Диодите на Шотки използват Шотки, за да блокират обратното напрежение върху контактната повърхност на метала или полупроводника, така че токът да може да се провежда еднопосочно. За разлика от традиционния диод, структурата на Шотки и PN прехода е много различна. Диодът за бързо възстановяване, както подсказва името, е полупроводников диод, който може бързо да възстанови обратното време. Тази статия ще въведе разликите между диода на Шотки и диода за бързо възстановяване от аспектите на структурата и работните характеристики.
диод на Шотки
Това е диод от "метален полупроводников преход" с характеристики на Шотки. Напрежението му при стартиране напред е ниско. Освен от волфрам, металният слой може да бъде направен и от злато, молибден, никел, титан и други материали. Полупроводниковият материал е силициев или галиев арсенид. Този вид устройство е проводимо от повечето носители, така че неговият обратен ток на насищане е много по-голям от този на PN прехода, проводящ от малко носители. Тъй като ефектът на съхранение на миноритарните носители в диода на Шотки е много малък, неговата честотна характеристика е ограничена само от времевата константа RC, така че е идеално устройство за висока честота и бързо превключване. Работната му честота може да достигне 100GHz. Освен това диодите на Шотки MIS (полупроводников метален изолатор) могат да се използват за направата на слънчеви клетки или диоди, излъчващи светлина.
Структурен принцип
За да обобщим, структурният принцип на токоизправителя на Шотки е много различен от този на PN съединителния токоизправител. PN преходният токоизправител обикновено се нарича Junction Rectifier, докато металният половин тръбен токоизправител се нарича Schottky токоизправител. През последните години бяха разработени и алуминиеви силициеви диоди на Шотки, произведени чрез силициева планарна технология, която не само спестява благородни метали, значително намалява разходите, но също така подобрява последователността на параметрите.
Токоизправителят на Шотки използва само един носител (електрон) за транспортиране на заряд и няма натрупване на излишни миноритарни носители извън потенциалната бариера. Следователно няма проблем със съхранението на заряд (qrr → 0) и характеристиките на превключване са значително подобрени. Времето за обратно възстановяване може да бъде съкратено до по-малко от 10ns. Въпреки това стойността на обратното издържано напрежение е относително ниска, обикновено не повече от 100V. Поради това е подходящ за работа при ниско напрежение и висок ток. Ефективността на веригата за изправяне на ниско напрежение и голям ток (или свободен ход) може да бъде подобрена чрез използване на характеристиките на падане на ниско напрежение.
Диод за бързо възстановяване
Диодите с бързо възстановяване се отнасят за диоди с кратко време за обратно възстановяване (под 5us). В процеса се приемат мерки за златен допинг. Някои от структурите приемат структура на PN свързване, а някои приемат подобрена структура на щифта. Неговият спад на напрежението в права посока е по-висок от този на обикновените диоди (1-2v), а устойчивостта на обратното напрежение е предимно под 1200V. По отношение на производителността може да се раздели на две нива: бързо възстановяване и ултра бързо възстановяване. Времето за обратно възстановяване на първото е стотици наносекунди или повече, докато второто е по-малко от 100 наносекунди.
Диодът на Шотки е диод, базиран на потенциалната бариера, образувана от контакта между метал и полупроводник. Накратко се нарича диод на Шотки. Има намаление на напрежението в права посока ({{0}}.4-1.0v), време за обратно възстановяване (0-10 наносекунди), голям обратен ток на утечка и ниско издържано напрежение, обикновено под 150V. Използва се главно в случаи на ниско напрежение.
Диодите на Шотки и диодите за бързо възстановяване обикновено се използват в импулсни захранвания. Разликата е, че времето за възстановяване на първото е около 100 пъти по-малко от това на второто, а времето за обратно възстановяване на първото е около няколко наносекунди. Първият има предимствата на ниска консумация на енергия, висок ток и свръхвисока скорост.
В производствения процес на диода за бързо възстановяване се използват златен допинг, проста дифузия и други процеси, които могат да постигнат висока скорост на превключване и високо издържано напрежение. Понастоящем диодите с бързо възстановяване се използват главно като токоизправителни елементи в инверторното захранване.
Обратно време за възстановяване
Какво е времето за обратно възстановяване? Когато напрежението на външния диод преминава от права посока към обратна посока, токът, протичащ през устройството, не може временно да се преобразува от прав ток в обратен ток. По това време малцинствените носители (дупки), инжектирани в посока напред, се извличат от силното електрическо поле на областта на пространствения заряд. Тъй като плътността на тези дупки е по-висока от балансираната плътност на дупките на базовата област, обратен ток, много по-голям от обратния ток на утечка, ще бъде генериран в момента на обратното отклонение, тоест обратният ток на възстановяване IRM. В същото време усилването на процеса на съвпадение също ускорява намаляването на тези допълнителни плътности на носители. Докато допълнителните носители, натрупани в базовата област, изчезнат напълно, обратният ток намалява и се стабилизира до обратния ток на утечка. Времето, необходимо за целия процес, е обратното време за възстановяване.
Времето за обратно възстановяване TRR се определя като интервала от време, през който токът преминава през нулевата точка от посоката напред до определената ниска стойност. Това е важен технически показател за измерване на производителността на високочестотни устройства за свободен ход и токоизправители.
Характеристики на структурата на диоди с бързо възстановяване и ултра бързо възстановяване
Вътрешната структура на диода за бързо възстановяване е различна от тази на обикновения диод. Той добавя базовата област I между силициевите материали от p-тип и n-тип, за да образува щифтовия силиконов чип. Тъй като базовата област е много тънка и зарядът за обратно възстановяване е много малък, не само стойността на TRR е значително намалена, но и преходният спад на напрежението в посока напред е намален, така че тръбата да може да издържи на високо обратно работно напрежение. Времето за обратно възстановяване на диода за бързо възстановяване обикновено е няколкостотин наносекунди, спадът на напрежението в права посока е около 0.6V, токът в права посока е от няколко ампера до няколко хиляди ампера, а обратното пиково напрежение може да достигне няколкостотин до няколко хиляди волта. Зарядът за обратно възстановяване на ултрабързия диод за възстановяване е допълнително намален, което прави неговия TRR толкова нисък, колкото няколко десетки наносекунди.
Повечето диоди за бързо възстановяване и ултра бързо възстановяване под 20 A са под формата на пакет TO-220. От гледна точка на вътрешната структура, тя може да бъде разделена на единична тръба и противоположна тръба (известна също като двойна тръба). В двойката тръби има два диода за бързо възстановяване. Според различните методи на свързване на двата диода има два вида общ катод към тръба и общ анод към тръба. Диодите за бързо възстановяване с десетки AMP обикновено са опаковани в -3p метален корпус. Тръбите с по-голям капацитет (няколкостотин а до няколко хиляди а) се опаковат под формата на болт или плоча.
метод на тестване
Рутинен метод за изпитване
При аматьорски условия мултицетът може да открие еднопосочната проводимост на диодите за бързо възстановяване и ултра бързо възстановяване, както и дали има повреди с отворена верига и късо съединение вътре, и може да измери спада на напрежението на проводимостта напред. Ако е оборудван с мегомер, той може също да измерва обратното пробивно напрежение.
Пример: измервайте диод с ултрабързо възстановяване и основните му параметри са: TRR=35ns, if=5a, IFSM=50a, VRM=700V. Завъртете мултиметъра на R × При предавка 1 съпротивлението за четене напред е 6,4l, n=19.5l. Обратното съпротивление е безкрайно. Освен това се получава VF=0.03V/ × 19.5=0.585V. Докажете, че тръбата е добра.
въпроси, които изискват внимание:
Някои единични тръби имат общо три щифта, а средният щифт е празен щифт, който обикновено се отрязва при напускане на фабриката, но някои не се отрязват;
Ако една от тръбите е повредена, тя може да се използва като единична тръба;
R трябва да се използва при измерване на спад на налягането × 1-ва предавка. Ако се използва R × При предавка 1K, тъй като изпитвателният ток е твърде малък, което е много по-ниско от нормалния работен ток на тръбата, измерената VF стойност ще бъде значително по-ниска. В горния пример, ако R е избрано × Измерено при 1K предавка, съпротивлението напред е равно на 2,2k, а в този момент n=9 мрежа. Изчислената VF стойност е само 0.27v, което е много по-ниско от нормалната стойност (0.6V);
Времето за възстановяване на диода за бързо възстановяване е 200-500ns;
Времето за възстановяване на ултрабързия диод е 30-100ns;
Времето за възстановяване на диода на Шотки е около 10 ns;
Освен това, тяхното напрежение напред също е различно. Шотки < бързо възстановяване < висока ефективност.
