Устройство получило свое название в честь Вальтера Шоттки, немецкого изобретателя и физика, открывшего квантовую зависимость, согласно которой внешнее электрическое поле принуждает покидать зону проводимости все свободные электроны. Впоследствии ученый был награжден медалью Хьюза за свою деятельность. Примечательно, что имея отношение к теоретической физике, данное открытие находит активное практическое применение.
Содержание статьи
Диод Шоттки является представителем полупроводниковых элементов, обладающих барьером и отличающихся малым падением напряжения при прямом введении компонента в электрическую цепь (от 0,2 до 0,4 вольт). Благодаря простоте конструкции, оперативной возобновляемости заряда, неприхотливости и большому значению тока утечки, барьерный диод активно используется в современной радиоэлектронике.
Отличия от обычного диода
Данный компонент пропускает электрический ток в одном направлении и не пропускает его в другом, как и другие классические диоды, но обеспечивает высокое быстродействие и малое падение напряжения при переходе.
Важнейшая особенность диода Шоттки – вместо привычного электронно-дырочного перехода применяется принцип контакта между металлическими и различными полупроводниковыми материалами, что положительно влияет на повышение рабочей частоты. Диффузная емкость и процесс рекомбинации не проявляются в области контакта, поскольку в так называемой переходной зоне отсутствуют неосновные носители заряда. Собственная емкость данного слоя при этом стремится к 0.
Таким образом, данные изделия являются СВЧ-диодами различного назначения:
- импульсными;
- лавинно-пролетными;
- смесительными;
- детекторными;
- умножительными;
- параметрическими.
Другая особенность заключается в том, что большая часть диодов Шоттки состоит из низковольтных и чувствительных к статическому напряжению моделей. Однако воспринимать это как категорический недостаток неверно, поскольку это дает возможность использовать данные средства для обработки радиосигналов малой мощности.
Наконец, такие изделия отличаются большей стабильностью при подаче электрического тока, чем прочие аналоги, поскольку в их корпус внедрены кристаллические образования (кремниевая подложка).
Как устроен диод Шоттки
Структура элемента включает в себя несколько частей:
- эпитаксиальный слой;
- подложка;
- охранное кольцо;
- металлическая пленка;
- барьер;
- внешний контакт.
Основа, как правило, изготавливается из кремния или арсенида галлия, но если требуется обеспечить схеме высокую устойчивость к изменению температурного режима, используется германий.
В качестве материала для напыления применяется палладий, серебро, платина, вольфрам, алюминий или золото. Примечательно, что тыльная сторона полупроводника легируется сильнее.
Уровень легирования и разновидность металла оказывают влияние на характеристики выпрямления.
Принцип работы основан на особенностях барьера. В полупроводнике, в контактной области, образуется слой, значительно обедненный электронами, но обладающий вентильными свойствами. Таким образом, появляется барьер для носителей заряда.
В зависимости от мощности существует несколько типов диодов Шоттки:
Исходя из конструктивных особенностей, различают виды для поверхностного или объемного монтажа, а также модули и выпрямительные аналоги.
Выбирая выпрямительные компоненты, следует обращать внимание на показатели тока и напряжения, а также материал конструкции и способ монтирования.
Также различают 3 вариации диодных сборок: модели с общим анодом, элементы с удвоением и тремя выводами, а также разновидности, которые имеют вывод с общего катода. Для всех типов действует ограничение допустимого обратного напряжения, величиной 1200 вольт.
Применение диодов Шоттки
Компоненты активно эксплуатируются в составе разных приборов и оборудования:
- компьютерная техника и бытовая электроника;
- силовые высокочастотные выпрямители;
- солнечные батареи и приемники излучения;
- радиоаппаратура и телевизионное оборудование;
- усилители звука и МОП-транзисторы;
- стабилизаторы и БП.
Изделия эксплуатируются везде, где требуется минимальное прямое падение напряжения. Популярность обусловлена преимуществами диодов Шоттки, которые позволяют восстанавливать обратное сопротивление электрического тока, стабилизировать напряжение, принимать на себя излучения, а также увеличить эффективность конечных приборов.
Несмотря на преимущества, такие приборы обладают недостатками. Но их всего два:
- в случае повышения температуры фиксируется значительное возрастание обратного тока;
- пробой необратим в случаях кратковременного превышения критического напряжения.
Существует три основные неисправности, которые могут произойти с диодами данного типа: обрыв, пробой и утечка (выявить сложнее всего).
Диагностика осуществляется при помощи универсального тестера (мультиметр). Для получения точных результатов проверка потребует пайки и измерения обратного сопротивления.
В случае использования типового тестера следует учитывать указанный показатель электрического тока.
Как маркируется диод Шоттки и обозначается на схемах
Зачастую диод Шоттки на схеме обозначается как обычный диод, а дополнительная информация о типе компонента указывается в спецификации.
Как правило, маркировка диодов Шоттки представляет собой набор символов, нанесенных на корпус изделия согласно международным стандартам. В зависимости от страны производителя маркировки могут различаться. В любом случае расшифровать код можно при помощи радиотехнических справочников.
В случае необходимости можно заменить стандартный диод можно аналогичным устройством с барьером – главное, чтобы совпадали параметры тока и напряжения.
Но монтировать классическое изделие вместо барьерного аналога категорически не рекомендуется, поскольку из-за перегрева оно быстро выйдет из строя.
Опытные радиотехники могут подобрать элемент с запасом по мощности, проанализировав всю схему.
Другие материалы по теме
Анатолий Мельник
Специалист в области радиоэлектроники и электронных компонентов. Консультант по подбору деталей в компании РадиоЭлемент.
Диод Шоттки — Характеристики, особенности и применение
Диод Шоттки относится к семейству диодов. Выглядит он почти также, как и его собратья, но есть небольшие отличия.
Простой диод выглядит на схемах вот так:
обозначение диода на схеме
Стабилитрон уже обозначается, как диод с «кепочкой»
обозначение стабилитрона на схеме
Диод Шоттки имеет две «кепочки»
обозначение диода шоттки на схеме
Чтобы проще запомнить, можно добавить голову и ножки и представить себе человечка, танцующего ламбаду)
Обратное напряжение диода Шоттки
- Итак, как вы помните, диод пропускает электрический ток только в одном направлении, а в другом направлении блокирует прохождение электрического тока до какого-то критического значения, называемым обратным напряжением диода.
- Это значение можно найти в даташите
обратное напряжение диода
- Для каждой марки диода оно разное
- Если превысить это значение, то произойдет пробой, и диод выйдет из строя.
Падение напряжения на диоде Шоттки
Если же подать прямой ток на диод, то на диоде будет «оседать» напряжение. Это падение напряжения называется прямым падением напряжения на диоде. В даташитах обозначается как Vf , то есть Voltage drop.
прямое падение напряжения на диоде
- Если пропустить через такой диод прямой ток, то мощность, которая будет на нем рассеиваться, будет определяться формулой:
- где
- P — мощность, Вт
- Vf — прямое падение напряжение на диоде, В
- I — сила тока через диод, А
Поэтому, одним из главных преимуществ диода Шоттки является то, что его прямое падение напряжения намного меньше, чем у простого диода. Следовательно, он будет меньше рассеивать тепло, или простым языком, меньше нагреваться.
Давайте рассмотрим один из примеров. Возьмем диод 1N4007. Его прямое падение напряжения составляет 0,83 Вольт, что типично для простого полупроводникового диода.
падение напряжение на диоде в прямом включении
В настоящий момент через него проходит сила тока, равная 0,5 А. Давайте рассчитаем его рассеиваемую мощность в данный момент. P=0,83 x 0,5 = 0,415 Вт.
Если рассмотреть этот случай через тепловизор, то можно увидеть, что его температура корпуса составила 54,4 градуса по Цельсию.
Теперь давайте проведем тот же самый эксперимент с диодом Шоттки 1N5817. Как вы видите, его прямое падение напряжения составило примерно 0,35 В.
падение напряжения на диоде Шоттки при прямом включении
При прохождении силы тока через диод Шоттки в 0,5 А, мы получим рассеиваемую мощность P=0,5 x 0,35 = 0,175 Вт. При этом тепловизор нам покажет, что температура корпуса уже будет 38,2 градуса.
- Следовательно, Шоттки намного эффективнее, чем простой полупроводниковый диод в плане пропускания через себя прямого тока, так как он обладает меньшим падением напряжения, а следовательно, меньше рассеивает тепло в окружающее пространство и меньше нагревается.
- Прямое падение напряжения можно также посмотреть и в даташитах. Например, прямое падение напряжения на диоде Шоттки 1N5817 можно найти из графика зависимости прямого тока от падения напряжения на диоде Шоттки
график зависимости прямого тока от напряжения
В нашем случае если следовать графо-аналитическому способу, то мы как раз получаем значение 0,35 В
Диод Шоттки в ВЧ цепях
Также диоды Шоттки обладают быстрой скоростью переключения. Это значит, что мы можем использовать их в высокочастотных (ВЧ) цепях.
- Итак, возьмем генератор частоты и выставим синус частотой в 60 Гц
- Возьмем диод 1N4007 и диод Шоттки 1N5817. Подключим их по простой схеме однополупериодного выпрямителя
- и будем снимать с них показания
- Как вы видите, оба они прекрасно справляются со своей задачей по выпрямлению сигнала на частоте в 60 Гц.
- Но что будет, если мы увеличим частоту до 300 кГц?
Ого! Диод Шоттки более-менее справляется со своей задачей, что нельзя сказать о простом диоде 1N4007. Простой диод не может справиться со своей задачей не пропускать обратный ток, поэтому на осциллограмме мы видим отрицательный выброс
Отсюда можно сделать вывод: диоды Шоттки рекомендуется использовать в ВЧ цепях.
Обратный ток утечки
Но раз уж диоды Шоттки такие крутые, то почему бы их не использовать везде? Почему мы до сих пор используем простые диоды?
Если мы подключим диод в обратном направлении, то он будет блокировать прохождение электрического тока. Это верно, но не совсем. Очень маленький ток все равно будет проходить через диод. В некоторых случаях это не принимают во внимание. Этот маленький ток называется обратным током утечки. На английский манер это звучит как reverse leakage current.
- Он очень мал, но имеет место быть.
- Проведем простой опыт. Возьмем лабораторный блок питания, выставим на нем 19 В и подадим это напряжение на диод в обратном направлении
- Замеряем ток утечки
обратный ток утечки диода
- Как вы видите, его значение составляет 0,1 мкА.
- Давайте теперь повторим этот же самый опыт с диодом Шоттки
обратный ток утечки диода Шоттки
Ого, уже почти 20 мкА! Ну да, в некоторых случаях это сущие копейки и ими можно пренебречь. Но есть схемы, где все-таки недопустим такой незначительный ток. Например, в схемах пикового детектора
схема пик детектора
В этом случае эти 20 мкА будут весьма значительны.
Но есть также еще один камень преткновения. С увеличением температуры обратный ток утечки возрастает в разы!
зависимость обратного тока утечки от температуры корпуса диода Шоттки
Поэтому, вы не можете использовать Шоттки везде в схемах.
Но и это еще не все. Обратное напряжение для диодов Шоттки в разы меньше, чем для простых выпрямительных диодов. Это можно также увидеть из даташита. Если для диода 1N4007 обратное напряжение составляет 1000 В
- То для диода Шоттки 1N5817 это обратное напряжение уже будет составлять всего-то 20 В
- Поэтому, если это напряжение превысит значение, которое описано в даташите, мы в итоге получим:
Применение диодов Шоттки
Диоды Шоттки находят достаточно широкое применение. Их можно найти везде, где требуется минимальное прямое падение напряжения, а также в цепях ВЧ. Чаще всего их можно увидеть в компьютерных блоках питания, а также в импульсных стабилизаторах напряжения.
Также эти диоды нашли применение в солнечных панелях, так как солнечные панели генерируют электрический ток только в светлое время суток. Чтобы в темное время суток не было обратного процесса потребления тока от аккумуляторов, в панели монтируют диоды Шоттки
Шоттки в солнечных панелях
- В компьютерной технике чаще всего можно увидеть два диода в одном корпусе
- Купить дешево можно на китайской площадке али по ссылке.
- При написании данной статьи использовался материал с этого видео
полупроводниковые Диоды Шоттки
Применение диодов Шоттки в этих каналах обусловлено следующими соображениями:
1) Диод Шоттки является практически безынерционным прибором с очень малым временем восстановления обратного сопротивления, что приводит к уменьшению обратного вторичного тока и к уменьшению броска тока через коллекторы силовых транзисторов первичной части в моментпереключения диода. Это в значительной степени снижает нагрузку на силовые транзисторы, и, как результат, увеличивает надежность блока питания.
2) Прямое падение напряжения на диоде Шоки также очень мало, что при величине тока 15–30 А обеспечивает значительный выигрыш в КПД.
Так как в современных блоках питания очень мощным становится и канал напряжения +12В, то применение диодов Шоттки в этом канале также дало бы значительный энергетический эффект, однако их применение в канале +12В нецелесообразно.
Это связано с тем, что при обратном напряжении свыше 50В (а в канале +12В обратное напряжение может достигать величины и 60В) диоды Шоттки начинают плохо переключаться (слишком долго и при этом возникают значительные обратные токи утечки), что приводит к потере всех преимуществ их применения.
Поэтому в канале+12В используются быстродействующие кремниевые импульсные диоды. Хотя промышленностью сейчас выпускаются диоды Шоттки и с большимобратным напряжением, но их использование в блоках питания считается нецелесообразным по разным причинам, в том числе и экономическогоплана.
Но в любых правилах имеются исключения, поэтому в отдельных блоках питания можно встретить диодные сборки Шоттки и в каналах +12В.
В современных системных блоках питания компьютеров диоды Шоттки представляют собой, как правило, диодные сборки из двух диодов (диодные полумосты), что однозначно повышает технологичность и компактность блоков питания, а также улучшает условия охлаждения диодов. Использование отдельных диодов (рис. 2), а не диодных сборок, является сейчас показателем низкокачественного блока питания.
Проверка диодов Шоттки
Проверка и точная диагностика диодов Шоттки, на практике, является достаточно непростым делом, т. к. многое здесь определяется типом используемого измерительного прибора и опытом подобных измерений, хотя определить обычный пробой одного или двух диодов диодной сборки Шоттки не составляет особого труда.
Для этого необходимо выпаять диодную сборку и проверить тестером оба диода согласно схеме на рис. 5.При подобной диагностике тестер необходимо установить в режим проверки диодов. Неисправный диод в обоих направлениях покажет одинаковое сопротивление (как правило, очень малое, т. е. покажет короткое замыкание), что и указывает на его непригодность для дальнейшего использования.
Однако явные пробои диодных сборок в практике встречаются очень и очень редко.
Диоды Шотткиболее 1000
КалькуляторыТехдокументацияПоказать картинками
| быстрый просмотр | 25 руб. × | |
| 1N5817, Диод Шоттки 20В 1А/25А [DO-41, Ammopack] Пр-во: ST Microelectronics Кол-во диодов в корпусе: 1 Конфигурация диода: Одиночный Максимальное постоянное обратное напряжение, Vr: 20 в Максимальный (средний) прямой ток на диод, If(AV): 1 А Максимальное прямое напряжение при Tj=25 °C, Vf при If: 450 мВ при 1 А Максимальный обратный ток при Tj=25 °C, Ir при Vr: 500 мкА при 20 В Рабочая температура PN-прехода: -40…+150 C | быстрый просмотр | 17 руб. × |
| 1N5818, Диод Шоттки 30В 1А/25А [DO-41, Ammopack] Пр-во: ST Microelectronics Кол-во диодов в корпусе: 1 Конфигурация диода: Одиночный Максимальное постоянное обратное напряжение, Vr: 30 в Максимальный (средний) прямой ток на диод, If(AV): 1 А Максимальное прямое напряжение при Tj=25 °C, Vf при If: 500 мВ при 1 А Максимальный обратный ток при Tj=25 °C, Ir при Vr: 500 мкА при 30 В Рабочая температура PN-прехода: -40…+150 C | быстрый просмотр | 17 руб. × |
| 1N5819, Диод Шоттки 40В 1А/25А [DO-41, Ammopack] Пр-во: ST Microelectronics Кол-во диодов в корпусе: 1 Конфигурация диода: Одиночный Максимальное постоянное обратное напряжение, Vr: 40 в Максимальный (средний) прямой ток на диод, If(AV): 1 А Максимальное прямое напряжение при Tj=25 °C, Vf при If: 550 мВ при 1 А Максимальный обратный ток при Tj=25 °C, Ir при Vr: 500 мкА при 40 В Рабочая температура PN-прехода: -40…+150 C | быстрый просмотр | 17 руб. × |
| 1N5819G, Диод Шоттки 40В 1А/25А [DO-41] | быстрый просмотр | 24 руб. × |
| 1N5819RL, Диод Шоттки 40В 1А/25А [DO-41, Tape and Reel] Пр-во: ST Microelectronics Кол-во диодов в корпусе: 1 Конфигурация диода: Одиночный Максимальное постоянное обратное напряжение, Vr: 40 в Максимальный (средний) прямой ток на диод, If(AV): 1 А Максимальное прямое напряжение при Tj=25 °C, Vf при If: 550 мВ при 1 А Максимальный обратный ток при Tj=25 °C, Ir при Vr: 500 мкА при 40 В Рабочая температура PN-прехода: -40…+150 C | быстрый просмотр | 17 руб. × |
| 1N5820, Диод Шоттки 20В 3А/80А [DO-201AD] Кол-во диодов в корпусе: 1 Конфигурация диода: Одиночный Максимальное постоянное обратное напряжение, Vr: 20 в Максимальный (средний) прямой ток на диод, If(AV): 3 а Максимальное прямое напряжение при Tj=25 °C, Vf при If: 475 мВ при 3 А Максимальный обратный ток при Tj=25 °C, Ir при Vr: 2 мА при 20 В Рабочая температура PN-прехода: -40…+150 C | быстрый просмотр | 21 руб. × |
| 1N5821, Диод Шоттки 30в 3А/80А [DO-201AD] Кол-во диодов в корпусе: 1 Конфигурация диода: Одиночный Максимальное постоянное обратное напряжение, Vr: 30 в Максимальный (средний) прямой ток на диод, If(AV): 3 а Максимальное прямое напряжение при Tj=25 °C, Vf при If: 500 мВ при 3 А Максимальный обратный ток при Tj=25 °C, Ir при Vr: 2 мА при 30 В Рабочая температура PN-прехода: -40…+150 C | быстрый просмотр | 21 руб. × |
| 1N5822, Диод Шоттки 40В 3А/80А [DO-201AE] Пр-во: ST Microelectronics Кол-во диодов в корпусе: 1 Конфигурация диода: Одиночный Максимальное постоянное обратное напряжение, Vr: 40 в Максимальный (средний) прямой ток на диод, If(AV): 3 а Максимальное прямое напряжение при Tj=25 °C, Vf при If: 525 мВ при 3 А Максимальный обратный ток при Tj=25 °C, Ir при Vr: 2 мА при 40 В Рабочая температура PN-прехода: -40…+150 C | быстрый просмотр | 32 руб. × |
| 1N6263, Диод Шоттки 60В 15мА [DO-35] Пр-во: ST Microelectronics Кол-во диодов в корпусе: 1 Конфигурация диода: Одиночный Максимальное постоянное обратное напряжение, Vr: 60 в Максимальный (средний) прямой ток на диод, If(AV): 15 мА (DC) Максимальное прямое напряжение при Tj=25 °C, Vf при If: 1 В при 15 мА Максимальный обратный ток при Tj=25 °C, Ir при Vr: 200 нА при 50 В Емкость при Vr, F: 2.2 пФ при 0 В, 1 МГц Рабочая температура PN-прехода: -65…+200 C | быстрый просмотр | 12 руб. × |
| 1PS70SB16,115, Диодная сборка Шоттки, 2 диода, общий анод, 30В, 0.2А, AEC-Q101 [SC-70 /SOT-323] Кол-во диодов в корпусе: 2 Конфигурация диода: 1-пара, общий анод Максимальное постоянное обратное напряжение, Vr: 30 в Максимальный (средний) прямой ток на диод, If(AV): 200 мА (DC) Максимальное прямое напряжение при Tj=25 °C, Vf при If: 800 мВ при 100 мА Максимальный обратный ток при Tj=25 °C, Ir при Vr: 2 мкА при 25 В Рабочая температура PN-прехода: -40…+150 C | быстрый просмотр | 43 руб. × |
| 1PS76SB10,115, Диод Шоттки 30В 0.2А [SOD-323] Кол-во диодов в корпусе: 1 Конфигурация диода: Одиночный Максимальное постоянное обратное напряжение, Vr: 30 в Максимальный (средний) прямой ток на диод, If(AV): 200 мА (DC) Максимальное прямое напряжение при Tj=25 °C, Vf при If: 800 мВ при 100 мА Максимальный обратный ток при Tj=25 °C, Ir при Vr: 2 мкА при 25 В Емкость при Vr, F: 10 пФ при 1 В, 1 МГц Рабочая температура PN-прехода: -40…+125 C | быстрый просмотр | 17 руб. × |
| 1PS76SB21,115, Диод Шоттки 40В 0.2А [SOD-323] | быстрый просмотр | 15 руб. × |
| 1PS79SB30,115, Диод Шоттки 40В 0.2А [SOD-523] Кол-во диодов в корпусе: 1 Конфигурация диода: Одиночный Максимальное постоянное обратное напряжение, Vr: 40 в Максимальный (средний) прямой ток на диод, If(AV): 200 мА (DC) Максимальное прямое напряжение при Tj=25 °C, Vf при If: 600 мВ при 200 мА Максимальный обратный ток при Tj=25 °C, Ir при Vr: 500 нА при 25 В Емкость при Vr, F: 20 пФ при 1 В, 1 МГц Рабочая температура PN-прехода: -40…+150 C | быстрый просмотр | 20 руб. × |
| 80SQ045NRLG, Диод Шоттки 8А 45В [DO-201AD] Кол-во диодов в корпусе: 1 Конфигурация диода: Одиночный Максимальное постоянное обратное напряжение, Vr: 45 в Максимальный (средний) прямой ток на диод, If(AV): 8 а Максимальное прямое напряжение при Tj=25 °C, Vf при If: 550 мВ при 8 А Максимальный обратный ток при Tj=25 °C, Ir при Vr: 1 мА при 45 В Рабочая температура PN-прехода: -65…+125 C | быстрый просмотр | 130 руб. × |
| B240A-E3/61T, Диод Шоттки 2A 40V [SMA] Кол-во диодов в корпусе: 1 Конфигурация диода: Одиночный Максимальное постоянное обратное напряжение, Vr: 40 в Максимальный (средний) прямой ток на диод, If(AV): 2 А Максимальное прямое напряжение при Tj=25 °C, Vf при If: 550 мВ при 2 А Максимальный обратный ток при Tj=25 °C, Ir при Vr: 500 мкА при 40 В Рабочая температура PN-прехода: -65…+150 C | быстрый просмотр | 32 руб. × |
| B340A-E3/61T, Диод Шоттки 3A 40V [SMA] Кол-во диодов в корпусе: 1 Конфигурация диода: Одиночный Максимальное постоянное обратное напряжение, Vr: 40 в Максимальный (средний) прямой ток на диод, If(AV): 3 а Максимальное прямое напряжение при Tj=25 °C, Vf при If: 550 мВ при 3 А Максимальный обратный ток при Tj=25 °C, Ir при Vr: 500 мкА при 40 В Рабочая температура PN-прехода: -65…+150 C | быстрый просмотр | × |
| BAR43AFILM, 2 диода Шоттки, 0.1А, 30В, общий анод [SOT-23] Пр-во: ST Microelectronics Кол-во диодов в корпусе: 2 Конфигурация диода: 1-пара, общий анод Максимальное постоянное обратное напряжение, Vr: 30 в Максимальный (средний) прямой ток на диод, If(AV): 100 мА Максимальное прямое напряжение при Tj=25 °C, Vf при If: 1 В при 100 мА Максимальный обратный ток при Tj=25 °C, Ir при Vr: 500 нА при 30 В Рабочая температура PN-прехода: -40…+150 C Корпус: SOT-23-3 / TO-236AB / SC-59 | быстрый просмотр | 9 руб. × |
| BAR43CFILM, 2 диода Шоттки, 0.1А, 30В, общий катод [SOT-23] Пр-во: ST Microelectronics Кол-во диодов в корпусе: 2 Конфигурация диода: 1-пара, общий катод Максимальное постоянное обратное напряжение, Vr: 30 в Максимальный (средний) прямой ток на диод, If(AV): 100 мА Максимальное прямое напряжение при Tj=25 °C, Vf при If: 1 В при 100 мА Максимальный обратный ток при Tj=25 °C, Ir при Vr: 500 нА при 30 В Рабочая температура PN-прехода: -40…+150 C Корпус: SOT-23-3 / TO-236AB / SC-59 | быстрый просмотр | 9 руб. × |
| BAR43FILM, Диод Шоттки, 0.1А, 30В [SOT-23] Пр-во: ST Microelectronics Кол-во диодов в корпусе: 1 Конфигурация диода: Одиночный Максимальное постоянное обратное напряжение, Vr: 30 в Максимальный (средний) прямой ток на диод, If(AV): 100 мА Максимальное прямое напряжение при Tj=25 °C, Vf при If: 1 В при 100 мА Максимальный обратный ток при Tj=25 °C, Ir при Vr: 500 нА при 30 В Емкость при Vr, F: 7 пФ при 1 В, 1 МГц Рабочая температура PN-прехода: -40…+150 C Корпус: SOT-23-3 / TO-236AB / SC-59 | быстрый просмотр | 21 руб. × |
Диоды Шоттки – полупроводниковые устройства, имеющие при прямом включении малое падение напряжения.
В таких диодах барьером является переход между металлом и полупроводником.
Такой переход имеет ряд особенных свойств: уменьшенное падение напряжения прямого включения, высокие токи утечки, очень маленькие электрические заряды обратного восстановления.
Это объясняется тем, что у диодов Шоттки отсутствует диффузия, которая связана с инжекцией неосновных носителей заряда, то есть их работа основана только на основных носителях, а быстродействие таких диодов зависит от барьерной ёмкости.
Посмотреть и купить товар вы можете в наших магазинах в городах: Москва, Санкт-Петербург, Архангельск, Астрахань, Барнаул, Белгород, Брянск, Владимир, Волгоград, Вологда, Воронеж, Екатеринбург, Иваново, Ижевск, Казань, Калуга, Кемерово, Киров, Кострома, Краснодар, Красноярск, Курган, Курск, Липецк, Набережные Челны, Нижний Новгород, Новосибирск, Омск, Орёл, Пенза, Пермь, Псков, Ростов-на-Дону, Рязань, Самара, Саранск, Саратов, Смоленск, Ставрополь, Тверь, Томск, Тула, Тюмень, Ульяновск, Уфа, Чебоксары, Челябинск, Ярославль. Доставка в пункты выдачи заказов Pickpoint, OZON, DPD, CDEK, «Связной», а также Почтой России в Тольятти, Иркутск, Хабаровск, Владивосток, Махачкала, Оренбург, Новокузнецк, Чебоксары, Калининград, Улан-Удэ, Сочи, Брянск, Сургут, Нижний Тагил, Чита, Владикавказ, Грозный, Мурманск, Тамбов, Петрозаводск, Нижневартовск, Новороссийск, Йошкар-Ола и еще в более чем 1000 городов и населенных пунктов по всей России.
Товары из группы «Диоды Шоттки» вы можете купить оптом и в розницу.
Диоды Шотки: технология совершенствуется
В статье обсуждаются сравнительные достоинства и недостатки диодов Шоттки на примерах продукции ведущих производителей, а также предпочтительные области применения этих компонентов. Большое внимание уделено преимуществам карбидокремниевой технологии, обеспечивающей высокий КПД системы и меньший расход потребляемой энергии.
Карбидокремниевые диоды Шоттки используются в приложениях силовой электроники благодаря такой характеристике как низкое падение прямого напряжения, что позволяет уменьшить потери мощности по сравнению с кремниевыми диодами на p-n-переходе.
За счет ряда преимуществ диоды Шоттки применяются в приложениях с низким напряжением включения, малым временем восстановления и малой емкостью перехода. Высокая плотность тока диодов Шоттки и малое падение прямого напряжения обеспечивают меньшее потребление мощности, чем традиционные диоды на p-n-переходе.
За счет большей энергоэффективности диодам Шоттки требуется меньшее охлаждение.
Меньшее напряжение включения
Как видно из рисунка 1, у диода Шоттки — типичная характеристика полупроводникового диода в прямом направлении, но с намного меньшим напряжением включения. При больших значениях тока угол ее наклона уменьшается, и она ограничивается последовательным сопротивлением или максимальным уровнем тока инжекции.
У стандартного диода на p-n-переходе падение напряжения заключено в диапазоне 0,6…1,7 В, а у диода Шоттки — в пределах 0,15…0,45 В. Меньшее падение напряжения позволяет повысить скорость переключения, а также КПД системы.
Существенное отличие диодов на p-n-переходе и диодов Шоттки заключается во времени обратного восстановления, когда диод переключается из непроводящего состояния в проводящее, и наоборот.
У стандартного диода с p-n-переходом это время составляет сотни наносекунд и меньше в случае с ультрабыстрыми диодами на p-n-переходе. У диодов Шоттки время обратного восстановления настолько мало, что не нормируется. У высокомощных диодов Шоттки время переключения достигает десятков наносекунд.
При переключении p-n-перехода возникает обратный ток восстановления, что приводит к появлению электромагнитных помех. Напротив, диоды Шоттки переключаются практически мгновенно, т.к. их емкостная нагрузка невелика.
|
Рис. 1. Ампер-вольтные характеристики сдвоенного кремниевого диода Шоттки STPS30150C компании STMicroelectronics при 150 В |
Диод Шоттки — полупроводник с носителями основного типа. Если он легирован носителями n-типа, они играют определяющую роль в нормальных условиях функционирования устройства. Основные носители быстро инжектируются в зону проводимости металлического контакта, находящегося на другой стороне диода, и становятся свободно перемещающимися электронами.
Таким образом, диод Шоттки прекращает проводить быстрее, чем диод на p-n-переходе. Это качество позволяет использовать устройство меньшего размера и с более быстрым переходом. Одной из причин, по которой диод Шоттки используется в импульсных источниках питания, является его высокая скорость, т.е.
возможность работать в диапазоне частот 200 кГц…2 МГц. Как следствие, в схеме используются дроссели и конденсаторы меньшего размера. У диодов Шоттки имеются ограничения — их относительно малое номинальное обратное напряжение. Обратный ток утечки, увеличиваясь с ростом температуры, может вызвать температурную нестабильность устройства.
Часто это обстоятельство вынуждает ограничивать обратное напряжение диода величиной, значительно меньшей максимально допустимой.
Таким образом, к недостаткам диодов Шоттки относятся: – намного больше обратный ток утечки, чем у стандартных диодов на p-n-переходе; – максимальная температура перехода, которая, как правило, ограничена диапазоном 125–175°C по сравнению с 200°C у выпрямителей на кремниевых диодах;
– ограниченное обратное напряжение, максимальное значение которого, как правило, составляет около 100 В.
Карбидокремниевые диоды Шоттки
За последнее десятилетие карбидокремниевые (SiC) диоды Шоттки стали выпускаться на напряжения в 300…700 В. У этого типа диодов примерно в 40 раз меньше обратный ток утечки, чем у кремниевых диодов Шоттки. У карбида кремния высокая удельная теплопроводность и потому изменение температуры мало сказывается на его параметрах переключения и тепловых характеристиках.
Благодаря специальному корпусу рабочая температура перехода может превышать 500 К, что исключает необходимость в принудительном охлаждении этих устройств в авиакосмических приложениях. Падение прямого напряжения у стандартных кремниевых диодов составляет около 0,6 В, а у германиевых — 0,3 В.
На рисунке 2 показаны характеристики типичного карбидокремниевого диода Шоттки.
Компания Cree анонсировала линейку карбидокремниевых диодов Шоттки на 650 В, в которой учтены последние изменения в силовой архитектуре центров обработки данных (ЦОД).
По мнению отраслевых экспертов, энергоэффективность за счет этих устройств вырастет до 5%.
В силу того, что ЦОД потребляют около 10% всей вырабатываемой в мире электрической энергии, любое увеличение КПД систем позволяет значительно снизить суммарное потребление.
|
Рис. 2. Ампер-вольтные характеристики карбидокремниевого диода Шоттки CSD01060 компании Cree при 600 В |
Диапазон входного напряжения стандартных импульсных источников питания, как правило, составляет 90…264 В. Существующие ЦОД питаются от трехфазных 480-В сетей. Напряжение этих сетей преобразуется силовым трансформатором в 208 В, а затем подается на источник питания сервера. Потери в трансформаторе уменьшают совокупную эффективность источника тока.
Чтобы повысить КПД силовой архитектуры ЦОД, в последнее время стало исключаться преобразование 480 В/208 В.
При этом вместо того чтобы подавать напряжение 120 В АС с 3-фазной 208-В линии относительно нейтрали, на источники питания серверов подается напряжение более широкого диапазона 90…305 В (277 В плюс 10% на защитную полосу) непосредственно с 3-фазной 480-А линии относительно нейтрали.
Для оптимального функционирования источников питания серверов с высоким входным напряжением диапазона 90…305 В требуются диоды Шоттки, у которых расширенный диапазон максимального запирающего напряжения, достигающего 650 В.
Новые 650-В компоненты Cree обеспечивают необходимое решение при построении современных источников питания для серверов ЦОД и оборудования связи.
Эти карбидокремниевые диоды не только характеризуются высоким запирающим напряжением в 650 В, но и позволяют снизить расход электроэнергии по сравнению с кремниевыми устройствами за счет отсутствия потерь на обратное восстановление.
В семейство 650-В диодов Шоттки серии C3DXX065A входят 4-, 6-, 8- и 10-А варианты устройств в корпусах TO-220-2. Диапазон рабочих температур этих компонентов составляет –55…175°C. Cree также анонсировала первые в отрасли 1700-В диоды Шоттки для коммерческого применения.
За счет того, что эти диоды не имеют потерь при переключении, они с успехом используются в высоковольтных преобразователях для электроприводов, в ветроэнергетических установках и городском транспорте. В число первых изделий 1700-В серии вошли диоды Шоттки на 10 и 25 А, выполненные в виде кристаллов для интеграции в 1700-В силовые модули, которые работают в диапазоне токов 50…600 А. Новая серия диодов на 1700 В позволяет увеличить КПД, надежность и срок службы силовых систем, уменьшив общие размеры системы, ее вес и стоимость. В 2010 г. компания Infineon Technologies анонсировала второе поколение карбидокремниевых диодов Шоттки в корпусе TO-220 FullPAK. Это полностью изолированный корпус, который обеспечивает более простой и надежный монтаж и не требует изоляции.
Устройства в корпусе TO-220 FullPAK характеризуются тем же тепловым сопротивлением между переходом и теплоотводом, что и неизолированные устройства в корпусе TO-220.
Это достигается за счет запатентованного метода диффузионной пайки, применение которого позволяет существенно снизить тепловое сопротивление между кристаллом и выводами, а также эффективно компенсировать тепловое сопротивление внутреннего изолирующего слоя FullPAK.
Infineon предлагает серию компонентов в корпусе FullPAK на номинальные токи 2…6 А. Эти карбидокремниевые диоды Шоттки рассчитаны на 600 и 1200 В.
Коррекция коэффициента мощности
Коррекция коэффициента активной мощности широко используется в схемах импульсных источников питания AC/DC в соответствии с требованиями IEC-61000-4-3, вступившими в силу в январе 2001 г.
Для импульсных источников питания с выходной номинальной мощностью выше 300 Вт повышающие преобразователи с активным ККМ, как правило, проектируются для работы в режиме непрерывной проводимости (Continuous Conduction Mode, CCM). Карбидокремниевые диоды Шоттки идеально подходят для таких приложений.
Во время выключения вольтодобавочного диода схемы ККМ и включения повышающего MOSFET избыточный обратный ток восстановления в кремниевом диоде повышает в нем потери на переключение.
Кроме того, этот ток увеличивает потери при коммутации MOSFET, что приводит к необходимости использовать MOSFET и повышающий диод большего размера, чтобы соответствовать требованиям к эффективности и тепловым характеристикам.
Применение обычных кремниевых диодов в импульсных источниках питания приводит к потере 1% КПД из-за того, что диоды не выключаются мгновенно. Карбидокремниевые устройства позволяют снизить расход энергии при переключении. За счет такой экономии карбидокремниевая технология допускает меньшие значения максимального номинального тока диода. В результате размеры схемных компонентов уменьшаются при той же потребляемой мощности. В высоковольтных системах размеры теплоотводов уменьшаются, за счет чего плотность мощности источников тока растет.
Еще одним преимуществом использования карбидокремниевых диодов в импульсных источниках питания является возможность функционирования на более высоких частотах переключения, что, в свою очередь, позволяет уменьшить размеры и стоимость таких компонентов как конденсаторы фильтров и дроссели, а также сократить энергопотребление.
Отсутствие заряда обратного восстановления
Карбидокремниевая технология имеет ряд преимуществ за счет того, что заряд обратного восстановления не накапливается в режиме нормальной проводимости диода.
Когда стандартный биполярный кремниевый диод выключается, этот заряд рассеивается при рекомбинации групп носителей заряда вблизи области перехода. Ток, протекающий во время рекомбинации, называется обратным током восстановления.
Протекание этого нежелательного тока совместно с напряжением на соответствующих силовых ключах приводит к выделению на них тепла. За счет отсутствия заряда обратного восстановления у карбидокремниевых диодов Шоттки намного меньшие потери при переключении.
Следовательно, их эффективность выше, а рассеиваемое тепло — меньше. На рисунке 3 сравнивается время восстановления стандартного диода Шоттки, ультрабыстрого диода Шоттки STTH806DTI и карбидокремниевого диода Шоттки STPSC606D компании STMicroelectronics.
|
Рис. 3. Сравнение времени восстановления диодов Шоттки компании STMicroelectronics |
Тестирование показало, что у карбидокремниевого диода Шоттки эффективность взыше на 0,5%, а при большой нагрузке на высоких частотах — на 1%.
Использование карбидокремниевых диодов также позволяет увеличить плотность мощности за счет дросселя и трансформатора меньшего размера при увеличении частоты переключения.
Наконец, отсутствие шумов от карбидокремниевых диодов позволяет уменьшить и размеры фильтра электромагнитных помех. В результате плотность мощности дополнительно возрастает.
Загрузка...
