Падение напряжения на диоде Шоттки: характеристика и принцип работы

Отличие от других полупроводников

Этот электронный элемент отличается от других тем, что в нем в качестве барьера используется металл, полупроводник, обладающий односторонней электропроводностью и множеством других отличительных свойств. Такими полупроводниковыми металлами могут быть арсенид галлия, золото, карбид кремния, вольфрам, германий, палладий, платина и так далее.

Вся работа электронного элемента Шоттки также будет зависеть от выбранного металла. Особенно часто применяется кремний, потому что он надежнее других и хорошо работает на больших мощностях. Кроме того, в других металлах чаще используют полупроводник на основе арсенида галлия (GaAs) — химического соединения мышьяка и галлия, реже — на основе германия (Ge). Технология изготовления этих электронных элементов очень проста, поэтому она самая дешевая.

Кроме того, диод Шоттки отличается от других стабильной работой при подаче тока. Для стабильности используют введение в корпус этого электронного элемента специальных кристаллов, что является очень тонкой работой, поскольку небрежность или небрежность могут привести к выходу прибора из строя. Люди это делают редко, чаще всего эту работу выполняет специальный робот — автомат, запрограммированный на такую ​​операцию.

Разнорабочему будет интересен предмет со стандартной схемой зарядки шуруповерта на 18 вольт.

Обратный ток утечки

Но поскольку диоды Шоттки настолько красивы, почему бы не использовать их везде? Почему мы до сих пор используем простые диоды?

Если мы подключим диод в обратном направлении, он заблокирует прохождение электрического тока. Это правда, но не совсем. Через диод все равно будет течь очень небольшой ток. В некоторых случаях это не учитывается. Этот небольшой ток называется током обратной утечки. По-английски это звучит как обратный ток утечки.

он очень маленький, но в нем есть, где остановиться.

Проведем простой эксперимент. Возьмите лабораторный блок питания, установите его на 19В и подайте это напряжение на диод в обратном направлении

Измеряем ток утечки

обратный ток утечки диода

Как видите, его значение составляет 0,1 мкА.

Теперь повторим тот же эксперимент с диодом Шоттки

ток обратной утечки диода Шоттки

Ух, аж почти 20 мкА! Ну да, в некоторых случаях это сущие копейки, и на них можно не обращать внимания. Но есть схемы, в которых столь незначительный ток все же недопустим. Например, в схемах пиковых детекторов

схема пикового детектора

В этом случае эти 20 мкА будут весьма значительными.

Но есть еще один критический момент. С повышением температуры резко увеличивается обратный ток утечки!

зависимость тока обратной утечки от температуры тела диода Шоттки

Следовательно, невозможно использовать Шоттки везде в схемах.

Но это еще не все. Обратное напряжение у диодов Шоттки в несколько раз ниже, чем у простых выпрямительных диодов. Вы также можете увидеть это в паспорте. Если для диода 1N4007 обратное напряжение 1000В

Так что для диода Шоттки 1N5817 это обратное напряжение уже будет всего 20В

Следовательно, если это напряжение превышает значение, указанное в паспорте, мы получаем:

Диод Шоттки обозначение и маркировка

Поскольку все электронные части и элементы обозначены, на принципиальных схемах этот электронный элемент представлен таким образом который немного отличается от обозначения обычного полупроводника.

Вы также можете увидеть изображение двойного диода Шоттки на схемах (см. Рис. 2). Это два электронных элемента, установленных в общем корпусе. Их аноды или катоды припаяны, поэтому они имеют три проводника.

Этот электронный элемент, как и большинство, имеет маркировку сбоку. А если буквы и цифры в обозначении непонятны, их расшифровку можно посмотреть в радиотехническом справочнике.

Быстрые диоды Шоттки

60В

1А

40А

0,7 В

0,5 мА

SOD123FL

SS10100FL

100 В

1А

40А

0,85 В

0,5 мА

SOD123FL

SS2060LHE

60В

2А

50А

0,67 В

0,1 мА

SOD123HE

SS20100FL

100 В

2А

50А

0,85 В

0,5 мА

SOD123FL

Купить

Упаковка:
В блистере на катушке диаметром 180 мм 3000 диодов Шоттки из SOD123FL.

Диод Шоттки — это еще один тип типичного полупроводникового диода, его отличительной особенностью является низкое падение напряжения при прямом включении. Свое название он получил в честь немецкого физика-изобретателя Вальтера Шоттки. В этих диодах в качестве потенциального барьера используется переход металл-полупроводник, а не pn переход. Допустимое обратное напряжение диодов Шоттки обычно составляет около 1200 вольт, например CSD05120 и его аналоги, на практике они используются в низковольтных цепях с обратными напряжениями до нескольких десятков вольт.

На принципиальных схемах они обозначены почти как диод, см. Рисунок выше, но с небольшими графическими отличиями, кроме того, часто встречаются двойные диоды Шоттки.

Двойной диод Шоттки состоит из двух отдельных элементов, собранных в общем корпусе, с объединенными катодными или анодными выводами этих компонентов. Поэтому диод двойной, обычно трехконтактный. В импульсных и компьютерных блоках питания часто можно встретить двойные диоды Шоттки с общим катодом.

Поскольку оба диода размещены в едином корпусе и собираются по одному технологическому процессу, их технические параметры практически идентичны. При таком расположении в одном случае во время эксплуатации они будут находиться в одном температурном режиме, а это один из основных факторов повышения надежности устройства в целом.

Достоинство

Падение напряжения на диоде при прямом включении составляет всего 0,2-0,4 вольта, тогда как на типовых кремниевых диодах этот параметр составляет 0,6-0,7 вольта. Столь малое падение напряжения на полупроводнике при прямом включении характерно только для диодов Шоттки с обратным напряжением до десятков вольт, но в случае увеличения приложенного уровня напряжения падение напряжения на одном диоде Шоттки уже сопоставим с кремниевым диодом, что довольно сильно ограничивает использование диодов Шоттки в современной электронике.

Теоретически любой диод Шоттки может иметь низкую барьерную емкость. Отсутствие в явном виде классического pn перехода позволяет значительно увеличить рабочую частоту устройства. Этот параметр широко используется при изготовлении интегральных схем, где диоды Шоттки отклоняют переходы транзисторов, используемых в качестве логических элементов. В силовой электронике важен еще один параметр диодов Шоттки, то есть малое время восстановления позволяет использовать силовые выпрямители на частотах от сотен кГц и выше.

Например, радиокомпонент MBR4015 (15 В и 40 А) используется для выпрямления высокочастотного напряжения, и время его восстановления составляет всего 10 кВ / мкс. Благодаря указанным выше положительным свойствам выпрямители на диодной основе Шоттки отличаются от стандартных диодных выпрямителей более низким уровнем помех, поэтому они используются в аналоговых вторичных источниках питания.

Против

В случае кратковременного превышения допустимого уровня обратного напряжения диод Шоттки выходит из строя, в отличие от типичных кремниевых диодов, которые просто переходят в режим обратимого отключения при условии, что рассеиваемая мощность кристалла не превышает допустимых значений, и после падения напряжения диод полностью восстанавливает свои характеристики… Для диодов Шоттки характерны более высокие значения обратных токов, которые увеличиваются с увеличением температуры кристалла и при неудовлетворительных условиях работы радиатора при работе с большими токами, привести к тепловому пробою радиодетали.

Диоды Шоттки, как я уже отмечал выше, активно используются в компьютерных блоках питания и импульсных стабилизаторах напряжения. Используются в низковольтной и сильноточной частях цепей ИБП компьютера + 3,3 В и + 5,0 Вольт. Чаще всего используются двойные диоды с общим катодом. Признаком высокого качества считается использование двойных диодов .

Перегоревший диод Шоттки — одна из самых типичных неисправностей при работе. Диод может находиться в двух нерабочих состояниях: электрическая неисправность и утечка на корпус. В любом из этих условий ИБП блокируется из-за встроенной схемы защиты.

В случае электрического сбоя все вторичные напряжения в источнике питания отсутствуют. В случае утечки вентилятор блока питания компьютера может «вздрогнуть» и на выходе могут появиться пульсации выходного напряжения, которые периодически исчезают. То есть модуль защиты периодически срабатывает, но полностью не блокируется. Диоды Шоттки сгорают на 100%, если радиатор, к которому они прикреплены, очень горячий или выделяет сильный дым.

Несколько слов нужно сказать о том, что при ремонте ИБП после замены диодов, особенно при подозрении на утечки в корпусе, следует прозвонить все силовые транзисторы, работающие в ключевом режиме. И даже при замене ключевых транзисторов проверка диодов обязательна и строго необходима.

Процедура тестирования диода Шоттки такая же, как и для типичного стандартного диода. Но и здесь есть небольшие отличия. Проверить уже впаянный в схему диод этого типа очень сложно. Поэтому отдельный узел или элемент сначала необходимо демонтировать из схемы для проверки. Определить полностью перфорированный элемент достаточно просто. Во всех диапазонах измерения сопротивления мультиметр будет показывать бесконечно низкое сопротивление или короткое замыкание в обоих направлениях.

при подозрении на утечку контролировать сложнее. Если протестировать типовым мультиметром, например DT-830 в «диодном» режиме, то мы увидим исправную деталь. Однако при измерении в режиме омметра обратное сопротивление на границе «20 кОм» называется бесконечно большим (1). Если элемент показывает какое-то сопротивление, например 5 кОм, лучше всего рассмотреть этот подозрительный диод и заменить его на исправно исправный. Иногда лучше сразу заменить диоды Шоттки на шинах + 3,3В и + 5,0В в компьютерном ИБП.

Иногда они используются в приемниках альфа- и бета-излучения (дозиметрах), детекторах нейтронного излучения, и, кроме того, солнечные панели собираются в переходах через барьер Шоттки, которые питают космические корабли, курсирующие по бескрайним просторам нашей огромной Вселенной.

Диоды Шоттки, а точнее — диоды с барьером Шоттки — это полупроводниковые устройства, изготовленные на основе контакта металл-полупроводник, тогда как в обычных диодах используется полупроводниковый pn переход.

Своим названием и появлением в электронике диод Шоттки обязан немецкому физику Вальтеру Шоттки, который в 1938 году, изучая недавно открытый барьерный эффект, подтвердил предыдущую теорию, согласно которой испускание электронов из металла также затруднено потенциальный барьер, но по мере приложения внешнего электрического поля этот барьер будет уменьшаться. Уолтер Шоттки открыл этот эффект, который позже был назван эффектом Шоттки в честь ученого.

Исследуя контакт между металлом и полупроводником, можно увидеть, что если вблизи поверхности полупроводника имеется обедненная область в большинстве носителей заряда, то в области контакта этого полупроводника с металлом из полупроводника сбоку формируется область пространственного заряда ионизованных акцепторов и доноров и устанавливается блокирующий контакт: тот же барьер Шоттки… При каких условиях возникает этот барьер? Ток термоэлектронной эмиссии с поверхности твердого тела определяется уравнением Ричардсона:

Мы создаем условия, в которых при контакте полупроводника, например типа n, с металлом, термодинамическая работа выхода электронов металла будет больше, чем термодинамическая работа выхода электронов полупроводника. В таких условиях, согласно уравнению Ричардсона, ток термоэмиссии с поверхности полупроводника будет больше, чем ток термоэмиссии с поверхности металла:

В начальный момент при контакте с этими материалами ток от полупроводника к металлу будет превышать обратный ток (от металла к полупроводнику), в результате чего в областях, близких к поверхности как полупроводника, так и металла, начнут накапливаться объемные заряды — положительный в полупроводнике и отрицательный — в металле. В области контакта возникнет электрическое поле, образованное этими зарядами, и произойдет искривление энергетических зон.

Под действием поля термодинамическая работа выхода для полупроводника будет увеличиваться, и увеличение будет продолжаться до тех пор, пока термодинамические функции выхода и соответствующие токи термодинамической эмиссии, приложенные к поверхности, не сравняются в области контакта.

Картина перехода в состояние равновесия с образованием потенциального барьера для полупроводника p-типа металл аналогична рассмотренному примеру с полупроводником n-типа a металл. Роль внешнего напряжения заключается в регулировании высоты потенциального барьера и напряженности электрического поля в области пространственного заряда полупроводника.

На рисунке выше показаны зональные диаграммы различных стадий формирования барьера Шоттки. В условиях равновесия в области контакта токи термоэмиссии выравниваются, за счет действия поля возникает потенциальный барьер, высота которого равна разности термодинамических функций выхода: φк = FMe — Фп / п.

Очевидно, что вольт-амперная характеристика барьера Шоттки несимметрична. В прямом направлении ток экспоненциально растет с приложенным напряжением. В обратном направлении ток не зависит от напряжения. В обоих случаях ток управляется электронами как основными носителями заряда.

Поэтому диоды Шоттки отличаются быстродействием, поскольку исключают диффузные и рекомбинационные процессы, требующие дополнительного времени. Зависимость тока от напряжения связана с изменением количества векторов, поскольку эти векторы участвуют в процессе переноса заряда. Внешнее напряжение изменяет количество электронов, которые могут пройти с одной стороны барьера Шоттки на другую.

Благодаря технологии изготовления и описанному принципу работы диоды Шоттки имеют низкое падение напряжения в прямом направлении, намного меньшее, чем у традиционных pn-диодов.

Здесь даже небольшой начальный ток через область контакта приводит к выделению тепла, которое затем способствует появлению дополнительных носителей тока. В этом случае нет никакой инъекции правообладателей меньшинства.

Следовательно, диоды Шоттки не обладают диффузной емкостью, поскольку отсутствуют неосновные носители, и, как следствие, скорость отклика довольно высока по сравнению с полупроводниковыми диодами. Получается подобие прочного несимметричного pn перехода.

Итак, в первую очередь диоды Шоттки — это СВЧ-диоды различного назначения: детекторные, смесительные, лавинные, параметрические, импульсные, умножающие. Диоды Шоттки могут быть использованы как детекторы излучения, тензодатчики, детекторы ядерного излучения, модуляторы света и, наконец, выпрямители тока высокой частоты.

Обозначение диода Шоттки на схемах

Диоды Шоттки сегодня

Сегодня диоды Шоттки широко используются в электронных устройствах. На схемах они представлены иначе, чем в обычных диодах. Часто можно встретить двойные выпрямительные диоды Шоттки, выполненные в трехконтактном корпусе, типичном для силовых переключателей. Такие двойные структуры содержат внутри два диода Шоттки, соединенные катодами или анодами, чаще всего катодами.

Диоды в сборке имеют очень схожие параметры, так как каждая из этих сборок производится в едином технологическом цикле, и в результате их рабочая температура соответственно одинакова, а надежность больше. Прямое падение напряжения на 0,2–0,4 вольт вместе с высокой скоростью (наносекундные единицы) являются несомненными преимуществами диодов Шоттки перед их pn-аналогами.

Особенность барьера Шоттки в диодах в связи с малым падением напряжения проявляется при приложенных напряжениях до 60 вольт, хотя скорость срабатывания остается непоколебимой. Сегодня диоды Шоттки типа 25CTQ045 (на напряжение до 45 вольт, на токи до 30 ампер на каждую из пары диодов в сборке) можно встретить во многих импульсных источниках питания, где они служат выпрямителями мощности на токи до несколько сотен килогерц.

нельзя не затронуть вопрос о недостатках диодов Шоттки, их конечно есть и их два. Во-первых, кратковременное превышение критического напряжения мгновенно выведет из строя диод. Во-вторых, на максимальный обратный ток сильно влияет температура. При очень высокой температуре перехода диод просто ломается даже при работе на номинальном напряжении.

Ни один радиолюбитель в своей практике не обходится без диодов Шоттки. Здесь можно отметить самые популярные диоды: 1N5817, 1N5818, 1N5819, 1N5822, SK12, SK13, SK14. Эти диоды доступны как в версии с выходом, так и в версии SMD. Главное, за что их так ценят радиолюбители, — это высокая скорость и малое падение напряжения на переходе — максимум 0,55 вольт — при невысокой цене этих комплектующих.

Редкая печатная плата по тем или иным причинам обходится без диодов Шоттки. Где-то диод Шоттки служит маломощным выпрямителем цепи обратной связи, где-то — стабилизатором напряжения на уровне 0,3 — 0,4 вольта, а где-то детектором.

В таблице ниже вы можете увидеть параметры наиболее распространенных сегодня маломощных диодов Шоттки.

К большому семейству полупроводниковых диодов, названных в честь ученых, обнаруживших необычный эффект, добавляется еще один. Это диод Шоттки.

Немецкий физик Вальтер Шоттка открыл и изучил так называемый барьерный эффект, возникающий в результате определенной технологии создания перехода металл-полупроводник.

Основная «хитрость» диода Шоттки заключается в том, что, в отличие от обычных диодов на основе pn перехода, в нем используется переход металл-полупроводник, также называемый барьером Шоттки. Этот барьер, как и полупроводниковый pn переход, обладает свойством односторонней электропроводности и рядом отличительных свойств.

Кремний (Si) и арсенид галлия (GaAs), а также такие металлы, как золото, серебро, платина, палладий и вольфрам, в основном используются в качестве материалов для производства диодов с барьером Шоттки.

На принципиальных схемах диод Шоттки представлен таким образом.

Как видите, его изображение немного отличается от обозначения обычного полупроводникового диода .

Помимо этого обозначения, на схемах также можно найти изображение двойного диода Шоттки (вместе).

Двойной диод состоит из двух диодов, установленных в общем корпусе. Катодные или анодные выводы совмещены. Поэтому такая сборка, как правило, имеет три пина. В импульсных источниках питания обычно используются сборки с общим катодом.

Поскольку два диода расположены в одном корпусе и изготавливаются в едином технологическом процессе, их параметры очень близки. Поскольку они размещены в одном корпусе, температурный режим у них одинаковый. Это увеличивает надежность и долговечность элемента.

Диоды Шоттки обладают двумя положительными качествами: очень маленьким прямым падением напряжения (0,2-0,4 В) на переходе и очень быстрой скоростью срабатывания.

К сожалению, такое небольшое падение напряжения происходит при приложенном напряжении не более 50-60 вольт. Двигаясь дальше, диод Шоттки ведет себя как обычный кремниевый выпрямительный диод. Максимальное обратное напряжение для Шоттки обычно не превышает 250 вольт, хотя в продаже можно найти образцы, рассчитанные на 1,2 киловольта (VS-10ETS12-M3).

Отсюда двойной диод Шоттки (выпрямитель Шоттки) 60CPQ150

он рассчитан на максимальное обратное напряжение 150 В, и каждый из диодов в группе способен пропускать 30 ампер при прямом подключении!

Вы также можете найти образцы, выпрямленные за половину цикла, ток которых может достигать максимум 400А! Примером может служить модель VS-400CNQ045.

Чаще всего на принципиальных схемах просто опускается сложное графическое представление катода, а диод Шоттки представлен как обычный диод. Тип используемого элемента указан в спецификации.

К недостаткам диодов с барьером Шоттки можно отнести то, что даже при кратковременном превышении обратного напряжения они мгновенно выходят из строя и, главное, необратимы. При этом кремниевые силовые клапаны после прекращения перенапряжения отлично самовосстанавливаются и продолжают работать. Кроме того, обратный ток диодов сильно зависит от температуры перехода. Термический пробой происходит при большом обратном токе.

К положительным качествам диодов Шоттки, а также их быстродействию и, соответственно, малому времени восстановления можно отнести небольшую емкость перехода (барьера), позволяющую увеличить рабочую частоту. Это позволяет использовать их в импульсных выпрямителях на частотах в сотни килогерц. Многие диоды Шоттки используются в интегральной микроэлектронике. Нанотехнологические диоды Шоттки встраиваются в интегральные схемы, где они обходят транзисторные переходы для повышения производительности.

В радиолюбительской практике прижились диоды Шоттки серии 1N581x (1N5817, 1N5818, 1N5819). Все они рассчитаны на максимальный прямой ток (IF (AV)

) — 1 ампер и обратное напряжение (
V RRM
) от 20 до 40 вольт. Падение напряжения (
VF
) на переходе составляет от 0,45 до 0,55 вольт. Как уже было сказано, прямое падение напряжения (
Прямое падение напряжения
) для диодов с барьером Шоттки очень мала.

Также довольно известный элемент — 1N5822. Он рассчитан на постоянный ток 3 А и выполнен в корпусе DO-201AD.

Также на печатных платах можно найти диоды серии SK12 — SK16 для поверхностного монтажа. Они довольно маленькие по размеру. Несмотря на это, SK12-SK16 выдерживает прямые токи до 1 ампер при обратном напряжении 20-60 вольт. Прямое падение напряжения составляет 0,55 В (для SK12, SK13, SK14) и 0,7 В (для SK15, SK16). Также на практике можно встретить диоды серии SK32 — SK310, например SK36, рассчитанный на постоянный ток 3 ампера.

Читайте также: Реактивное сопротивление конденсатора: цепь переменного тока

Применение диодов Шоттки в источниках питания.

Диоды Шоттки активно используются в компьютерных блоках питания и импульсных стабилизаторах напряжения. Среди низковольтных питающих напряжений самыми сильными (десятки ампер) являются напряжения +3,3 вольт и +5,0 вольт. Именно в этих вторичных источниках питания используются диоды с барьером Шоттки. Чаще всего используются трехпроводные сборки с общим катодом. Именно использование сборок можно считать признаком качественного и технологичного блока питания.

Выход из строя диода Шоттки — одна из самых распространенных неисправностей импульсных источников питания. Он может иметь два «мертвых» состояния: чисто электрическое повреждение и утечка. При наличии любого из этих условий питание компьютера отключается, поскольку срабатывает защита. Но это может происходить по-разному.

В первом случае все вторичные напряжения отсутствуют. Защита заблокировала подачу питания. Во втором случае вентилятор «сжимается» и на выходе блоков питания периодически появляются и исчезают пульсации напряжения.

То есть схема защиты срабатывает периодически, но полной блокировки БП не происходит. Диоды Шоттки гарантированно выйдут из строя, если радиатор, на который они устанавливаются, будет сильно нагреваться до появления неприятного запаха. И последний вариант диагностики, связанный с утечкой: при увеличении нагрузки на центральный процессор в многопрограммном режиме блок питания самопроизвольно отключается.

При этом следует учитывать, что при профессиональном ремонте БП после замены вторичных диодов, особенно при подозрении на утечку, необходимо проверить все силовые транзисторы, выполняющие функцию переключателей и наоборот: после замены Ключевые транзисторы, проверка вторичных диодов — обязательная процедура. Всегда нужно руководствоваться принципом: проблемы не приходят сами по себе.

Проверка диодов Шоттки мультиметром.

Проверить диод Шоттки можно с помощью обычного мультиметра. Методика такая же, как и при испытании обычного полупроводникового диода с pn переходом. Но и здесь есть подводные камни. Особенно сложно проверить негерметичный диод. Прежде всего, элемент необходимо удалить из схемы для более точной проверки. Определить полностью перфорированный диод довольно просто. Во всех пределах измерения сопротивления неисправный элемент будет иметь бесконечно малое сопротивление как при прямом, так и при обратном подключении. Это эквивалентно короткому замыканию.

сложнее проверить диод при подозрении на утечку. Если провести тест мультиметром DT-830 в «диодном» режиме, то мы увидим идеально ремонтируемый элемент. Можно попробовать измерить его обратное сопротивление в режиме омметра. На пределе «20кОм» обратное сопротивление определяется как бесконечно большое. Если прибор показывает хоть какое-то сопротивление, скажем 3 кОм, то этот диод следует считать подозрительным и заменить на известный. Полная замена диодов Шоттки на линиях питания + 3,3 В и + 5,0 В может дать гарантию 100.

Где еще диоды Шоттки используются в электронике? Их можно встретить в довольно экзотических устройствах, таких как детекторы альфа- и бета-излучения, детекторы нейтронного излучения и, в последнее время, солнечные батареи были собраны на стыках барьера Шоттки. Чтобы они обеспечивали космический корабль электричеством.

Достоинства и недостатки

У этого устройства есть свои достоинства и недостатки.

Профессионалы:

1. Хорошо держит электрический ток в цепи;
2. Малая емкость металлического барьера — полупроводники, что увеличивает долговременную работу диода;
3. В отличие от других полупроводников, диод Шоттки имеет низкое падение напряжения;
4. В электрической цепи этот диод Шоттки действует быстро.

Большой недостаток — очень большой обратный ток. В некоторых случаях, например, при превышении необходимого уровня обратного тока даже на несколько ампер, электронный элемент просто выходит из строя или выходит из строя в самый неподходящий момент, независимо от того, новый он или старый. Также часто можно наблюдать потери в диодах, которые в некоторых случаях могут привести к печальным последствиям, если к испытаниям полупроводников относятся с пренебрежением.

Структура диода Шоттки.

Огромное количество диодов Шоттки производится по планарной технологии с эпитаксиальным n-слоем, на поверхности которого создается оксидный слой, в котором сформированы окна, образующие барьер. В роли последних используются такие металлы: молибден, титан, платина, никель. Силиконовое кольцо p-типа формируется по всей площади контактной площадки (рис. 2а), что служит для уменьшения краевых токов утечки.

Рисунок 2 а., Б.

«Охранное» кольцо работает следующим образом: марка сплава и размер p-области рассчитаны таким образом, что при перенапряжении устройства ток пробоя протекает через p-n переход, а не через контакт Шоттки.

Здесь мы видим, что области p-типа образуются непосредственно в активной области перехода Шоттки. Поскольку в такой конструкции есть два типа переходов — переход металл-кремний и pn-переход, — она ​​занимает промежуточное положение по свойствам и характеристикам. Благодаря переходу Шоттки он имеет минимальные токи утечки и, благодаря наличию pn перехода, имеет высокое напряжение прямого смещения.

Кроме того, конструкция, показанная на рисунке 2b, имеет более высокое сопротивление разрядам статического электричества. Это вытекает из принципа действия, заключающегося в том, что токи объемной утечки замыкаются в обедненной области pn перехода, тем самым уменьшая электрическое поле на границе раздела металл-полупроводник во время прямой поляризации, области пространственного pn перехода переходов они имеют минимальную ширину, а ВАХ (ВАХ) рис. 3 диода близка к ВАХ типичной конструкции диода. При обратных напряжениях область истощения p-n-перехода увеличивается по мере увеличения приложенного напряжения, и SCR соседних p-n-переходов замыкается, образуя своего рода «экран», который защищает контакт Me-Si от высоких напряжений, которые могут вызвать большие приливные волны потери объема.

Рис.3 Вольт-амперная характеристика диода Шоттки

Диод Шоттки применение

Эти электронные элементы, представленные выше, можно найти в нашем мире почти повсюду: в компьютерах, стабилизаторах, бытовой технике, радиотрансляциях, телевизорах, источниках питания, солнечных панелях, транзисторах и во многих других устройствах из всех слоев общества.

Во всех случаях он увеличивает КПД и производительность, снижает количество динамических потерь напряжения, восстанавливает обратное сопротивление тока, поглощает излучение альфа-, бета- и гамма-зарядов, позволяет длительное время работать без сбоев и поддерживает ток в напряжении электрической цепи.

Проверка диодов Шоттки

Домашний мультиметр отлично подходит для тестирования диодов с барьером Шоттки любого типа. Методика проверки очень похожа на проверку нормального диода. Однако есть секреты. Протекающий электронный элемент особенно трудно должным образом контролировать. Сначала из схемы необходимо снять диодную сборку. Для этого нужен паяльник. Если диод сломан, то близкое к нулю сопротивление во всех возможных режимах работы укажет на его неработоспособность. В физических процессах это похоже на замыкание.

«Утрата» диагностировать сложнее. Самым распространенным для населения мультиметром является dt-830, в большинстве случаев измерения в положении «диод» не видят проблемы. При переводе регулятора в положение «омметр» омическое сопротивление стремится к бесконечности. Также прибор не должен показывать наличие омического сопротивления. В противном случае требуется замена.

Тест диода Шоттки

Диоды Шоттки широко используются в электрических и электронных устройствах. Область их применения широка, вплоть до приемников альфа-излучения и различных космических аппаратов.

Диагностика диодов Шоттки

при необходимости можно провести диагностику электронного элемента Шоттки, но это займет некоторое время. В первую очередь необходимо снять элемент с диодного моста или электронной схемы. Осмотрите и проверьте тестером. В результате этих простых технических операций вы узнаете, подлежит ли полупроводник ремонту или нет. Хотя оплачивать всю сборку не обязательно, это ненужная работа и, прежде всего, потраченное время.

Также этот диод или диодный мост можно проверить мультиметром с учетом того, что производитель записывает ток в сторону устройства. Включаем мультиметр и подносим его щупы к концам анода и катода, и он покажет нам напряжение на диоде.

Иногда случается, что диод Шоттки по какой-то причине может выйти из строя. Рассмотрим их:

1. Если в полупроводниковом элементе происходит отказ, он просто перестает удерживать ток и становится проводником.
2. Если в полупроводниковом или диодном мосте произойдет разрыв цепи, он полностью перестанет пропускать ток.

К тому же в обоих случаях вы не почувствуете запаха гари и не увидите дыма, так как в корпус встроена особая защита от подобных происшествий. Если вдруг в транзисторе перегорел указанный выше диод, убедитесь, что это единственное устройство, в котором вы столкнулись с неисправностью, потому что диоды нужно все проверять.

Хотя иногда может не быть такой возможности проверить работоспособность диодов при необходимости. Иногда бывает, что компьютер начинает тормозить, очень долго включается, «зависает». Может, к диодам подключен корпус и каждый сможет разобрать процессор и посмотреть, что там внутри.

В первую очередь необходимо выключить компьютер и открыть блок питания в системном блоке. Сразу видны диоды. Проверьте, нет ли отверстий или трещин. Если есть, нужно их достать и заменить на новый полупроводник, решив проблемы самостоятельно, но лучше обратиться за помощью к профессионалам.

Диоды Шоттки в блоках питания

В системных блоках питания диоды Шоттки используются для выпрямления тока каналов + 3,3 В и + 5 В, а, как известно, величина выходных токов этих каналов составляет десятки ампер, что приводит к необходимости снимать выпрямители проблем с производительностью очень серьезно и снижают их потери энергии. Решение этих проблем позволяет значительно повысить эффективность источников питания и повысить надежность силовых транзисторов первичной части источника питания.

Следовательно, для уменьшения динамических коммутационных потерь и исключения режима короткого замыкания при переключении в более высоких токовых каналах (+ 3,3 В и + 5 В), где эти потери наиболее значительны, в качестве выпрямительных элементов используются диоды Шоттки. Использование диодов Шоттки в этих каналах обусловлено следующими соображениями:

• Диод Шоттки — практически инерционное устройство с очень малым временем восстановления обратного сопротивления, что приводит к уменьшению обратного вторичного тока и уменьшению пускового тока через коллекторы силовых транзисторов первичной части в момент времени переключения диода. Это значительно снижает нагрузку на силовые транзисторы и, как следствие, увеличивает надежность блока питания.
• Прямое падение напряжения на диоде Шоки также очень мало, что при токе 15-30 А дает значительный выигрыш в эффективности.

Поскольку в современных источниках питания канал напряжения +12 В становится очень мощным, использование диодов Шоттки в этом канале также даст заметный энергетический эффект, но их использование в канале +12 В нецелесообразно. Это связано с тем, что при обратном напряжении больше 50 В (а в канале + 12 В обратное напряжение может достигать 60 В) диоды Шоттки начинают плохо переключаться (возникают слишком длинные и значительные обратные токи утечки) , что приводит к потере всех преимуществ их применения. Поэтому в канале +12 В используются быстродействующие кремниевые импульсные диоды.

Диодные устройства.

Хотя промышленность сейчас производит диоды Шоттки с большим обратным напряжением, их использование в источниках питания считается непрактичным по разным причинам, в том числе по экономическим причинам. Но из любого правила есть исключения, поэтому в отдельных блоках питания можно найти группы диодов Шоттки в каналах +12 В. В источниках питания современных компьютерных систем диоды Шоттки представляют собой, как правило, диодные группы из двух диодов (диодные полумосты), что существенно увеличивает технологичность и компактность блоков питания, а также улучшает условия охлаждения диодов. Использование одиночных диодов, а не групп диодов теперь является показателем низкого качества источника питания.

Полупроводники Шоттки в современном мире

Диоды Шоттки получили широкую популярность и распространение во всех сферах современной жизни, особенно в электронике. Их можно встретить как двойные выпрямительные диоды, где два полупроводника установлены в одном корпусе и концы анодов или катодов соединены между собой, так и простые, даже очень маленькие (например, они очень часто встречаются в небольших электрических части).

Этот полупроводник чаще всего используется в импульсных источниках питания в бытовой технике, что значительно снижает потери и улучшает тепловую работу. Кроме того, эти электронные элементы используются в транзисторах в качестве выпрямителей тока и в таких специальных диодах, которые используются для объединения параллельных источников питания.