A Schottky-dióda, amelynek működési elvét ma leírjuk, Walter Schottky német tudós nagyon sikeres találmánya. Az eszközt az ő tiszteletére nevezték el, és különféle elektromos áramkörök tanulmányozásakor megtalálhatja. Azok számára, akik most kezdik ismerkedni az elektronikával, hasznos lesz megismerni, miért használják és hol használják a leggyakrabban.

Ez egy félvezető dióda minimális feszültségeséssel közvetlen kapcsoláskor. Két fő összetevője van: maga a félvezető és a fém.
Mint ismeretes, a fordított feszültség megengedett szintje bármely ipari elektronikai készülékben 250 V. Ez az U gyakorlatban alkalmazható minden kisfeszültségű áramkörben, megakadályozva az áram fordított áramlását.

Maga az eszköz felépítése egyszerű, és így néz ki:

• félvezető;
• üveg passziválás;
• fém;
• védőgyűrű.

Amikor az elektromos áram áthalad egy áramkörön, pozitív és negatív töltések halmozódnak fel az eszköz teljes kerületén, beleértve a védőgyűrűt is. A részecskék felhalmozódása különböző diódaelemekben történik. Ez biztosítja az elektromos mező kialakulását bizonyos mennyiségű hő későbbi felszabadulásával.

Különbség a többi félvezetőtől

Fő különbsége a többi félvezetőtől, hogy a gát egy egyirányú vezetőképességű fémelem.

Az ilyen elemek számos értékes fémből készülnek:

• gallium-arzenid;
• szilícium;
• Arany;
• volfrám;
• szilícium-karbid;
• palládium;
• platina.

A kívánt feszültségjelző jellemzői és az elektronikus eszköz egészének működési minősége attól függ, hogy melyik fémet választják anyagként. A szilíciumot leggyakrabban megbízhatósága, tartóssága és nagy teljesítményű körülmények között való működése miatt használják. Arzénnel vagy germániummal kombinált gallium-arzenidet is használnak.

Előnyök és hátrányok

Amikor Schottky-diódát tartalmazó eszközökkel dolgozik, figyelembe kell vennie azok pozitív és negatív aspektusait. Ha elektromos áramkör elemeként csatlakoztatja, akkor tökéletesen tartja az áramot, megakadályozva a nagy veszteségeket.

Ezenkívül a fémkorlát minimális kapacitással rendelkezik. Ez jelentősen megnöveli magának a dióda kopásállóságát és élettartamát. Használat közben a feszültségesés minimális, és a művelet nagyon gyorsan megtörténik - csak csatlakoztatnia kell.

A fordított áram nagy százaléka azonban nyilvánvaló hátrány. Mivel sok elektromos készülék rendkívül érzékeny, gyakran előfordulnak olyan esetek, amikor az indikátor enyhe túllépése, mindössze néhány A, hosszú ideig károsíthatja a készüléket. Ezenkívül, ha gondatlanul ellenőrzi a félvezető feszültségét, maga a dióda szivároghat.

Hatály

A Schottky dióda bármely akkumulátorba beépíthető.

A napelemes készülék része. A világűrben már régóta sikeresen működő napelemeket pontosan Schottky sorompócsomópontok alapján szerelik össze. Az ilyen napelemes rendszereket űrhajókra telepítik (műholdak és teleszkópok, amelyek a levegőtlen tér zord körülményei között működnek).

A készülék nélkülözhetetlen a számítógépek, háztartási készülékek, rádiók és tápegységek működtetéséhez. Megfelelő használat esetén a Schottky-dióda növeli bármely eszköz teljesítményét, és megakadályozza az áramveszteséget. Alfa, béta és gamma sugárzás fogadására képes. Ezért űrviszonyok között nélkülözhetetlen.

Egy ilyen eszközzel lehetőség van a diódák párhuzamos csatlakoztatására, kettős egyenirányítóként történő felhasználásával. Ily módon két párhuzamos tápegységet kombinálhat. Egy csomag két félvezetőt tartalmaz, a pozitív és negatív töltések végei egymáshoz vannak kötve. Vannak egyszerűbb áramkörök is, ahol a Schottky-diódák nagyon kicsik. Ez az elektronika nagyon kis részeire jellemző.

A Schottky-dióda számos elektronikai eszköz nélkülözhetetlen eleme. A legfontosabb dolog az, hogy megértse a munkájának sajátosságait, és helyesen használja.

A Schottky-diódák, pontosabban a Schottky-gátdiódák fém-félvezető érintkező alapján készült félvezető eszközök, míg a hagyományos diódák félvezető p-n átmenetet használnak.

A Schottky-dióda nevét és megjelenését az elektronikában Walter Schottky német fizikusnak és feltalálónak köszönheti, aki 1938-ban az újonnan felfedezett gáthatás tanulmányozása során megerősítette a korábban felvetett elméletet, amely szerint bár az elektronok kibocsátása egy fémből potenciálgát akadályozza meg, de az alkalmazott külső elektromos tér hatására ez a gát csökkenni fog. Walter Schottky fedezte fel ezt a hatást, amelyet akkoriban Schottky-effektusnak neveztek, a tudós tiszteletére.

A fém és a félvezető érintkezését vizsgálva látható, hogy ha a félvezető felületének közelében van egy főbb töltéshordozóktól mentes tartomány, akkor ennek a félvezetőnek a fémmel való érintkezési tartományában a félvezető oldalán, ionizált akceptorok és donorok tértöltésének régiója képződik, és blokkoló érintkezés jön létre - ugyanaz a Schottky-gát . Milyen feltételek mellett merül fel ez az akadály? A szilárd test felületéről érkező termikus emissziós áramot a Richardson-egyenlet határozza meg:

Teremtsünk olyan feltételeket, amikor egy félvezető, például n-típusú fémmel érintkezve, a fémből származó elektronok termodinamikai munkafüggvénye nagyobb lenne, mint a félvezetőből származó elektronok termodinamikai munkafüggvénye. Ilyen körülmények között a Richardson-egyenletnek megfelelően a félvezető felületéről érkező termikus emissziós áram nagyobb lesz, mint a fémfelület termikus emissziós árama:

A kezdeti pillanatban a megnevezett anyagok érintkezésekor a félvezetőből a fémbe áramló áram meghaladja a fordított áramot (a fémtől a félvezető felé), aminek következtében a tértöltések felhalmozódnak a közelben. - a félvezető és a fém felületi régiói - pozitív a félvezetőben és negatív a félvezetőben E töltések által alkotott elektromos tér az érintkezési területen keletkezik, és az energiazónák meghajlanak.

A tér hatására a félvezető termodinamikai munkafüggvénye növekszik, és a növekedés addig következik be, amíg az érintkezési tartományban a termodinamikai munkafüggvények és a felülethez viszonyított termikus emissziós áramok kiegyenlítődnek.

A p-típusú félvezető és egy fém potenciálgát kialakulásával az egyensúlyi állapotba való átmenet képe hasonló az n-típusú félvezető és egy fém által vizsgált példához. A külső feszültség szerepe a potenciálgát magasságának és az elektromos térerősség szabályozása a félvezető tértöltési tartományában.

A fenti ábra a Schottky-gát kialakulásának különböző szakaszaira vonatkozó sávdiagramokat mutatja. Az érintkezési területen egyensúlyi körülmények között a termikus emissziós áramok kiegyenlítődtek, és a térhatás miatt potenciálgát keletkezett, amelynek magassága megegyezik a termodinamikai munkafüggvények különbségével: φк = ФМе - Фп/п .

Nyilvánvaló, hogy a Schottky-sorompó áram-feszültség karakterisztikája aszimmetrikusnak bizonyul. Előreirányban az áram exponenciálisan növekszik az alkalmazott feszültség növekedésével. Az ellenkező irányban az áramerősség nem függ a feszültségtől. Az áramot mindkét esetben az elektronoknak, mint többségi töltéshordozóknak köszönhetjük.

A Schottky-diódák ezért gyorsan hatnak, mivel kiküszöbölik a diffúz és rekombinációs folyamatokat, amelyek több időt igényelnek. Az áram feszültségtől való függése a hordozók számának változásával jár, mivel ezek a hordozók részt vesznek a töltésátvitel folyamatában. A külső feszültség megváltoztatja azon elektronok számát, amelyek a Schottky-gát egyik oldaláról a másik oldalra mozoghatnak.

A gyártástechnológiából adódóan és a leírt működési elv alapján a Schottky diódák előremenő irányú feszültségesése alacsony, lényegesen kisebb, mint a hagyományos p-n diódáké.

Itt még egy kis kezdeti áram az érintkezési területen keresztül hő felszabadulásához vezet, ami azután hozzájárul további áramhordozók megjelenéséhez. Ebben az esetben nincs kisebbségi töltéshordozók injektálása.

A Schottky-diódák ezért nem rendelkeznek diffúz kapacitással, mivel nincsenek kisebbségi vivők, és ennek eredményeként a teljesítményük meglehetősen magas a félvezető diódákhoz képest. Az eredmény valami éles aszimmetrikus p-n átmenet.

Így mindenekelőtt a Schottky-diódák mikrohullámú diódák különféle célokra: detektor, keverés, lavina-tranzit, parametrikus, impulzusos, sokszorozó. A Schottky-diódák sugárvevőként, nyúlásmérőként, nukleáris sugárzás detektorként, fénymodulátorként és végül nagyfrekvenciás egyenirányítóként használhatók.

Schottky dióda jelölése diagramokon

Schottky diódák ma

Ma a Schottky-diódák nagyon elterjedtek az elektronikai eszközökben. Az ábrákon a hagyományos diódáktól eltérően vannak ábrázolva. Gyakran találhatunk kettős Schottky egyenirányító diódákat, amelyek a tápkapcsolókra jellemző három csatlakozós csomagban készülnek. Az ilyen kettős kialakítások belsejében két Schottky-diódát tartalmaznak, amelyeket katódok vagy anódok kötnek össze, gyakrabban katódokkal.

A szerelvényben lévő diódák nagyon hasonló paraméterekkel rendelkeznek, mivel minden ilyen szerelvényt egyetlen technológiai ciklusban gyártanak, és ennek eredményeként működési hőmérsékleti feltételeik azonosak, megbízhatóságuk ennek megfelelően nagyobb. A Schottky-diódák kétségtelen előnyei a 0,2-0,4 voltos előremenő feszültségesés és a nagy sebesség (több nanoszekundum) a p-n társaikkal szemben.

A diódák Schottky-gátjának alacsony feszültségesése 60 V-ig terjedő alkalmazott feszültségnél nyilvánul meg, bár a teljesítmény rendíthetetlen marad. Manapság a 25CTQ045 típusú Schottky-diódák (45 V-ig terjedő feszültséghez, 30 A-ig terjedő áramerősséghez minden egyes diódapárhoz) számos kapcsolóüzemű tápegységben megtalálhatók, ahol teljesítmény-egyenirányítóként szolgálnak. több száz kilohertzig terjedő frekvenciák.

A Schottky-diódák hiányosságainak témáját nem lehet nem érinteni, természetesen vannak, és kettő is van. Először is, a kritikus feszültség rövid távú túllépése azonnal károsítja a diódát. Másodszor, a hőmérséklet nagyban befolyásolja a maximális fordított áramot. Nagyon magas csomóponti hőmérsékleten a dióda egyszerűen eltörik, még akkor is, ha névleges feszültségen működik.

Egy rádióamatőr sem nélkülözheti a Schottky-diódákat a gyakorlatában. Itt megjegyezheti a legnépszerűbb diódákat: 1N5817, 1N5818, 1N5819, 1N5822, SK12, SK13, SK14. Ezek a diódák kivezető és SMD változatban is elérhetőek. A legfontosabb dolog, amiért a rádióamatőrök annyira értékelik őket, a nagy teljesítményük és az alacsony feszültségesésük a csomóponton – maximum 0,55 volt – ezen alkatrészek alacsony ára mellett.

Ez egy ritka nyomtatott áramköri lap, amelyen nincsenek Schottky-diódák egyik vagy másik célra. Valahol a Schottky-dióda kis teljesítményű egyenirányítóként szolgál a visszacsatoló áramkör számára, valahol feszültségstabilizátorként szolgál 0,3 - 0,4 voltos szinten, valahol pedig detektor.

Az alábbi táblázatban a manapság legelterjedtebb kis teljesítményű Schottky-diódák paramétereit láthatja.

1/3. oldal

Amint azt a modern rendszertápegységek meghibásodására vonatkozó jelenlegi statisztikák mutatják, a legtöbb hiba a tápegységek másodlagos áramköreiben fordul elő. A teljesítménytranzisztoros kapcsolók meghibásodása (a korábbi generációk tápegységeinek legjellemzőbb meghibásodása) manapság rendkívül ritka, ami a teljesítmény-félvezető elektronika gyártói által az elmúlt öt évben elért sikereket jelzi. A modern tápegységek egyik legproblémásabb alkatrésze a Schottky-diódákon alapuló szekunder egyenirányítók, ami a tápegység nagy kimeneti áramának köszönhető. A Schottky-diódák magas meghibásodási aránya volt az alapja ennek a kiadványnak a lapunk oldalain való megjelenésének.

A Schottky-dióda (a német fizikusról, Walter Schottkyról elnevezett) egy félvezető dióda, amelynek feszültségesése közvetlenül csatlakoztatva alacsony. A Schottky-diódák fém-félvezető átmenetet használnak Schottky-gátként (a hagyományos diódákhoz hasonló pn átmenet helyett). Az iparilag gyártott Schottky-diódák megengedett fordított feszültsége 250 V-ra korlátozódik (az MBR40250 és analógjai a gyakorlatban a legtöbb Schottky-diódát néhány és több tíz voltos nagyságrendű fordított feszültségű kisfeszültségű áramkörökben használják).

A Schottky-diódák előnyei

Míg a hagyományos szilícium-diódák előremenő feszültségesése körülbelül 0,6-0,7 V, addig a Schottky-diódák használatával ez az érték 0,2-0,4 V-ra csökkenthető. Ilyen alacsony előremenő feszültségesés csak a maximális fordított feszültségű Schottky-diódákra jellemző. tíz voltos nagyságrendű. Magas fordított feszültségeknél az előremeneti esés a szilíciumdiódákéhoz hasonlítható, ami a Schottky-diódák használatát alacsony feszültségű áramkörökre korlátozza. Például egy 30Q150 Schottky teljesítménydiódánál a lehetséges maximális fordított feszültséggel (150 V) 15 A előremenő áram mellett a feszültségesést 0,75 V (T = 125 °C) és 1,07 V (T) között normalizálják. = -55°C).

A Schottky-sorompó a csomópont elektromos kapacitása is alacsonyabb, ami lehetővé teszi a dióda működési frekvenciájának jelentős növelését. Ezt a tulajdonságot integrált áramkörökben használják, ahol a Schottky-diódák söntölik a logikai elem tranzisztorok átmeneteit. A teljesítményelektronikában az alacsony csatlakozási kapacitás (azaz rövid helyreállítási idő) lehetővé teszi olyan egyenirányítók építését, amelyek több száz kHz-es és magasabb frekvencián működnek. Például a nagyfrekvenciás egyenirányításra optimalizált MBR4015 dióda (15 V, 40 A) dV/dt-n 1000 V/ms-ig működik.

A jobb időzítési jellemzőknek és az alacsony csatlakozási kapacitásnak köszönhetően a Schottky-diódákra épülő egyenirányítók csökkentett zajszintjükben különböznek a hagyományos dióda-egyenirányítóktól, ami a legelőnyösebbé teszi az analóg és digitális berendezések kapcsolóüzemű tápegységeinél történő alkalmazásukat.

A Schottky-diódák hátrányai

Először is, ha a maximális fordított feszültséget rövid időre túllépik, a Schottky-dióda visszafordíthatatlanul meghibásodik, ellentétben a szilícium-diódákkal, amelyek fordított leállási módba kerülnek, és feltéve, hogy a diódán eloszló maximális teljesítményt nem lépik túl, a feszültségesés után a dióda teljesen helyreáll. tulajdonságait.

Másodszor, a Schottky-diódákat a megnövekedett (a hagyományos szilícium-diódákhoz képest) fordított áramok jellemzik, amelyek a kristályhőmérséklet növekedésével nőnek. A fenti 30Q150 esetében a fordított áram maximális fordított feszültség mellett +25°C-on 0,12 mA és +125°C-on 6,0 mA között változik. A TO-220 csomagokban lévő kisfeszültségű diódák esetében a fordított áram meghaladhatja a több száz milliampert (MBR4015 - legfeljebb 600 mA +125 ° C-on). Nem kielégítő hőelvezetési körülmények között a pozitív hővisszacsatolás a Schottky-diódában katasztrofális túlmelegedéshez vezet.

A Schottky-gát áram-feszültség karakterisztikája (1. ábra) kifejezetten aszimmetrikus megjelenésű. Az előfeszítési tartományban az áram exponenciálisan növekszik az alkalmazott feszültség növekedésével. A fordított előfeszítési tartományban az áramerősség nem függ a feszültségtől. Mindkét esetben előre és fordított előfeszítés esetén a Schottky-gátban lévő áram a többségi töltéshordozóknak - elektronoknak - köszönhető.

Emiatt a Schottky-gátra épülő diódák gyors hatású eszközök, mivel hiányoznak belőlük a rekombinációs és diffúziós folyamatok. A Schottky-sorompóra jellemző áram-feszültség aszimmetriája a gátszerkezetekre jellemző. Az ilyen szerkezetekben az áram feszültségtől való függése a töltésátviteli folyamatokban részt vevő hordozók számának változásából adódik. A külső feszültség szerepe a gátszerkezet egyik részéből a másikba áthaladó elektronok számának megváltoztatása.

Schottky diódák a tápegységekben

A rendszertápegységekben Schottky-diódákat használnak a +3,3 V és +5 V csatornák áramának egyenirányítására, és mint ismeretes, ezeknek a csatornáknak a kimeneti árama több tíz ampert tesz ki, ami azt jelenti, hogy nagyon komolyan kell venni az egyenirányítók teljesítményének és energiaveszteségük csökkentésének kérdéseit. Ezen problémák megoldása jelentősen növelheti a tápegységek hatásfokát és növelheti a tápegység elsődleges részének teljesítménytranzisztorainak megbízhatóságát.

Tehát a dinamikus kapcsolási veszteségek csökkentése és a rövidzárlati mód kiküszöbölése érdekében a legnagyobb áramú csatornákban (+3,3 V és +5 V), ahol ezek a veszteségek a legjelentősebbek, egyenirányító elemként Schottky diódákat használnak. A Schottky-diódák használata ezekben a csatornákban a következő megfontolások miatt van:

1) A Schottky-dióda egy szinte tehetetlenségmentes eszköz, nagyon rövid fordított ellenállás helyreállítási idejével, ami a fordított szekunder áram csökkenéséhez és a primer teljesítménytranzisztorok kollektorain keresztüli túlfeszültség csökkenéséhez vezet. része abban a pillanatban, amikor a dióda kapcsol. Ez jelentősen csökkenti a teljesítménytranzisztorok terhelését, és ennek eredményeként növeli a tápegység megbízhatóságát.

2) A Shockey diódán átívelő feszültségesés is nagyon kicsi, ami 15-30 A áramérték mellett jelentős hatékonyságnövekedést biztosít.

Mivel a modern tápegységekben a +12V-os feszültségcsatorna is nagyon erőssé válik, ezért a Schottky-diódák alkalmazása ebben a csatornában is jelentős energiahatással járna, de a +12V-os csatornában ezek alkalmazása nem praktikus. Ennek oka az a tény, hogy amikor a fordított feszültség meghaladja az 50 V-ot (és a +12 V csatornában a fordított feszültség elérheti a 60 V-ot), a Schottky-diódák rosszul kapcsolnak (túl hosszú és ugyanakkor jelentős fordított szivárgási áramok keletkeznek), ami alkalmazásaik minden előnyének elvesztéséhez vezet. Ezért a +12 V csatornában nagy sebességű szilícium impulzusdiódákat használnak. Bár az ipar ma már nagy fordított feszültségű Schottky-diódákat gyárt, tápegységekben való felhasználásukat különféle, köztük gazdasági okok miatt nem tartják megfelelőnek. De minden szabály alól vannak kivételek, így az egyes tápegységekben Schottky dióda szerelvények találhatók +12V csatornákban.

A számítógépek modern rendszertápegységeiben a Schottky-diódák általában két dióda diódaszerelvényei (diódafélhidak), amelyek egyértelműen növelik a tápegységek gyárthatóságát és kompaktságát, valamint javítják a diódák hűtési feltételeit. Az egyes diódák használata (2. ábra) a diódaszerelvények helyett ma már a rossz minőségű tápegység jelzője.

A diódaszerelvényeket főként háromféle kiszerelésben gyártják (3. ábra):

TO-220 (kevésbé erős szerelvények 20 A-ig, néha 25-30 A-ig terjedő üzemi árammal);

TO-247 (erősebb szerelvények 30-40 A üzemi árammal);

TO-3P (erőteljes szerelvények).

A Schottky-dióda szerelvény elektromos áramköre és kivezetése a (4. ábra) látható.

A modern rendszertápegységekben leggyakrabban használt dióda szerelvények elektromos jellemzőit a táblázat tartalmazza. 1.

A diódaszerelvények felcserélhetőségét jellemzőik alapján határozzák meg. Természetesen, ha lehetetlen pontosan azonos jellemzőkkel rendelkező diódaszerelvényt használni, jobb, ha azt egy nagyobb áram- és feszültségértékű eszközre cseréljük. Ellenkező esetben lehetetlen garantálni a tápegység stabil működését. Vannak esetek, amikor a gyártók jelentős teljesítménytartalékkal rendelkező diódaszerelvényeket használnak tápegységeikben (bár gyakrabban az ellenkező helyzetet figyeljük meg), és a javítások során lehetőség van kisebb áram- vagy feszültségértékű készülék beszerelésére. Egy ilyen cserével azonban gondosan elemezni kell a tápegység jellemzőit és terhelését, és az ilyen módosítás következményeiért minden felelősség természetesen a javítást végző szakember vállára hárul.

A Schottky-diódák hibáinak megnyilvánulása

Mint már említettük, a Schottky-diódák meghibásodása a modern tápegységek egyik fő problémája. Milyen előzetes jelek alapján lehet tehát feltételezhetően megállapítani a meghibásodásukat? Több ilyen jel is van.

Először is, a másodlagos egyenirányító diódák meghibásodása és szivárgása esetén a védelem általában aktiválódik, és a tápegység nem indul el. Ez többféleképpen nyilvánulhat meg:

1) A tápfeszültség bekapcsolásakor a ventilátor „rángat”, azaz több fordulatot tesz és megáll; Ezt követően a kimeneti feszültségek teljesen hiányoznak, azaz a tápegység le van tiltva.

2) Az áramellátás bekapcsolása után a ventilátor folyamatosan „rángat”, a tápegység kimenetein feszültséghullámok figyelhetők meg, azaz a védelem időszakosan kiold, de a tápellátás nincs teljesen blokkolva.

3) A Schottky-diódák hibás működésének jele a másodlagos radiátor rendkívül erős felmelegedése, amelyre fel vannak szerelve.

4) A Schottky-diódák szivárgásának jele lehet a tápegység, így a számítógép spontán leállása, amikor a terhelés növekszik (például olyan programok futtatásakor, amelyek 100% -os processzorterhelést biztosítanak), valamint az indítás képtelensége. a számítógépet egy „frissítés” után, bár a tápfeszültség elegendő.

Ezenkívül észre kell venni, hogy a rossz és rosszul átgondolt áramköri kialakítású tápegységekben az egyenirányító diódák szivárgása a primer áramkör túlterheléséhez és a teljesítménytranzisztorokon keresztüli áramlökésekhez vezet, amelyek meghibásodását okozhatják. Így a tápegységek javításának professzionális megközelítése megköveteli a másodlagos egyenirányító diódák kötelező ellenőrzését minden alkalommal, amikor a tápegység elsődleges részének teljesítménytranzisztorait-kapcsolóit cserélik.

Schottky-diódák diagnosztikája

A Schottky-diódák tesztelése és pontos diagnosztikája a gyakorlatban meglehetősen nehéz feladat, mivel itt sokat az alkalmazott mérőműszer típusa és az ilyen mérések tapasztalatai határoznak meg, bár a Schottky-dióda egy vagy két diódájának szokásos meghibásodása. összeszerelése nem különösebben nehéz. Ehhez ki kell forrasztania a dióda szerelvényt, és mindkét diódát ellenőrizni kell egy teszterrel az ábra szerinti diagramnak megfelelően. 5. Az ilyen diagnosztikához a tesztert dióda tesztelési módba kell állítani. A hibás dióda mindkét irányban azonos ellenállást mutat (általában nagyon kicsi, azaz rövidzárlatot mutat), ami azt jelzi, hogy nem alkalmas a további használatra. A diódaszerelvények nyilvánvaló meghibásodása azonban a gyakorlatban nagyon-nagyon ritka.

Rizs. 5

Alapvetően a Schottky-diódák szivárgásával (és gyakran hőszivárgásával) kell foglalkoznia. A szivárgásokat azonban így nem lehet észlelni. „Dióda” módban tesztelővel tesztelve a „szivárgó” dióda az esetek túlnyomó többségében teljesen működőképes. Garantált diagnosztikai pontosság véleményünk szerint csak úgy érhető el, ha a diódát egy ismerten jó hasonló készülékre cseréljük.

Ennek ellenére megpróbálhatja azonosítani a „gyanús” diódát olyan technikával, amely magában foglalja a fordított csomópont ellenállásának mérését. Ehhez nem a dióda tesztelési módot fogjuk használni, hanem egy szokásos ohmmérőt.

Figyelem! Ennek a technikának a használatakor emlékezni kell arra, hogy a különböző teszterek eltérő értékeket adhatnak, ami a tesztelők különbségeivel magyarázható.

Tehát a mérési határt egy értékre állítjuk, és megmérjük a dióda fordított ellenállását (6. ábra). Amint a gyakorlat azt mutatja, a használható diódáknak ezen a mérési határon végtelenül nagy ellenállást kell mutatniuk.

Ha a mérés némi, általában kicsi ellenállást mutat (2-10 kOhm), akkor egy ilyen dióda „nagyon gyanúsnak” tekinthető, és célszerű kicserélni, vagy legalábbis cseremódszerrel ellenőrizni. Ha a mérési határnál ellenőrzi, akkor még a szervizelhető diódák is nagyon csekély ellenállást mutatnak az ellenkező irányban (egységek és tíz kOhm), ezért javasolt a határérték alkalmazása. Természetesen nagy mérési tartományoknál (2 MΩ, 20 MΩ, stb.) még egy abszolút üzemképes dióda is teljesen nyitottnak bizonyul, mivel p-n átmenete túl magas (Schottky diódák esetén) fordított feszültséget kap. A határértéknél összehasonlító módszerrel ellenőrizheti, azaz vesz egy garantáltan működő diódát, mérje meg annak fordított ellenállását és hasonlítsa össze a vizsgált dióda ellenállásával. A mérések jelentős eltérései a diódaszerelvény cseréjének szükségességét jelzik.

Néha vannak olyan helyzetek, amikor a szerelvényben csak az egyik dióda meghibásodik. Ebben az esetben a hiba könnyen azonosítható az azonos összeállítás két dióda fordított ellenállásának összehasonlításával is. Az azonos összeállítású diódáknak azonos ellenállással kell rendelkezniük.

A javasolt módszer a termikus stabilitás vizsgálatával is kiegészíthető. Ennek az ellenőrzésnek a lényege a következő. Abban az időben, amikor a fordított csomópont ellenállását a mérési határon ellenőrizzük (lásd az előző bekezdést), meg kell érinteni a dióda szerelvény érintkezőit egy fűtött forrasztópákával, ezáltal felmelegítve a kristályt. A hibás diódaszerelvény szinte azonnal „lebegni” kezd, vagyis a fordított ellenállása nagyon gyorsan csökkenni kezd, míg egy szervizelhető diódaszerelvény a fordított ellenállást hosszú ideig végtelenül nagy értéken tartja. Ez az ellenőrzés nagyon fontos, mert működés közben a diódaszerelvény nagyon felforrósodik (nem hiába rakják radiátorra), és a fűtés hatására megváltozik a jellemzői. A vizsgált technika a Schottky-diódák jellemzőinek hőmérséklet-ingadozásokkal szembeni stabilitásának próbáját adja, mivel a ház hőmérsékletének 100 vagy 125°C-ra emelése százszorosára növeli a fordított szivárgóáram értékét (lásd az 1. táblázat adatait).

Így meg lehet próbálni egy Schottky-diódát ellenőrizni, de a javasolt módszerekkel nem szabad visszaélni, azaz nem szabad túl magas ellenállásmérési határon végezni a vizsgálatokat és túl melegíteni a diódát, mert mindez elméletileg ahhoz vezethet, hogy a dióda sérülése.

Ezen túlmenően, mivel a Schottky-diódák hőmérséklet hatására meghibásodhatnak, szigorúan be kell tartani az összes ajánlott forrasztási feltételt (hőmérsékletviszonyok és forrasztási idő). Bár tisztelegnünk kell a diódagyártók előtt, hiszen sokuk elérte, hogy a szerelvények beszerelése magas, 250 °C-os hőmérsékleten 10 másodpercig elvégezhető legyen.

Ma áttekintésünk témája a Schottky-dióda. A téma oktatási jellegű, és kifejezetten kezdő rádióamatőrök számára készült. A modern rádióáramkörökben a „Schottky-dióda” kifejezés nagyon gyakori, ezért nézzük meg, mi az. A Schottky-dióda egy fém-félvezető érintkező alapján készült félvezető dióda. Walter Schottky nevéhez fűződik. A Schottky-dióda sematikus diagramja hasonló egy hagyományos diódához, néhány kisebb eltéréssel.

Az n-csomópont helyett egy fém félvezetőt használnak gátként a Schottky-diódákban, ennek a csomópontnak a tartományában egy potenciálgát keletkezik - egy Schottky-gát, amelynek magasságának változása az áramlás változásához vezet; áram a készüléken keresztül. A Schottky-diódák legfontosabb jellemzője az átmenet utáni alacsony előremenő feszültségesés és a fordított töltés hiánya. A Schottky-gát alapján különösen nagy sebességű és ultragyors diódák készülnek, amelyek főként mikrohullámú diódákként szolgálnak különféle célokra.

Dióda szerkezete: 1 - félvezető hordozó; 2 - epitaxiális film; 3 - fém-félvezető érintkező; 4 - fémfólia; 5 - külső érintkező.

Egy ilyen dióda lehetővé teszi a potenciálgát kívánt magasságának elérését a megfelelő fém kiválasztásával, nagyon alacsony szintű nagyfrekvenciás zajt, amely lehetővé teszi a Schottky-dióda használatát kapcsoló tápegységekben és digitális berendezésekben. A Schottky-diódákat sugárzás vevőként, fénymodulátorként is használják, és széles körben használják napelemekben. Az ilyen típusú diódák hátrányai között érdemes megjegyezni a fordított áram- és feszültségértékekre való érzékenységet, ami miatt a dióda túlmelegedhet és meghibásodhat.

-65 és plusz 160 Celsius fok közötti hőmérsékleti tartományban működik, az ipari Schottky-diódák megengedett fordított feszültsége 250 voltra korlátozódik. Egy ilyen alkatrész mára nélkülözhetetlen félvezető eszközzé vált. A Schottky diódák SMD kiszerelésben is kaphatók. Leggyakrabban üveg, műanyag és fém tokban találhatók. Szerző - AKA.

A Schottky-dióda egy fém-félvezető érintkezőn keresztül megvalósított félvezető eszköz (dióda). Nevét Walter Schottky német fizikus tiszteletére kapta.

A Schottky-diódák jellemzői

1938-ban a tudósok megteremtették e félvezető eszközök elméletének alapját. Az ilyen diódákban pn átmenet helyett fém félvezetőt használnak gátként. A félvezető anyag régióját a többségi hordozók egyesítik. Az érintkezési ponton ionizált akceptorok töltési tartománya kezd kialakulni. Ennek eredményeként az átmeneti területen potenciálgát keletkezik, amelyet Schottky-gátnak neveznek. A szintjének változása a Schottky-diódán átfolyó áram értékének változásához vezet. Az ilyen félvezető eszközök fő jellemzője az alacsony szintű előremenő feszültségcsökkentés a p-n átmenet után, valamint a fordított helyreállítási töltésszint hiánya.

A Schottky-diódák mínusz 65 0 és plusz 160 0 Celsius közötti hőmérsékleti tartományban működnek, az iparilag gyártott diódák megengedett fordított feszültségének értéke 250 V-ra korlátozódik. Ezeket az eszközöket azonban széles körben használják az ipari elektronikában alacsony feszültségű áramkörökben, amelynek fordított feszültsége több tíz voltra korlátozódik . A Schottky-dióda lehetővé teszi a potenciálgát szükséges értékének elérését a kívánt fém kiválasztásával. A kellően alacsony nagyfrekvenciás zajszint lehetővé teszi az ilyen diódák használatát kapcsolóüzemű tápegységekben, digitális berendezésekben, sugárzási vevőként, fénymodulátorként és analóg berendezések transzformátorblokkjaiban. Széles körű alkalmazást találtak a napelemek tervezésében. A Schottky-gát elvét a nagy sebességű mikrohullámú diódák tervezésénél és gyártásánál alkalmazzák. A Schottky dióda üveg-, műanyag- és fémházba készül. Ezek az eszközök SMD házban is kaphatók.

Előnyök és hátrányok

Előnyük a szilíciumdiódákkal ellentétben a meglehetősen alacsony feszültségesés (akár 0,2-0,4 volt). Az ilyen alacsony esési érték kizárólag a Schottky-diódákra jellemző. A Schottky-sorompó a csomópont elektromos kapacitásának értéke is alacsonyabb, ami lehetővé teszi a készülék működési frekvenciájának jelentős növelését. Ezeket az eszközöket csökkentett interferenciaszint is jellemzi. A Schottky-diódának számos hátránya is van. A fő dolog a nagy érzékenység a rövid távú inverz áram és feszültség túlfeszültségre, ami rövidzárlatot eredményez, és a dióda kiég. Ezenkívül az ilyen típusú diódákat a fordított áramérték növekedése jellemzi a kristály hőmérsékletének növekedésével.

Ezeket a félvezető eszközöket teljesítmény alapján három csoportba sorolhatjuk: kis teljesítményűek (átmenő áramuk nem haladja meg a 3-5 ampert), közepes teljesítményűek (10 amperig) és nagy teljesítményűek (az áramerősség eléri a 60 ampert). Erőteljes Schottky-diódákat használnak a váltakozó áram egyenirányításához használt készülékekben. Több tíz ampert elérő egyenáramot biztosítanak. Ebben az esetben a feszültségesés a diódán csak 0,5-1 V. A Schottky-diódák fordított feszültségének megengedett értéke 200-500 V.