Diod Schottky - peranti, jenis, ciri dan kegunaan

Diod Schottky, atau lebih tepat lagi diod penghalang Schottky, ialah peranti semikonduktor yang dibuat berdasarkan sentuhan logam semikonduktor, manakala diod konvensional menggunakan persimpangan pn semikonduktor.

Diod Schottky berhutang namanya dan penampilannya dalam elektronik kepada ahli fizik Jerman Walter Schottky, yang pada tahun 1938, mengkaji kesan halangan yang baru ditemui, mengesahkan teori terdahulu yang menurutnya walaupun pelepasan elektron daripada logam telah dihalang oleh halangan berpotensi , tetapi dengan medan elektrik luaran yang digunakan halangan ini akan berkurangan. Walter Schottky menemui kesan ini, yang kemudiannya dipanggil kesan Schottky, sebagai penghormatan kepada saintis.

Bahagian fizikal

Memeriksa sentuhan antara logam dan semikonduktor, dapat dilihat bahawa jika berhampiran permukaan semikonduktor terdapat kawasan yang habis dalam kebanyakan pembawa cas, maka di kawasan sentuhan semikonduktor ini dengan logam di sisi semikonduktor. , zon angkasa terbentuk cas daripada penerima dan penderma terion dan sentuhan menyekat berlaku — halangan Schottky itu sendiri ... Dalam keadaan apakah halangan ini berlaku? Arus sinaran termionik dari permukaan pepejal ditentukan oleh persamaan Richardson:

Mari kita cipta keadaan di mana apabila semikonduktor, contohnya jenis-n, bersentuhan dengan logam, fungsi kerja termodinamik elektron daripada logam akan lebih besar daripada fungsi kerja termodinamik elektron daripada semikonduktor. Di bawah keadaan sedemikian, mengikut persamaan Richardson, arus sinaran termionik dari permukaan semikonduktor akan lebih besar daripada arus sinaran termionik dari permukaan logam:

Pada saat permulaan, apabila bahan-bahan ini bersentuhan, arus dari semikonduktor ke logam akan melebihi arus terbalik (dari logam ke semikonduktor), akibatnya di kawasan dekat permukaan kedua-dua semikonduktor dan logam, cas ruang akan mula terkumpul — positif dalam semikonduktor dan negatif — dalam logam. Di kawasan sentuhan, medan elektrik yang terbentuk oleh cas ini akan timbul dan lenturan jalur tenaga akan berlaku.

Di bawah tindakan medan, fungsi kerja termodinamik untuk semikonduktor akan meningkat dan peningkatan akan berterusan sehingga fungsi kerja termodinamik dan arus sinaran termionik sepadan yang digunakan pada permukaan menjadi sama di kawasan sentuhan.

Gambar peralihan kepada keadaan keseimbangan dengan pembentukan halangan berpotensi untuk semikonduktor dan logam jenis-p adalah serupa dengan contoh yang dipertimbangkan dengan semikonduktor dan logam jenis-n. Peranan voltan luaran adalah untuk mengawal ketinggian halangan potensi dan kekuatan medan elektrik di kawasan cas ruang semikonduktor.

Rajah di atas menunjukkan rajah kawasan pelbagai peringkat pembentukan halangan Schottky. Di bawah keadaan keseimbangan dalam zon sentuhan, arus pelepasan haba menyamai, disebabkan oleh kesan medan, halangan berpotensi muncul, ketinggiannya sama dengan perbezaan antara fungsi kerja termodinamik: φk = FMe — Фп / п.

Jelas sekali, ciri voltan semasa untuk penghalang Schottky ternyata tidak simetri. Dalam arah hadapan, arus meningkat secara eksponen dengan voltan yang digunakan. Dalam arah yang bertentangan, arus tidak bergantung kepada voltan.Dalam kedua-dua kes, arus didorong oleh elektron sebagai pembawa cas utama.

Oleh itu, diod Schottky dibezakan dengan kelajuannya, kerana ia tidak termasuk proses resap dan penggabungan semula yang memerlukan masa tambahan. Kebergantungan arus pada voltan adalah berkaitan dengan perubahan dalam bilangan pembawa, kerana pembawa ini terlibat dalam proses pemindahan caj. Voltan luaran mengubah bilangan elektron yang boleh melepasi satu sisi penghalang Schottky ke sisi lain.

Disebabkan oleh teknologi pembuatan dan berdasarkan prinsip operasi yang diterangkan, diod Schottky mempunyai penurunan voltan rendah ke arah hadapan, jauh lebih kecil daripada diod p-n-diod tradisional.

Di sini, walaupun arus awal yang kecil melalui kawasan sentuhan membawa kepada pembebasan haba, yang kemudiannya menyumbang kepada penampilan pembawa arus tambahan. Dalam kes ini, tiada suntikan pembawa caj minoriti.

Oleh itu diod Schottky tidak mempunyai kapasitans meresap kerana tiada pembawa minoriti dan akibatnya kelajuannya agak tinggi berbanding dengan diod semikonduktor. Ia ternyata menjadi kemiripan simpang p-n asimetri yang tajam.

Oleh itu, pertama sekali, diod Schottky adalah diod gelombang mikro untuk pelbagai tujuan: pengesan, pencampuran, transit avalanche, parametrik, berdenyut, mendarab. Diod Schottky boleh digunakan sebagai pengesan sinaran, tolok terikan, pengesan sinaran nuklear, modulator cahaya dan akhirnya penerus frekuensi tinggi.

Penetapan diod Schottky pada rajah

Diod Schottky hari ini

Hari ini, diod Schottky digunakan secara meluas dalam peranti elektronik. Dalam rajah, ia digambarkan secara berbeza daripada diod konvensional. Anda selalunya boleh menemui penerus Schottky dwi yang dibuat dalam perumahan tiga pin tipikal suis kuasa. Struktur dwi tersebut mengandungi dua diod Schottky di dalam, bercantum oleh katod atau anod, lebih kerap daripada katod.

Diod dalam pemasangan mempunyai parameter yang sangat serupa, kerana setiap nod tersebut dihasilkan dalam satu kitaran teknologi, dan akibatnya, suhu operasinya adalah sama dan kebolehpercayaan lebih tinggi. Penurunan voltan berterusan sebanyak 0.2-0.4 volt bersama-sama dengan kelajuan tinggi (unit nanosaat) adalah kelebihan yang tidak diragukan bagi diod Schottky berbanding rakan sejawatan p-n mereka.

Keanehan penghalang Schottky dalam diod, berkaitan dengan penurunan voltan rendah, ditunjukkan pada voltan terpakai sehingga 60 volt, walaupun kelajuannya tetap teguh. Hari ini, diod Schottky jenis 25CTQ045 (untuk voltan sehingga 45 volt, untuk arus sehingga 30 ampere untuk setiap pasangan diod dalam pemasangan) boleh didapati dalam banyak bekalan kuasa pensuisan, di mana ia berfungsi sebagai penerus untuk arus sehingga beberapa ratus kilohertz.

Tidak mustahil untuk tidak menyentuh topik keburukan diod Schottky, sudah tentu mereka ada dan terdapat dua daripadanya. Pertama, lebihan jangka pendek voltan kritikal akan segera melumpuhkan diod. Kedua, suhu sangat mempengaruhi arus terbalik maksimum. Pada suhu simpang yang sangat tinggi, diod hanya akan pecah walaupun apabila beroperasi pada voltan terkadar.

Tiada radio amatur boleh melakukannya tanpa diod Schottky dalam amalannya. Diod yang paling popular boleh diperhatikan di sini: 1N5817, 1N5818, 1N5819, 1N5822, SK12, SK13, SK14. Diod ini tersedia dalam kedua-dua versi output dan SMD. Perkara utama yang amatur amatur radio menghargai mereka adalah kelajuan tinggi dan penurunan voltan simpang rendah — maksimum 0.55 volt — pada kos rendah komponen ini.

PCB yang jarang berlaku tanpa diod Schottky untuk satu tujuan atau yang lain. Di suatu tempat diod Schottky berfungsi sebagai penerus kuasa rendah untuk litar maklum balas, di suatu tempat - sebagai penstabil voltan pada tahap 0.3 - 0.4 volt, dan di suatu tempat ia adalah pengesan.

Dalam jadual di bawah anda boleh melihat parameter diod Schottky berkuasa rendah yang paling biasa hari ini.