακά συγκροτήματα διόδων για υψηλό ρεύμα. Εδώ είναι τα σημάδια και το εσωτερικό τους διάγραμμα:

Παράγεται επίσης , που μπορεί να χρησιμοποιηθεί, για παράδειγμα, σε τροφοδοτικά για ενισχυτές σωλήνων και άλλο εξοπλισμό με αυξημένη παροχή ρεύματος. Η λίστα δίνεται παρακάτω:

Δίοδοι ισχύος Schottky υψηλής τάσης με τάσεις έως 1200 V

Αν και είναι προτιμότερο να χρησιμοποιείτε διόδους Schottky σε ισχυρούς ανορθωτές χαμηλής τάσης με τάσεις εξόδου μερικές δεκάδες βολτ σε υψηλές συχνότητες μεταγωγής.

Η δίοδος Schottky είναι ένας άλλος τύπος τυπικής διόδου ημιαγωγών, αυτή διακριτικό χαρακτηριστικόΑυτή είναι μια χαμηλή πτώση τάσης όταν συνδέεται απευθείας. Πήρε το όνομά του προς τιμή του Γερμανού φυσικού και εφευρέτη Walter Schottky. Αυτές οι δίοδοι χρησιμοποιούν μια διασταύρωση μετάλλου-ημιαγωγού ως φράγμα δυναμικού, αντί για μια σύνδεση p-n. Η επιτρεπόμενη αντίστροφη τάση των διόδων Schottky είναι συνήθως περίπου 1200 βολτ, για παράδειγμα το CSD05120 και τα ανάλογα του· στην πράξη, χρησιμοποιούνται σε κυκλώματα χαμηλής τάσης με αντίστροφες τάσεις έως και αρκετές δεκάδες βολτ.

Στα διαγράμματα κυκλώματος χαρακτηρίζονται σχεδόν σαν δίοδος, δείτε το παραπάνω σχήμα, αλλά με μικρές γραφικές διαφορές· επιπλέον, οι διπλές δίοδοι Schottky είναι αρκετά συνηθισμένες.

Μια διπλή δίοδος Schottky είναι δύο ξεχωριστά στοιχεία συναρμολογημένα σε ένα κοινό περίβλημα και οι ακροδέκτες των καθόδων ή των ανόδων αυτών των εξαρτημάτων συνδυάζονται. Επομένως, μια διπλή δίοδος, συνήθως τρεις ακροδέκτες. Στα τροφοδοτικά μεταγωγής και υπολογιστή μπορείτε συχνά να δείτε διπλές διόδους Schottky με κοινή κάθοδο.

Δεδομένου ότι και οι δύο δίοδοι τοποθετούνται σε ένα ενιαίο περίβλημα και συναρμολογούνται χρησιμοποιώντας την ίδια τεχνολογική διαδικασία, τότε τεχνικές προδιαγραφέςσχεδόν πανομοιότυπη. Με τέτοια τοποθέτηση σε μία περίπτωση, κατά τη λειτουργία θα βρίσκονται στο ίδιο καθεστώς θερμοκρασίας και αυτός είναι ένας από τους κύριους παράγοντες για την αύξηση της αξιοπιστίας της συσκευής στο σύνολό της.

Πλεονεκτήματα

Η πτώση τάσης στη δίοδο όταν συνδέεται απευθείας είναι μόνο 0,2-0,4 βολτ, ενώ στις τυπικές διόδους πυριτίου αυτή η παράμετρος είναι 0,6-0,7 βολτ. Μια τέτοια χαμηλή πτώση τάσης σε έναν ημιαγωγό, όταν συνδέεται απευθείας, είναι χαρακτηριστική μόνο για τις διόδους Schottky με αντίστροφη τάση το πολύ δεκάδων βολτ, αλλά εάν το εφαρμοζόμενο επίπεδο τάσης αυξηθεί, η πτώση τάσης στη δίοδο Schottky είναι ήδη συγκρίσιμη με μια δίοδο πυριτίου, η οποία περιορίζει αρκετά σοβαρά τη χρήση των διόδων Schottky στη σύγχρονη ηλεκτρονική.
Θεωρητικά, οποιαδήποτε δίοδος Schottky μπορεί να έχει χαμηλή χωρητικότητα φραγμού. Απών ρητά κλασικό π-νΗ μετάβαση σάς επιτρέπει να αυξήσετε σημαντικά τη συχνότητα λειτουργίας της συσκευής. Αυτή η παράμετρος έχει βρει ευρεία εφαρμογή στην παραγωγή ολοκληρωμένων κυκλωμάτων, όπου οι δίοδοι Schottky παρακάμπτουν τις μεταβάσεις των τρανζίστορ που χρησιμοποιούνται ως λογικά στοιχεία. Στα ηλεκτρονικά ισχύος, μια άλλη παράμετρος των διόδων Schottky είναι σημαντική, δηλαδή, ο χαμηλός χρόνος ανάκτησης καθιστά δυνατή τη χρήση ανορθωτών ισχύος σε συχνότητες εκατοντάδων kHz και υψηλότερες. Για παράδειγμα, το ραδιοεξάρτημα MBR4015 (15 V και 40 A) χρησιμοποιείται για τη διόρθωση της τάσης ραδιοσυχνοτήτων και ο χρόνος ανάκτησής του είναι μόνο 10 kV/μs.
Λόγω των προαναφερθέντων θετικών ιδιοτήτων, οι ανορθωτές που κατασκευάζονται σε διόδους Schottky διαφέρουν από τους ανορθωτές σε τυπικές διόδους σε χαμηλότερο επίπεδο παρεμβολής, επομένως χρησιμοποιούνται σε αναλογικά δευτερεύοντα τροφοδοτικά.

Μειονεκτήματα

Σε περίπτωση βραχυπρόθεσμης υπέρβασης του επιτρεπόμενου επιπέδου αντίστροφης τάσης, η δίοδος Schottky αποτυγχάνει, σε αντίθεση με τις τυπικές διόδους πυριτίου, οι οποίες απλώς θα μεταβούν σε λειτουργία αναστρέψιμης διάσπασης, υπό την προϋπόθεση ότι η απαγωγή ισχύος του κρυστάλλου δεν είναι μεγαλύτερη αποδεκτές τιμές, και μετά τη μείωση της τάσης, η δίοδος επαναφέρει πλήρως τα χαρακτηριστικά της.
Οι δίοδοι Schottky χαρακτηρίζονται από υψηλότερες τιμές αντίστροφων ρευμάτων, τα οποία αυξάνονται με την αύξηση της θερμοκρασίας των κρυστάλλων και, σε περίπτωση μη ικανοποιητικών συνθηκών λειτουργίας της ψύκτρας κατά την εργασία με υψηλά ρεύματα, οδηγούν σε θερμική διάσπαση του ραδιοεξάρτημα.

Οι δίοδοι Schottky, όπως σημείωσα παραπάνω, χρησιμοποιούνται ενεργά σε τροφοδοτικά υπολογιστών και σταθεροποιητές παλμώνΤάση. Χρησιμοποιούνται σε τμήματα χαμηλής τάσης και υψηλού ρεύματος του κυκλώματος UPS υπολογιστήστα + 3,3 βολτ και + 5,0 βολτ. Οι πιο συχνά χρησιμοποιούμενες είναι οι διπλές δίοδοι με κοινή κάθοδο. Είναι η χρήση διπλών διόδων που θεωρείται σημάδι υψηλής ποιότητας.

Μια καμένη δίοδος Schottky είναι ένα από τα πιο κοινά σφάλματα. Μια δίοδος μπορεί να έχει δύο μη λειτουργικές καταστάσεις: ηλεκτρική βλάβη και διαρροή στο σώμα. Σε οποιαδήποτε από αυτές τις συνθήκες, το UPS είναι μπλοκαρισμένο λόγω του ενσωματωμένου κυκλώματος προστασίας.

Σε περίπτωση ηλεκτρικής βλάβης, όλες οι δευτερεύουσες τάσεις στο τροφοδοτικό απουσιάζουν. Σε περίπτωση διαρροής, ο ανεμιστήρας του τροφοδοτικού του υπολογιστή μπορεί να «σπάσει» και να εμφανιστούν παλμοί της τάσης εξόδου στην έξοδο και να εξαφανίζονται περιοδικά. Δηλαδή, η μονάδα προστασίας πυροδοτείται περιοδικά, αλλά δεν εμφανίζεται πλήρης μπλοκάρισμα. Οι δίοδοι Schottky έχουν καεί 100% εάν το ψυγείο στο οποίο είναι συνδεδεμένα είναι πολύ ζεστό ή έχει έντονη μυρωδιά καμένου από αυτές.

Πρέπει να πούμε λίγα λόγια ότι κατά την επισκευή ενός UPS μετά την αντικατάσταση διόδων, ειδικά με υποψία διαρροής στη θήκη, θα πρέπει να χτυπήσετε όλα τα τρανζίστορ ισχύος που λειτουργούν σε λειτουργία μεταγωγής. Και επίσης στην περίπτωση αντικατάστασης βασικών τρανζίστορ, ο έλεγχος των διόδων είναι υποχρεωτικός και απολύτως απαραίτητος.

Η τεχνική για τη δοκιμή μιας διόδου Schottky είναι η ίδια όπως για μια τυπική τυπική δίοδο. Αλλά και εδώ υπάρχουν μικρές διαφορές. Είναι πολύ δύσκολο να δοκιμάσετε μια δίοδο αυτού του τύπου που έχει ήδη συγκολληθεί στο κύκλωμα. Επομένως, το συγκρότημα ή το μεμονωμένο στοιχείο πρέπει πρώτα να αφαιρεθεί από το κύκλωμα για επιθεώρηση. Είναι αρκετά εύκολο να προσδιορίσετε ένα εντελώς τρυπημένο στοιχείο. Σε όλα τα όρια μέτρησης αντίστασης, το πολύμετρο θα εμφανίζει μια απείρως χαμηλή αντίσταση ή βραχυκύκλωμα και προς τις δύο κατευθύνσεις.

Είναι πιο δύσκολο να γίνει έλεγχος με ύποπτη διαρροή. Εάν ελέγξουμε με ένα τυπικό πολύμετρο, για παράδειγμα DT-830 σε λειτουργία "δίοδος", θα δούμε ένα εξάρτημα που μπορεί να επισκευαστεί. Ωστόσο, εάν κάνετε μια μέτρηση σε λειτουργία ωμόμετρου, τότε η αντίστροφη αντίσταση στο όριο των "20 kOhm" καθορίζεται ως απείρως τεράστια (1). Εάν το στοιχείο παρουσιάζει κάποια αντίσταση, για παράδειγμα 5 kOhm, τότε είναι καλύτερα να θεωρήσετε αυτή τη δίοδο ύποπτη και να την αντικαταστήσετε με μια που είναι σίγουρα λειτουργική. Μερικές φορές είναι καλύτερο να αντικαταστήσετε αμέσως τις διόδους Schottky στους διαύλους +3,3V και +5,0V σε ένα UPS υπολογιστή.

Μερικές φορές χρησιμοποιούνται σε δέκτες ακτινοβολίας άλφα και βήτα (δοσίμετρα), ανιχνευτές ακτινοβολίας νετρονίων και επιπλέον, συναρμολογούνται ηλιακοί συλλέκτες στους κόμβους φραγμού Schottky και τροφοδοτούνται με ηλεκτρική ενέργεια. διαστημόπλοιοοργώνοντας τις εκτάσεις του απέραντου σύμπαντος μας.

Η ανάπτυξη των ηλεκτρονικών απαιτεί ολοένα και υψηλότερα πρότυπα από εξαρτήματα ραδιοφώνου. Για τη λειτουργία σε υψηλές συχνότητες, χρησιμοποιείται μια δίοδος Schottky, η οποία υπερέχει στις παραμέτρους της από τα ανάλογα πυριτίου. Μερικές φορές μπορείτε να συναντήσετε το όνομα Schottky barrier diode, που ουσιαστικά σημαίνει το ίδιο πράγμα.

• Σχέδιο
• Μικρογραφία
• Χρήση στην πράξη

Σχέδιο

Η δίοδος Schottky διαφέρει από τις συνηθισμένες δίοδοι στο σχεδιασμό της, η οποία χρησιμοποιεί έναν ημιαγωγό μετάλλου και όχι μια διασταύρωση p-n. Είναι σαφές ότι οι ιδιότητες εδώ είναι διαφορετικές, πράγμα που σημαίνει ότι τα χαρακτηριστικά θα πρέπει επίσης να είναι διαφορετικά.

Πράγματι, ένα μέταλλο ημιαγωγών έχει τις ακόλουθες παραμέτρους:

• Το ρεύμα διαρροής έχει μεγάλη σημασία.
• Χαμηλή πτώση τάσης στη διασταύρωση όταν συνδέεται απευθείας.
• Αποκαθιστά τη φόρτιση πολύ γρήγορα, καθώς έχει χαμηλή τιμή.

Η δίοδος Schottky είναι κατασκευασμένη από υλικά όπως αρσενίδιο του γαλλίου, πυρίτιο. πολύ λιγότερο συχνά, αλλά μπορεί επίσης να χρησιμοποιηθεί, είναι το γερμάνιο. Η επιλογή του υλικού εξαρτάται από τις ιδιότητες που πρέπει να αποκτηθούν, ωστόσο, σε κάθε περίπτωση, η μέγιστη αντίστροφη τάση για την οποία μπορούν να κατασκευαστούν αυτοί οι ημιαγωγοί δεν είναι μεγαλύτερη από 1200 βολτ - αυτοί είναι οι ανορθωτές υψηλότερης τάσης. Στην πράξη, χρησιμοποιούνται πολύ πιο συχνά σε χαμηλότερες τάσεις - 3, 5, 10 βολτ.

Στο διάγραμμα κυκλώματος, η δίοδος Schottky χαρακτηρίζεται ως εξής:

Αλλά μερικές φορές μπορείτε να δείτε αυτόν τον προσδιορισμό:

Αυτό σημαίνει διπλό στοιχείο: δύο δίοδοι σε ένα περίβλημα με κοινή άνοδο ή κάθοδο, επομένως το στοιχείο έχει τρεις ακροδέκτες. Τα τροφοδοτικά χρησιμοποιούν τέτοια σχέδια με κοινή κάθοδο· είναι βολικά στη χρήση σε κυκλώματα ανορθωτή. Συχνά τα διαγράμματα δείχνουν τα σημάδια μιας κανονικής διόδου, αλλά η περιγραφή υποδεικνύει ότι πρόκειται για δίοδο Schottky, επομένως πρέπει να είστε προσεκτικοί.

Τα συγκροτήματα διόδων με φράγμα Schottky διατίθενται σε τρεις τύπους:

Τύπος 1 - με κοινή κάθοδο.

Τύπος 2 - με κοινή άνοδο.

Τύπος 3 – σύμφωνα με το σχήμα διπλασιασμού.

Για εξοικονόμηση στους λογαριασμούς ρεύματος, οι αναγνώστες μας προτείνουν το Κουτί Εξοικονόμησης Ηλεκτρικής Ενέργειας. Οι μηνιαίες πληρωμές θα είναι 30-50% λιγότερες από ό,τι πριν χρησιμοποιήσετε την αποταμίευση. Αφαιρεί το αντιδραστικό στοιχείο από το δίκτυο, με αποτέλεσμα τη μείωση του φορτίου και, κατά συνέπεια, της κατανάλωσης ρεύματος. Οι ηλεκτρικές συσκευές καταναλώνουν λιγότερο ρεύμα και το κόστος μειώνεται.

Αυτή η σύνδεση συμβάλλει στην αύξηση της αξιοπιστίας του στοιχείου: τελικά, όντας στο ίδιο περίβλημα, έχουν το ίδιο καθεστώς θερμοκρασίας, το οποίο είναι σημαντικό εάν χρειάζονται ισχυροί ανορθωτές, για παράδειγμα, 10 αμπέρ.

Υπάρχουν όμως και μειονεκτήματα. Το θέμα είναι ότι η πτώση χαμηλής τάσης (0,2–0,4 V) τέτοιων διόδων εκδηλώνεται σε χαμηλές τάσεις, συνήθως 50–60 βολτ. Σε υψηλότερες τιμές συμπεριφέρονται σαν κανονικές δίοδοι. Αλλά από άποψη ρεύματος, αυτό το κύκλωμα δείχνει πολύ καλά αποτελέσματα, γιατί συχνά είναι απαραίτητο - ειδικά σε κυκλώματα ισχύος και μονάδες ισχύος - το ρεύμα λειτουργίας των ημιαγωγών να είναι τουλάχιστον 10Α.

Ένα άλλο σημαντικό μειονέκτημα: για αυτές τις συσκευές, το αντίστροφο ρεύμα δεν μπορεί να ξεπεραστεί ούτε για μια στιγμή. Αμέσως αστοχούν, ενώ οι δίοδοι πυριτίου, αν δεν έχει ξεπεραστεί η θερμοκρασία τους, αποκαθιστούν τις ιδιότητές τους.

Αλλά υπάρχουν ακόμα περισσότερα θετικά πράγματα. Εκτός από τη χαμηλή πτώση τάσης, η δίοδος Schottky έχει χαμηλή τιμή χωρητικότητας διασταύρωσης. Όπως γνωρίζετε: χαμηλότερη χωρητικότητα - υψηλότερη συχνότητα. Αυτή η δίοδος βρήκε εφαρμογή στο μπλοκ παλμώντροφοδοτικό, ανορθωτές και άλλα κυκλώματα, με συχνότητες αρκετών εκατοντάδων kilohertz.

Το χαρακτηριστικό ρεύματος-τάσης μιας τέτοιας διόδου έχει ασύμμετρη εμφάνιση. Όταν εφαρμόζεται μια τάση προς τα εμπρός, είναι σαφές ότι το ρεύμα αυξάνεται εκθετικά και όταν εφαρμόζεται αντίστροφη τάση, το ρεύμα δεν εξαρτάται από την τάση.

Όλα αυτά μπορούν να εξηγηθούν αν γνωρίζετε ότι η αρχή λειτουργίας αυτού του ημιαγωγού βασίζεται στην κίνηση των κύριων φορέων - ηλεκτρονίων. Για τον ίδιο λόγο, αυτές οι συσκευές είναι τόσο γρήγορες: δεν έχουν διαδικασίες ανασυνδυασμού χαρακτηριστικές για συσκευές με διασταυρώσεις p-n. Όλες οι συσκευές με δομή φραγμού χαρακτηρίζονται από ασυμμετρία των χαρακτηριστικών ρεύματος-τάσης, επειδή είναι ο αριθμός των φορέων ηλεκτρικού φορτίου που καθορίζει την εξάρτηση του ρεύματος από την τάση.

Μικρογραφία

Με την ανάπτυξη της μικροηλεκτρονικής, άρχισαν να χρησιμοποιούνται ευρέως ειδικά μικροκυκλώματα και μικροεπεξεργαστές ενός τσιπ. Όλα αυτά δεν αποκλείουν τη χρήση κρεμαστών στοιχείων. Ωστόσο, εάν χρησιμοποιούνται ραδιοστοιχεία συμβατικών μεγεθών για το σκοπό αυτό, αυτό θα αναιρέσει την όλη ιδέα της μικρογραφίας στο σύνολό της. Ως εκ τούτου, αναπτύχθηκαν στοιχεία ανοιχτού πλαισίου - εξαρτήματα SMD, τα οποία είναι 10 ή περισσότερες φορές μικρότερα από τα συμβατικά εξαρτήματα. Τα χαρακτηριστικά ρεύματος-τάσης τέτοιων εξαρτημάτων δεν διαφέρουν από τα χαρακτηριστικά τάσης ρεύματος των συμβατικών συσκευών και οι μειωμένες διαστάσεις τους καθιστούν δυνατή τη χρήση τέτοιων ανταλλακτικών σε διάφορες μικροσυσκευές.

Τα εξαρτήματα SMD διατίθενται σε διάφορα μεγέθη. Το μέγεθος SMD 1206 είναι κατάλληλο για χειροκίνητη συγκόλληση.Έχουν μέγεθος 3,2 επί 1,6 mm, που σας επιτρέπει να τα κολλήσετε μόνοι σας. Άλλα στοιχεία SMD είναι πιο μικροσκοπικά, συναρμολογούνται στο εργοστάσιο με ειδικό εξοπλισμό και είναι αδύνατο να τα συγκολλήσετε μόνοι σας στο σπίτι.

Η αρχή λειτουργίας ενός εξαρτήματος smd δεν διαφέρει επίσης από το μεγάλο αντίστοιχό του και αν, για παράδειγμα, λάβουμε υπόψη το χαρακτηριστικό ρεύμα-τάσης μιας διόδου, τότε θα είναι εξίσου κατάλληλο για ημιαγωγούς οποιουδήποτε μεγέθους. Το εύρος ρεύματος είναι από 1 έως 10 αμπέρ. Οι σημάνσεις στη θήκη αποτελούνται συχνά από ψηφιακό κωδικό, η αποκωδικοποίηση του οποίου δίνεται σε ειδικούς πίνακες. Μπορούν να ελεγχθούν ως προς την καταλληλότητά τους χρησιμοποιώντας ένα ελεγκτή, όπως ακριβώς και τα μεγαλύτερα αντίστοιχα.

Χρήση στην πράξη

Οι ανορθωτές Schottky χρησιμοποιούνται σε τροφοδοτικά μεταγωγής, σταθεροποιητές τάσης, ανορθωτές μεταγωγής. Το πιο απαιτητικό ρεύμα - 10A ή περισσότερο - είναι τάσεις 3,3 και 5 βολτ. Σε τέτοια κυκλώματα δευτερεύουσας ισχύος χρησιμοποιούνται συχνότερα οι συσκευές Schottky. Για την ενίσχυση των τιμών ρεύματος, συνδέονται μεταξύ τους σε ένα κύκλωμα με μια κοινή άνοδο ή κάθοδο. Εάν κάθε μία από τις διπλές διόδους βαθμολογηθεί στα 10 αμπέρ, θα έχετε ένα σημαντικό περιθώριο ασφαλείας.

Μία από τις πιο συνηθισμένες δυσλειτουργίες των μονάδων μεταγωγής ισχύος είναι η αστοχία αυτών των ίδιων διόδων. Κατά κανόνα, είτε διαπερνούν εντελώς είτε διαρρέουν. Και στις δύο περιπτώσεις, η ελαττωματική δίοδος πρέπει να αντικατασταθεί, στη συνέχεια να ελεγχθούν τα τρανζίστορ ισχύος με ένα πολύμετρο και να μετρηθεί επίσης η τάση τροφοδοσίας.

Δοκιμή και εναλλαξιμότητα

Οι ανορθωτές Schottky μπορούν να δοκιμαστούν με τον ίδιο τρόπο όπως οι συμβατικοί ημιαγωγοί, καθώς έχουν παρόμοια χαρακτηριστικά. Πρέπει να το χτυπήσετε και προς τις δύο κατευθύνσεις με ένα πολύμετρο - θα πρέπει να εμφανίζεται με τον ίδιο τρόπο όπως μια κανονική δίοδος: άνοδος-κάθοδος και δεν πρέπει να υπάρχουν διαρροές. Εάν δείχνει έστω και μια ελαφριά αντίσταση - 2-10 κιλά-Ωμ, αυτό είναι ήδη ένας λόγος υποψίας.

Μια δίοδος με κοινή άνοδο ή κάθοδο μπορεί να δοκιμαστεί όπως δύο συνηθισμένοι ημιαγωγοί συνδεδεμένοι μεταξύ τους. Για παράδειγμα, εάν η άνοδος είναι κοινή, τότε θα είναι ένα σκέλος στα τρία. Τοποθετούμε έναν αισθητήρα δοκιμής στην άνοδο, τα άλλα πόδια είναι διαφορετικές δίοδοι και ένας άλλος ανιχνευτής τοποθετείται πάνω τους.

Μπορεί να αντικατασταθεί με άλλο τύπο; Σε ορισμένες περιπτώσεις, οι δίοδοι Schottky αντικαθίστανται με συνηθισμένες διόδους γερμανίου. Για παράδειγμα, το D305 σε ρεύμα 10 αμπέρ έδωσε πτώση μόνο 0,3 βολτ και σε ρεύματα 2-3 αμπέρ μπορούν γενικά να εγκατασταθούν χωρίς καλοριφέρ. Αλλά ο κύριος σκοπός της εγκατάστασης Schottky δεν είναι μια μικρή πτώση, αλλά μια χαμηλή χωρητικότητα, επομένως η αντικατάσταση δεν θα είναι πάντα δυνατή.

Όπως βλέπουμε, τα ηλεκτρονικά δεν μένουν ακίνητα και οι περαιτέρω εφαρμογές συσκευών υψηλής ταχύτητας θα αυξηθούν μόνο, καθιστώντας δυνατή την ανάπτυξη νέων, πιο πολύπλοκων συστημάτων.

Στη μεγάλη οικογένεια διόδων ημιαγωγών που ονομάστηκαν από τα ονόματα των επιστημόνων που ανακάλυψαν το ασυνήθιστο αποτέλεσμα, μπορούμε να προσθέσουμε μία ακόμη. Αυτή είναι μια δίοδος Schottky.

Ο Γερμανός φυσικός Walter Schottka ανακάλυψε και μελέτησε το λεγόμενο φαινόμενο φραγμού που συμβαίνει με μια συγκεκριμένη τεχνολογία για τη δημιουργία μιας μετάβασης μετάλλου-ημιαγωγού.

Το κύριο χαρακτηριστικό μιας διόδου Schottky είναι ότι, σε αντίθεση με τις συμβατικές διόδους που βασίζονται σε μια σύνδεση pn, χρησιμοποιεί μια σύνδεση μετάλλου-ημιαγωγού, η οποία ονομάζεται επίσης φράγμα Schottky. Αυτό το φράγμα, όπως και η σύνδεση pn ημιαγωγών, έχει την ιδιότητα της μονόδρομης ηλεκτρικής αγωγιμότητας και μια σειρά από διακριτικές ιδιότητες.

Τα υλικά που χρησιμοποιούνται για την κατασκευή διόδων φραγμού Schottky είναι κυρίως το πυρίτιο (Si) και το αρσενίδιο του γαλλίου (GaAs), καθώς και μέταλλα όπως ο χρυσός, ο άργυρος, η πλατίνα, το παλλάδιο και το βολφράμιο.

Στα διαγράμματα κυκλώματος, μια δίοδος Schottky απεικονίζεται έτσι.

Όπως μπορείτε να δείτε, η εικόνα του είναι κάπως διαφορετική από την ονομασία μιας συμβατικής διόδου ημιαγωγών.

Εκτός από αυτήν την ονομασία, στα διαγράμματα μπορείτε επίσης να βρείτε μια εικόνα μιας διπλής διόδου Schottky (συναρμολόγηση).

Μια διπλή δίοδος είναι δύο δίοδοι τοποθετημένες σε ένα κοινό περίβλημα. Τα τερματικά των καθόδων ή των ανόδων τους συνδυάζονται. Επομένως, ένα τέτοιο συγκρότημα, κατά κανόνα, έχει τρεις εξόδους. Τα τροφοδοτικά μεταγωγής συνήθως χρησιμοποιούν κοινά συγκροτήματα καθόδου.

Δεδομένου ότι δύο δίοδοι τοποθετούνται σε ένα περίβλημα και κατασκευάζονται σε ένα ενιαίο τεχνολογική διαδικασία, τότε οι παράμετροί τους είναι πολύ κοντά. Δεδομένου ότι τοποθετούνται σε ένα ενιαίο περίβλημα, οι συνθήκες θερμοκρασίας τους είναι οι ίδιες. Αυτό αυξάνει την αξιοπιστία και τη διάρκεια ζωής του στοιχείου.

Οι δίοδοι Schottky έχουν δύο θετικές ιδιότητες: μια πολύ χαμηλή πτώση τάσης προς τα εμπρός (0,2-0,4 βολτ) κατά μήκος της διασταύρωσης και πολύ υψηλή απόδοση.

Δυστυχώς, μια τόσο μικρή πτώση τάσης συμβαίνει όταν η εφαρμοζόμενη τάση δεν είναι μεγαλύτερη από 50-60 βολτ. Καθώς αυξάνεται περαιτέρω, η δίοδος Schottky συμπεριφέρεται σαν μια κανονική δίοδος ανορθωτή πυριτίου. Η μέγιστη αντίστροφη τάση για το Schottky συνήθως δεν υπερβαίνει τα 250 βολτ, αν και στην πώληση μπορείτε να βρείτε δείγματα με ονομαστική τιμή 1,2 kilovolt (VS-10ETS12-M3).

Έτσι, διπλή δίοδος Schottky (ανορθωτής Schottky) 60CPQ150σχεδιασμένο για μέγιστη αντίστροφη τάση 150V και κάθε δίοδος του συγκροτήματος μπορεί να περάσει 30 αμπέρ σε απευθείας σύνδεση!

Μπορείτε επίσης να βρείτε δείγματα των οποίων το ανορθωμένο ρεύμα μισού κύκλου μπορεί να φτάσει το μέγιστο τα 400A! Ένα παράδειγμα είναι το μοντέλο VS-400CNQ045.

Πολύ συχνά, στα διαγράμματα κυκλώματος, η σύνθετη γραφική αναπαράσταση της καθόδου απλώς παραλείπεται και η δίοδος Schottky απεικονίζεται ως κανονική δίοδος. Και ο τύπος του στοιχείου που χρησιμοποιείται υποδεικνύεται στην προδιαγραφή.

Τα μειονεκτήματα των διόδων με φράγμα Schottky περιλαμβάνουν το γεγονός ότι ακόμη και αν ξεπεραστεί για λίγο η αντίστροφη τάση, αποτυγχάνουν αμέσως και, το πιο σημαντικό, μη αναστρέψιμα. Ενώ οι βαλβίδες τροφοδοσίας πυριτίου, αφού σταματήσει η υπερβολική τάση, αυτοθεραπεύονται τέλεια και συνεχίζουν να λειτουργούν. Επιπλέον, το αντίστροφο ρεύμα των διόδων εξαρτάται σε μεγάλο βαθμό από τη θερμοκρασία της διασταύρωσης. Σε μεγάλο αντίστροφο ρεύμα, συμβαίνει θερμική διάσπαση.

Εκτός από την υψηλή ταχύτητα και, επομένως, τον σύντομο χρόνο ανάκτησης, οι θετικές ιδιότητες των διόδων Schottky περιλαμβάνουν μια μικρή χωρητικότητα διασταύρωσης (φράγμα), η οποία σας επιτρέπει να αυξήσετε τη συχνότητα λειτουργίας. Αυτό τους επιτρέπει να χρησιμοποιούνται σε ανορθωτές παλμών σε συχνότητες εκατοντάδων kilohertz. Πολλές διόδους Schottky βρίσκουν την εφαρμογή τους στην ενσωματωμένη μικροηλεκτρονική. Εκτελέστηκε από νανοτεχνολογίαΟι δίοδοι Schottky βρίσκονται σε ολοκληρωμένα κυκλώματα όπου παρακάμπτουν τις διασταυρώσεις τρανζίστορ για να βελτιώσουν την απόδοση.

Οι δίοδοι Schottky της σειράς 1N581x (1N5817, 1N5818, 1N5819) έχουν ριζώσει στην πρακτική του ραδιοερασιτέχνη. Όλα είναι σχεδιασμένα για μέγιστο ρεύμα προς τα εμπρός ( I F(AV)) – 1 αμπέρ και αντίστροφη τάση ( V RRM) από 20 έως 40 βολτ. Πτώση τάσης ( V F) στη διασταύρωση είναι από 0,45 έως 0,55 βολτ. Όπως ήδη αναφέρθηκε, η μπροστινή πτώση τάσης ( Μπροστινή πτώση τάσης) για διόδους με φράγμα Schottky είναι πολύ μικρό.

Ένα άλλο αρκετά γνωστό στοιχείο είναι το 1N5822. Είναι σχεδιασμένο για ρεύμα 3 αμπέρ και στεγάζεται σε περίβλημα DO-201AD.

Επίσης σε πλακέτες τυπωμένων κυκλωμάτων μπορείτε να βρείτε διόδους της σειράς SK12 - SK16 για επιφανειακή τοποθέτηση. Είναι αρκετά μικρά σε μέγεθος. Παρόλα αυτά, το SK12-SK16 μπορεί να αντέξει προς τα εμπρός ρεύμα μέχρι 1 αμπέρ σε αντίστροφη τάση 20 - 60 βολτ. Η πτώση τάσης προς τα εμπρός είναι 0,55 βολτ (για SK12, SK13, SK14) και 0,7 βολτ (για SK15, SK16). Επίσης στην πράξη μπορείτε να βρείτε διόδους της σειράς SK32 - SK310, για παράδειγμα, SK36, το οποίο έχει σχεδιαστεί για συνεχές ρεύμα 3 αμπέρ.

Εφαρμογή διόδων Schottky σε τροφοδοτικά.

Οι δίοδοι Schottky χρησιμοποιούνται ενεργά σε τροφοδοτικά υπολογιστών και σε σταθεροποιητές τάσης μεταγωγής. Μεταξύ των τάσεων τροφοδοσίας χαμηλής τάσης, το υψηλότερο ρεύμα (δεκάδες αμπέρ) είναι +3,3 βολτ και +5,0 βολτ. Σε αυτά τα δευτερεύοντα τροφοδοτικά χρησιμοποιούνται οι δίοδοι φραγμού Schottky. Τις περισσότερες φορές, χρησιμοποιούνται συγκροτήματα τριών ακροδεκτών με κοινή κάθοδο. Είναι η χρήση συγκροτημάτων που μπορεί να θεωρηθεί ένδειξη υψηλής ποιότητας και τεχνολογικά προηγμένης παροχής ρεύματος.

Η βλάβη των διόδων Schottky είναι ένα από τα πιο συνηθισμένα σφάλματα στην εναλλαγή τροφοδοτικών. Μπορεί να έχει δύο «νεκρές» καταστάσεις: καθαρή ηλεκτρική βλάβη και διαρροή. Εάν υπάρχει μία από αυτές τις συνθήκες, η παροχή ρεύματος του υπολογιστή μπλοκάρεται καθώς ενεργοποιείται η προστασία. Αυτό όμως μπορεί να συμβεί με διαφορετικούς τρόπους.

Στην πρώτη περίπτωση, όλες οι δευτερεύουσες τάσεις απουσιάζουν. Η προστασία έχει μπλοκάρει την παροχή ρεύματος. Στη δεύτερη περίπτωση, ο ανεμιστήρας «σπάει» και εμφανίζονται περιοδικά κυματισμοί τάσης και στη συνέχεια εξαφανίζονται στην έξοδο των τροφοδοτικών.

Δηλαδή, το κύκλωμα προστασίας ενεργοποιείται περιοδικά, αλλά η πηγή ισχύος δεν είναι εντελώς μπλοκαρισμένη. Οι δίοδοι Schottky είναι εγγυημένο ότι θα αποτύχουν εάν το ψυγείο στο οποίο είναι εγκατεστημένα είναι πολύ ζεστό μέχρι να εμφανιστεί μια δυσάρεστη οσμή. Και η τελευταία διαγνωστική επιλογή σχετίζεται με διαρροή: όταν το φορτίο στον κεντρικό επεξεργαστή αυξάνεται σε λειτουργία πολλαπλών προγραμμάτων, η παροχή ρεύματος απενεργοποιείται αυθόρμητα.

Θα πρέπει να ληφθεί υπόψη ότι όταν επισκευάζετε επαγγελματικά ένα τροφοδοτικό, μετά την αντικατάσταση δευτερευουσών διόδων, ειδικά με πιθανή διαρροή, θα πρέπει να ελέγξετε όλα τα τρανζίστορ ισχύος που εκτελούν τη λειτουργία των κλειδιών και αντίστροφα: μετά την αντικατάσταση των τρανζίστορ κλειδιών, ο έλεγχος των δευτερευόντων διόδων είναι υποχρεωτική διαδικασία. Είναι πάντα απαραίτητο να καθοδηγούμαστε από την αρχή: το πρόβλημα δεν έρχεται μόνο του.

Έλεγχος διόδων Schottky με πολύμετρο.

Μπορείτε να ελέγξετε τη δίοδο Schottky χρησιμοποιώντας ένα εμπορικό πολύμετρο. Η τεχνική είναι η ίδια όπως κατά τον έλεγχο μιας συμβατικής διόδου ημιαγωγών με διασταύρωση p-n. Αλλά και εδώ υπάρχουν παγίδες. Μια δίοδος με διαρροή είναι ιδιαίτερα δύσκολο να δοκιμαστεί. Πρώτα απ 'όλα, το στοιχείο πρέπει να αφαιρεθεί από το κύκλωμα για πιο ακριβή έλεγχο. Είναι αρκετά εύκολο να προσδιορίσετε μια εντελώς σπασμένη δίοδο. Σε όλα τα όρια μέτρησης της αντίστασης, το ελαττωματικό στοιχείο θα έχει απειροελάχιστη αντίσταση, τόσο στην πρόσθια όσο και στην αντίστροφη σύνδεση. Αυτό ισοδυναμεί με βραχυκύκλωμα.

Είναι πιο δύσκολο να ελέγξετε μια δίοδο με υποψία "διαρροής". Εάν ελέγξουμε με ένα πολύμετρο DT-830 στη λειτουργία "δίοδος", θα δούμε ένα στοιχείο πλήρως επισκευήσιμο. Μπορείτε να δοκιμάσετε να μετρήσετε την αντίστροφη αντίστασή του χρησιμοποιώντας ένα ωμόμετρο. Στο όριο «20 kOhm», η αντίστροφη αντίσταση ορίζεται ως απείρως μεγάλη. Εάν η συσκευή εμφανίζει τουλάχιστον κάποια αντίσταση, ας πούμε 3 kOhm, τότε αυτή η δίοδος θα πρέπει να θεωρηθεί ύποπτη και να αντικατασταθεί με μια γνωστή καλή. Μπορεί να δώσει 100% εγγύηση πλήρης αντικατάστασηΔίοδοι Schottky στους διαύλους ισχύος +3,3V και +5,0V.

Πού αλλού χρησιμοποιούνται οι δίοδοι Schottky στα ηλεκτρονικά; Μπορούν να βρεθούν σε μάλλον εξωτικές συσκευές, όπως δέκτες ακτινοβολίας άλφα και βήτα, ανιχνευτές ακτινοβολίας νετρονίων και πρόσφατα, ηλιακά πάνελ έχουν συναρμολογηθεί σε διασταυρώσεις φραγμού Schottky. Έτσι, παρέχουν ηλεκτρική ενέργεια και σε διαστημόπλοια.

Γεια σε όλους!

Σε αυτό το άρθρο θα εξετάσουμε Δίοδος Schottky. Αυτό το θέμα του άρθρου θα είναι πολύ χρήσιμο για αρχάριους ραδιομηχανικούς (τεχνικούς τηλεόρασης).

Όπως ίσως έχετε παρατηρήσει, ο όρος «δίοδος Schottky» απαντάται αρκετά συχνά στα σύγχρονα ραδιοκυκλώματα, αλλά δεν γνωρίζουν όλοι τι είναι και τι αντιπροσωπεύει.

Άρα, μια δίοδος Schottky είναι συσκευή ημιαγωγών, πιο συγκεκριμένα μια δίοδος, η οποία κατασκευάζεται με βάση μια επαφή μετάλλου-ημιαγωγού. Αυτή η δίοδος πήρε το όνομά της από τον Γερμανό φυσικό Walter Hermann Schottky.

Σχηματική δίοδος Schottkyπαρόμοια με μια κανονική δίοδο, αλλά με κάποιες μικρές διαφορές. Στα διαγράμματα Ορίζεται δίοδος SchottkyΕτσι:

Μια δίοδος Schottky διαφέρει από το γεγονός ότι αντί για σύνδεση p-n χρησιμοποιείται ως φράγμα ένας μεταλλικός ημιαγωγός. Το πιθανό εμπόδιο που προκύπτει στην περιοχή αυτής της μετάβασης ονομάζεται φράγμα Schottky. Εάν αλλάξετε το ύψος του φράγματος Schottky, αυτό θα οδηγήσει σε αλλαγή στη ροή του ρεύματος μέσω αυτής της συσκευής. Χαρακτηριστικό αυτού δίοδοςείναι ότι έχει χαμηλή πτώση τάσης προς τα εμπρός μετά τη μετάβαση, καθώς και καμία αντίστροφη φόρτιση ανάκτησης. Για να το θέσω απλά, χρησιμοποιώντας ως βάση το φράγμα Schottky, παράγουν εξαιρετικά γρήγορες και υψηλής ταχύτητας διόδους που χρησιμεύουν ως δίοδοι μικροκυμάτων και έχουν διάφορους σκοπούς.

Η δομή μιας διόδου Schottky φαίνεται στο παρακάτω σχήμα:

1 – υπόστρωμα ημιαγωγών. 2 – επιταξιακή μεμβράνη. 3 – επαφή μετάλλου-ημιαγωγού. 4 – μεταλλική μεμβράνη. 5 – εξωτερική επαφή.

Η δίοδος Schottky έχει πολύ χαμηλό επίπεδο θορύβου υψηλής συχνότητας. Αυτό το πλεονέκτημα επιτρέπει σε αυτή τη δίοδο να χρησιμοποιηθεί σε ψηφιακό εξοπλισμό και τροφοδοτικά μεταγωγής.

Αυτές οι δίοδοι χρησιμοποιούνται ευρέως σε τροφοδοτούμενο με ηλιακή ενέργεια, ως δέκτες ακτινοβολίας και διαμορφωτές φωτός.

Όλα αυτά είναι πλεονεκτήματα, αλλά υπάρχουν και μειονεκτήματα. Δεδομένου ότι αυτές οι συσκευές είναι πολύ ευαίσθητες σε αντίστροφες τιμές τάσης και ρεύματος, συχνά αποτυγχάνουν. Η επιτρεπόμενη αντίστροφη τάση αυτών των διόδων περιορίζεται στα 250 V. ΘερμοκρασίαΗ λειτουργία αυτών των συσκευών κυμαίνεται από -65 έως +160 μοίρες. Κελσίου. Αυτές οι δίοδοι διατίθενται και σε συσκευασίες SMD σε γυάλινες, πλαστικές και μεταλλικές εκδόσεις.