Діод Шоттки, принцип роботи якого ми опишемо сьогодні, є вдалим винаходом німецького вченого Вальтера Шоттки. На його честь пристрій і було названо, а зустріти його можна при вивченні різних електричних схем. Для тих, хто ще тільки починає знайомитися з електронікою, буде корисним дізнатися про те, навіщо його використовують і де він найчастіше застосовується.

Це напівпровідниковий діод із мінімальним падінням рівня напруги під час прямого включення. Він має дві основні компоненти: власне, напівпровідник і метал.
Як відомо, допустимий рівень зворотної напруги в будь-яких промислових електронних пристроях становить 250 В. Таке U знаходить практичне застосування в будь-якому низьковольтному ланцюзі, перешкоджаючи зворотній течії струму.

Структура самого пристрою нескладна і виглядає так:

• напівпровідник;
• скляна пасивація;
• метал;
• захисне кільце.

При проходженні електричного струму ланцюгом позитивні і негативні заряди накопичуються по всьому периметру пристрою, включаючи захисне кільце. Скупчення часток відбувається у різних елементах діода. Це забезпечує виникнення електричного поля з наступним виділенням певної кількості тепла.

На відміну від інших напівпровідників

Головна його відмінність від інших напівпровідників полягає в тому, що перешкодою є металевий елемент з односторонньою провідністю.

Такі елементи виготовляють із цілого ряду цінних металів:

• арсеніду галію;
• кремнію;
• золото;
• вольфраму;
• карбіду кремнію;
• паладію;
• платини.

Від того, який метал вибирається як матеріал, залежать характеристики потрібного показника напруги та якість роботи електронного пристрою в цілому. Найчастіше застосовують кремній - через його надійність, міцність і здатність працювати в умовах великої потужності. Також використовується і арсенід галію, з'єднаний з миш'яком або германій.

Плюси і мінуси

При роботі з пристроями, що включають діод Шоттки, слід враховувати їх позитивні і негативні сторони. Якщо підключити його як елемент електричного ланцюга, він чудово утримуватиме струм, не допускаючи його великих втрат.

До того ж, металевий бар'єр має мінімальну ємність. Це значно збільшує зносостійкість та термін служби самого діода. Падіння напруги при його використанні мінімальне, а дія відбувається дуже швидко - варто провести підключення.

Однак великий відсоток зворотного струму є очевидним недоліком. Оскільки багато електроприладів мають високу чутливість, нерідкі випадки, коли невелике перевищення показника, лише на пару А, здатне надовго вивести прилад з ладу. Також, при недбалій перевірці напруги напівпровідника, може статися витік самого діода.

Сфера використання

Діод Шоттки може включати будь-який акумулятор.

Він входить у пристрій сонячної батареї. Сонячні панелі, які давно успішно працюють в умовах космічного простору, збираються саме на підставі бар'єрних переходів Шоттки. Такі геліосистеми встановлюються на космічних апаратах (супутниках і телескопах, які працюють у жорстких умовах безповітряного простору).

Пристрій незамінний під час роботи комп'ютерів, побутової техніки, радіоприймачів, блоків електроживлення. При правильному використанні діод Шоттки збільшує продуктивність будь-якого пристрою, запобігає втраті струму. Він здатний приймати він альфа-, бета- і гамма-випромінювання. Саме тому він незамінний в умовах космосу.

За допомогою такого пристрою можна здійснити паралельне з'єднання діодів, використовуючи їх як здвоєні випрямлячі. Таким чином можна об'єднати між собою два паралельні джерела живлення. Один корпус включає два напівпровідники, а кінці позитивного і негативного зарядів зв'язуються один з одним. Є й простіші схеми, де діоди Шоттки дуже малі. Це притаманно дуже дрібних деталей в електроніці.

Діод Шоттки є незамінним елементом у багатьох електронних пристроях. Головне - розуміти специфіку його роботи та використовувати його коректно.

Діоди Шоттки або точніше - діоди з бар'єром Шоттки - це напівпровідникові прилади, виконані на базі контакту метал-напівпровідник, тоді як у звичайних діодах використовується напівпровідниковий p-n-перехід.

Діод Шоттки зобов'язаний своєю назвою та появою в електроніці німецькому фізику винахіднику Вальтеру Шоттки, який у 1938 році, вивчаючи щойно відкритий бар'єрний ефект, підтвердив висунуту раніше теорію, згідно з якою хоч емісії електронів з металу і перешкоджає потенційному бар'єру, але в міру збільшення прикладів. електричного поля цей бар'єр знижуватиметься. Вальтер Шотткі відкрив цей ефект, який потім назвали ефектом Шоттки, на честь вченого.

Досліджуючи контакт металу та напівпровідника можна бачити, що якщо поблизу поверхні напівпровідника є область збіднена основними носіями заряду, то в області контакту цього напівпровідника з металом з боку напівпровідника утворюється область просторового заряду іонізованих акцепторів і донорів, при цьому реалізується блокуючий контакт - цей бар'єр . За яких умов виникає цей бар'єр? Струм термоелектронної емісії з поверхні твердого тіла визначає рівняння Річардсона:

Створимо умови, коли при контакті напівпровідника, наприклад n-типу, з металом термодинамічна робота виходу електронів з металу була б більшою, ніж термодинамічна робота виходу електронів з напівпровідника. У таких умовах, відповідно до рівняння Річардсона, струм термоелектронної емісії з поверхні напівпровідника виявиться більшим, ніж струм термоелектронної емісії з поверхні металу:

У початковий момент часу, при контакті названих матеріалів, струм від напівпровідника в метал перевищить зворотний струм (з металу в напівпровідник), в результаті чого в приповерхневих областях як напівпровідника, так і металу - накопичуватимуться об'ємні заряди - позитивні в напівпровіднику і негативні - в метал. У контактній області виникне електричне поле, утворене цими зарядами, і буде вигин енергетичних зон.

Під дією поля термодинамічна робота виходу для напівпровідника зросте, і зростання відбуватиметься до тих пір, поки в контактній області не зрівняються термодинамічні роботи виходу, і відповідні струми термоелектронної емісії стосовно поверхні.

Картина початку рівноважного стану з формуванням потенційного бар'єру для напівпровідника p-типу і металу аналогічна розглянутому прикладу з напівпровідником n-типу і металу. Роль зовнішньої напруги – регулювання висоти потенційного бар'єру та напруженості електричного поля в області просторового заряду напівпровідника.

На малюнку вище представлені зонні діаграми різних етапів формування бар'єру Шоттка. У разі рівноваги у сфері контакту струми термоелектронної емісії вирівнялися, внаслідок ефекту поля виник потенційний бар'єр, висота якого дорівнює різниці термодинамічних робіт виходу: φк = ФМе - Фп/п.

Очевидно, вольт-амперна характеристика бар'єру Шоттки виходить несиметричною. У прямому напрямку струм росте по експоненті разом із зростанням напруги, що прикладається. У зворотному напрямку струм не залежить від напруги. В обох випадках струм обумовлений електронами як основні носії заряду.

Діоди Шоттки тому відрізняються швидкодією, адже у них виключені дифузні та рекомбінаційні процеси, що потребують додаткового часу. Зі зміною числа носіїв пов'язана залежність струму від напруги, бо в процесі перенесення заряду беруть участь ці носії. Зовнішня напруга змінює кількість електронів, здатних перейти з одного боку бар'єру Шоттки в інший бік.

Внаслідок технології виготовлення і на основі описаного принципу дії - діоди Шоттки мають мале падіння напруги в прямому напрямку, значно менше ніж у традиційних p-n-діодів.

Тут навіть малий початковий струм через контактну область призводить до виділення тепла, яке сприяє появі додаткових носіїв струму. У цьому відсутня інжекція неосновних носіїв заряду.

У діодів Шоттки відсутня дифузна ємність, оскільки немає неосновних носіїв, і як наслідок - швидкодія досить висока в порівнянні з напівпровідниковими діодами. Виходить подібність до різкого несиметричного p-n-переходу.

Таким чином, насамперед діоди Шоттки – це НВЧ-діоди різного призначення: детекторні, змішувальні, лавинно-прогонові, параметричні, імпульсні, помножувальні. Діоди Шоттки можна застосовувати як приймачі випромінювання, тензодатчики, детектори ядерного випромінювання, модульатори світла, і нарешті - випрямлячі високочастотного струму.

Позначення діода Шоттки на схемах

Діоди Шоттки сьогодні

На сьогоднішній день діоди Шоттки поширені дуже широко в електронних пристроях. На схемах вони зображуються інакше, ніж звичайні діоди. Часто можна зустріти здвоєні випрямні діоди Шоттки, виконані в трививідному корпусі властивим силовим ключам. Такі здвоєні конструкції містять усередині два діоди Шоттки, об'єднані катодами або анодами, частіше - катодами.

Діоди в збиранні мають дуже близькі параметри, оскільки кожна така збирання виготовляється єдиним технологічним циклом, і в результаті їх робочий температурний режим однаковий, відповідно, вище і надійність. Пряме падіння напруги 0,2 - 0,4 вольта поряд з високою швидкодією (одиниці наносекунд) - безперечні переваги діодів Шоттки перед p-n-побратимами.

Особливість бар'єру Шоттки в діодах, стосовно малого падіння напруги, проявляється при прикладених напругах до 60 вольт, хоча швидкодія залишається непохитною. Сьогодні діоди Шоттки типу 25CTQ045 (на напругу до 45 вольт, на струм до 30 ампер для кожного з пари діодів у складання) можна зустріти в багатьох імпульсних джерелах живлення, де вони служать як силові випрямлячі для струмів частотою до кількох сотень кілогерців.

Не можна не торкнутися теми недоліків діодів Шоттки, вони звичайно є, і їх два. По-перше, короткочасне перевищення критичної напруги миттєво виведе діод із ладу. По-друге, температура сильно впливає на максимальний зворотний струм. За дуже високої температури переходу діод просто проб'є навіть під час роботи під номінальною напругою.

Жоден радіоаматор не обходиться без діодів Шоттки у своїй практиці. Тут можна відзначити найбільш популярні діоди: 1N5817, 1N5818, 1N5819, 1N5822, SK12, SK13, SK14. Ці діоди є як у вивідному виконанні, так і SMD. Головне, за що радіоаматори їх так цінують – висока швидкодія та мале падіння напруги на переході – максимум 0,55 вольт – при невисокій ціні даних компонентів.

Рідкісна друкована плата обходиться без діодів Шоттки в тому чи іншому призначенні. Десь діод Шоттки служить як малопотужний випрямляч для ланцюга зворотного зв'язку, десь - як стабілізатор напруги на рівні 0,3 - 0,4 вольт, а десь є детектором.

У наведеній таблиці можна бачити параметри найбільш поширених сьогодні малопотужних діодів Шоттки.

Сторінка 1 з 3

Як показує поточна статистика відмов сучасних системних блоків живлення, найбільше несправностей виникає у вторинних ланцюгах джерел живлення. Відмови силових транзисторних ключів (найбільш типова несправність блоків живлення попередніх поколінь) на сьогоднішній час трапляються вкрай рідко, що є показником успіхів, які були досягнуті за минуле п'ятиріччя виробниками силової напівпровідникової електроніки. Одним із найбільш проблематичних вузлів сучасних блоків живлення стають вторинні випрямлячі на діодах Шоттки, що зумовлено великими значеннями вихідних струмів блоку живлення. Саме висока частота відмов діодів Шоттки стала основою появи цієї публікації на сторінках нашого журналу.

Діод Шоттки (названий на честь німецького фізика Baльтера Шоттки) – напівпровідниковий діод із малим падінням напруги при прямому включенні. Діоди Шоттки використовують перехід метал-напівпровідник як бар'єр Шоттки (замість p-n переходу, як у звичайних діодів). Допустима зворотна напруга діодів Шоттки, що промислово випускаються, обмежена 250 В (MBR40250 і аналоги), на практиці більшість діодів Шоттки застосовується в низьковольтних ланцюгах при зворотній напрузі порядку одиниць і декількох десятків Вольт.

Переваги діодів Шоттки

У той час як звичайні кремнієві діоди мають пряме падіння напруги близько 0.6 - 0.7 В, застосування діодів Шоттки дозволяє знизити це значення до 0.2 - 0.4 В. Настільки мале пряме падіння напруги властиве тільки діодам Шоттки з максимальною зворотною напругою близько десятків вольт. При великій зворотній напругі, пряме падіння стає порівнянним з аналогічним параметром кремнієвих діодів, що обмежує застосування діодів Шоттки низьковольтними ланцюгами. Наприклад, для силового діода Шоттки 30Q150 з максимально можливою зворотною напругою (150 В) при прямому струмі 15 А падіння напруга нормується на рівні від 0.75 (T = 125°C) до 1.07 (T = −55°C).

Бар'єр Шоттки також має меншу електричну ємність переходу, що дає змогу помітно підвищити робочу частоту діода. Ця властивість використовується в інтегральних мікросхемах, де діодами Шоттка шунтуються переходи транзисторів логічних елементів. У силовій електроніці мала ємність переходу (тобто короткий час відновлення) дозволяє будувати випрямлячі, що працюють на частотах сотні кГц і вище. Наприклад, діод MBR4015 (15, 40 А), оптимізований під високочастотне випрямлення, нормований для роботи при dV/dt до 1000 В/мс.

Завдяки кращим часовим характеристикам і малим ємностям переходу, випрямлячі на діодах Шоттки відрізняються від традиційних діодних випрямлячів зниженим рівнем перешкод, що робить їх найкращими для застосування в імпульсних блоках живлення аналогової та цифрової апаратури.

Недоліки діодів Шоттки

По-перше, при короткочасному перевищенні максимальної зворотної напруги, діод Шоттки незворотно виходить з ладу, на відміну від кремнієвих діодів, які переходять в режим зворотного пробою, і за умови неперевищення максимальної потужності, що розсіюється на діоді, після падіння напруги діод повністю відновлює свої властивості.

По-друге, діоди Шоттки характеризуються підвищеними (щодо звичайних кремнієвих діодів) зворотними струмами, що зростають із зростанням температури кристала. Для вищезазначеного 30Q150 зворотний струм при максимальній зворотній напрузі змінюється від 0.12 мА за +25°C до 6.0 мА за +125°C. У низьковольтних діодів в корпусах ТО-220 зворотний струм може перевищувати величину сотні міліампер (MBR4015 - до 600 мА при +125°C). За незадовільних умов тепловідведення позитивний зворотний зв'язок по теплу в діоді Шоттки призводить до його катастрофічного перегріву.

Вольт-амперна характеристика бар'єру Шоттки (рис. 1) має яскраво виражений несиметричний вигляд. У сфері прямих зміщень струм експоненційно зростає зі збільшенням прикладеної напруги. В області зворотних зсувів струм від напруги не залежить. В обох випадках, при прямому та зворотному зміщенні, струм у бар'єрі Шоттки обумовлений основними носіями заряду – електронами.

З цієї причини діоди на основі бар'єру Шоттки є швидкодіючими приладами, оскільки в них відсутні рекомбінаційні та дифузійні процеси. Несиметричність вольт-амперної характеристики бар'єру Шоттка є типовою для бар'єрних структур. Залежність струму від напруги у таких структурах обумовлена ​​зміною кількості носіїв, що у процесах зарядопереноса. Роль зовнішньої напруги полягає у зміні числа електронів, що переходять з однієї частини бар'єрної структури до іншої.

Діоди Шоттки в блоках живлення

У системних блоках живлення діоди Шоттки використовуються для випрямлення струму каналів +3.3В і +5В, а, як відомо, величина вихідних струмів цих каналів становить десятки ампер, що призводить до необхідності дуже серйозно ставитися до питань швидкодії випрямлячів і зниження їх енергетичних втрат. Вирішення цих питань здатне значно збільшити ККД джерел живлення та підвищити надійність роботи силових транзисторів первинної частини блоку живлення.

Отже, для зменшення динамічних комутаційних втрат і усунення режиму короткого замикання при перемиканні, в сильноточних каналах (+3.3В і +5В), де ці втрати найбільш значні, як випрямні елементи використовуються діоди Шоттки. Застосування діодів Шоттки у цих каналах обумовлено такими міркуваннями:

1) Діод Шоттки є практично безінерційним приладом з дуже малим часом відновлення зворотного опору, що призводить до зменшення зворотного вторинного струму і зменшення кидка струму через колектори силових транзисторів первинної частини в момент перемикання діода. Це значною мірою знижує навантаження на силові транзистори, і, як наслідок, збільшує надійність блоку живлення.

2) Пряме падіння напруги на діоді Шоки також дуже мало, що при величині струму 15-30 А забезпечує значний виграш у ККД.

Так як у сучасних блоках живлення дуже потужним стає і канал напруги +12В, то застосування діодів Шоттки в цьому каналі також дало б значний енергетичний ефект, проте їх застосування в каналі +12В є недоцільним. Це пов'язано з тим, що при зворотній напрузі понад 50В (а в каналі +12В зворотна напруга може досягати величини і 60В) діоди Шоттки починають погано перемикатися (занадто довго і при цьому виникають значні зворотні струми витоку), що призводить до втрати всіх переваг їх застосування. Тому в каналі +12В використовуються швидкодіючі кремнієві імпульсні діоди. Хоча промисловістю зараз випускаються діоди Шоттки і з великою зворотною напругою, але їх використання в блоках живлення вважається недоцільним з різних причин, зокрема й економічного плану. Але в будь-яких правилах є винятки, тому в окремих блоках живлення можна зустріти діодні зборки Шоттки та в каналах +12В.

У сучасних системних блоках живлення комп'ютерів діоди Шоттки є, як правило, діодними зборками з двох діодів (діодні напівмости), що однозначно підвищує технологічність і компактність блоків живлення, а також покращує умови охолодження діодів. Використання окремих діодів (рис. 2), а не діодних складання, є зараз показником низькоякісного блоку живлення.

Діодні зборки випускається, переважно, у трьох типах корпусів (рис. 3):

TO-220 (менш потужні збирання з робочими струмами до 20 А, іноді до 25-30А);

TO-247 (більш потужні зборки з робочими струмами 30 – 40 А);

TO-3P (потужні зборки).

Електрична схема та цоколівка діодного складання Шоттки представлені на (рис. 4).

Електричні характеристики діодних збірок, що найчастіше використовуються в сучасних системних блоках живлення представлені в табл. 1.

Взаємозамінність діодних складання визначається, виходячи з їх характеристик. Природно, що при неможливості використовувати діодну збірку з такими ж характеристиками, краще проводити заміну на прилад з великими значеннями струму і напруги. А якщо ні, то гарантувати стабільну роботу блоку живлення буде неможливо. Відомі випадки, коли виробники застосовують у своїх блоках живлення діодні зборки зі значним запасом по потужності (хоча частіше доводиться спостерігати ситуацію, якраз зворотну), і при ремонті можна встановити прилад з меншими значеннями струму або напруги. Однак при такій заміні необхідно ретельно проаналізувати характеристики блоку живлення та його навантаження, і вся відповідальність за наслідки такого доопрацювання, природно, лягає на плечі фахівця, який проводить ремонт.

Виявлення несправностей діодів Шоттки

Як зазначалося, несправність діодів Шоттки є однією з основних проблем сучасних блоків живлення. То за якими ж попередніми ознаками можна визначити їх несправність? Таких ознак є кілька.

По-перше, при пробоях та витоках вторинних випрямляючих діодів, як правило, спрацьовує захист, і блок живлення не запускається. Це може виявлятися по-різному:

1) При включенні живлення вентилятор «смикається», тобто робить кілька обертів і зупиняється; після цього вихідні напруги повністю відсутні, тобто джерело живлення блокується.

2) Після включення блоку живлення вентилятор «смикається» постійно, на виходах блоку живлення можна спостерігати пульсації напруги, тобто захист спрацьовує періодично, але блок живлення при цьому не повністю блокується.

3) Ознакою несправності діодів Шоттки є надзвичайно сильне розігрів вторинного радіатора, на якому вони встановлені.

4) Ознакою витоку діодів Шоттки може бути мимовільне вимкнення блоку живлення, а значить і комп'ютера, при збільшенні навантаження (наприклад, при запуску програм, що забезпечують 100% завантаження процесора), а також неможливість запустити комп'ютер після «апгрейду», хоча потужність блоку живлення є достатньою.

Крім того, необхідно усвідомлювати, що в блоках живлення з поганою і непродуманою схемотехнікою, витоку випрямних діодів призводять до перевантажень первинного ланцюга і до сплесків струму через силові транзистори, що може стати причиною їхньої відмови. Таким чином, професійний підхід до ремонту блоків живлення диктує обов'язкову перевірку вторинних випрямляючих діодів при кожній заміні силових транзисторів-ключів первинної частини блоку живлення.

Діагностика діодів Шоттки

Перевірка і точна діагностика діодів Шоттки, на практиці, є досить непростою справою, тому що багато тут визначається типом вимірювального приладу, що використовується, і досвідом подібних вимірювань, хоча визначити звичайний пробій одного або двох діодів діодної збірки Шоттки не складає особливих труднощів. Для цього необхідно випаяти діодне складання та перевірити тестером обидва діоди згідно схеми на рис. 5. При подібній діагностиці тестера необхідно встановити в режим перевірки діодів. Несправний діод в обох напрямках покаже однаковий опір (як правило, дуже мале, тобто покаже коротке замикання), що вказує на його непридатність для подальшого використання. Однак явні пробої діодних складання в практиці зустрічаються дуже і дуже рідко.

Мал. 5

В основному ж, доводиться мати справу з витоками (причому найчастіше з тепловими витоками) діодів Шоттки. А ось витоку, виявити в такий спосіб неможливо. «Діод, що втікає» при перевірках тестером в режимі «діод» є в переважній більшості випадків повністю справним. Гарантовану точність діагностики, на наш погляд, дозволяє дати тільки такий метод, як заміна діода на справний аналогічний прилад.

Але все-таки виявити «підозрілий» діод можна спробувати за допомогою методики, яка полягає у вимірі опору його зворотного переходу. Для цього користуватимемося не режимом перевірки діодів, а звичайним омметром.

Увага! При використанні цієї методики слід пам'ятати, що різні тестери можуть давати свідчення, що пояснюється різницею самих тестерів.

Отже, встановлюємо межу вимірювань на значення та вимірюємо зворотний опір діода (рис. 6). Як показує практика, справні діоди на цій межі вимірювань повинні показувати нескінченно великий опір.

Якщо ж при вимірі виявляється деякий, як правило, невеликий опір (2-10 КОм), то такий діод можна вважати «дуже підозрілим» і його краще замінити або хоча б перевірити методом заміни. Якщо ж проводити перевірку на межі вимірювань, то навіть справні діоди можуть показувати у зворотному напрямку дуже невеликий опір (одиниці та десятки ком), тому і рекомендується використовувати межу. Природно, що на більших межах вимірів (2 Мом, 20 Мом і т. д.) навіть абсолютно справний діод виявляється повністю відкритим, тому що його p-n переходу прикладається занадто висока (для діодів Шоттка) зворотна напруга. На межі можна проводити перевірку порівняльним методом, тобто брати гарантовано-справний діод, вимірювати його зворотний опір і порівнювати з опором діода, що перевіряється. Значні відмінності у цих вимірах будуть вказувати на необхідність заміни діодного складання.

Іноді зустрічаються ситуації, коли виходить з ладу лише один із діодів складання. У цьому випадку несправність легко виявляється методом порівняння зворотного опору двох діодів однієї збірки. Діоди одного складання повинні мати однаковий опір.

Запропоновану методику можна доповнити ще й перевіркою на термічну стійкість. Суть цієї перевірки ось у чому. У той момент часу, коли перевіряється опір зворотного переходу на межі вимірювань (див. попередній абзац), необхідно торкнутися розігрітим паяльником контактів діодного складання, забезпечуючи тим самим прогрівання її кристала. Несправне діодне складання практично миттєво починає «плисти», тобто її зворотний опір починає дуже швидко зменшуватися, тоді як справне діодне складання досить довго утримує зворотний опір на нескінченно великому значенні. Ця перевірка дуже важлива, тому що при роботі діодна збірка сильно нагрівається (не дарма її розміщують на радіаторі) і внаслідок нагріву змінює свої характеристики. Розглянута методика забезпечує перевірку стійкості показників діодів Шоттки до температурних коливань, адже підвищення температури корпусу до 100 або 125°C підвищує значення зворотного струму витоку в сто разів (див. дані табл. 1).

Ось так можна спробувати перевірити діод Шоттки, проте запропонованими методиками не варто зловживати, тобто не слід проводити перевірки на занадто великій межі вимірювань опору і занадто сильно розігрівати діод, тому що теоретично все це може призвести до пошкодження діода.

Крім того, через можливість відмови діодів Шоттки під дією температури, необхідно суворо дотримуватися всіх рекомендованих умов паяння (температурний режим і час паяння). Хоча треба віддати належне виробникам діодів, оскільки багато хто з них домігся того, що монтаж збірок можна здійснювати за високої температури 250 °C протягом 10 секунд.

Сьогодні тема нашого огляду – діод Шоттки. Тема пізнавальна і надрукована спеціально для радіоаматорів-початківців. У сучасних радіосхемах дуже часто зустрічається термін - Діод "Шоттки", так давайте дізнаємося, що ж він із себе уявляє. Діод шоттки - це напівпровідниковий діод, виконаний на основі контакту метал-напівпровідник. Названо на честь Вальтера Шоттки. Схематичне зображення діода шоттки схоже на звичайний діод із деякими незначними відмінностями.

Замість п-н переходу, в діодах шоттки як бар'єр використовують метал - напівпровідник, в області цього переходу виникає потенційний бар'єр - бар'єр шоттки, зміна висоти якого призводить до зміни протікання струму через прилад. Найголовніша особливість діодів Шоттки – це низький рівень падіння прямої напруги після переходу, відсутність заряду зворотного відновлення. На основі бар'єру Шоттки виготовляють зокрема швидкодіючі та ультрашвидкі діоди, вони служать головним чином як НВЧ діоди різного призначення.

Структура діода: 1 – напівпровідникова підкладка; 2 – епітаксійна плівка; 3 – контакт метал – напівпровідник; 4 – металева плівка; 5 – зовнішній контакт.

Такий діод дозволяє отримувати потрібну висоту потенційного бар'єру за допомогою вибору потрібного металу, дуже низький рівень високочастотних шумів, що дає можливість застосувати діод Шоттки в імпульсних блоках живлення та в цифрових апаратурах. Діоди Шоттки застосовують також як приймачі випромінювання, модулятор світла, що знайшли широке застосування в сонячних батареях. Серед недоліків даних типів діода варто відзначити чутливість до зворотних значень струму і напруги, через що діод може перегрітися і вийти з ладу.

Працює в температурному діапазоні від - 65 до плюс 160 градусів за цельсієм, допустима зворотна напруга промислових діодів Шоттки обмежена 250 вольт. Така деталь сьогодні стала незамінним напівпровідниковим приладом. Діоди Шоттки також випускаються у SMD корпусах. Найчастіше вони зустрічаються у скляному, пластмасовому та металевому корпусі. Автор – АКА.

Діод Шоттки - це напівпровідниковий прилад (діод), реалізований за рахунок контакту метал-напівпровідник. Своє ім'я отримав на честь німецького фізика Вальтера Шоттка.

Особливості діодів Шоттки

У 1938 р. вченим було створено основу теорії цих напівпровідникових приладів. Замість p-n переходу в таких діодах як бар'єр застосований метал-напівпровідник. Область напівпровідникового матеріалу поєднана основними носіями. У місці контакту починає формуватися область заряду іонізованих акцепторів. В результаті в районі переходу виникає потенційний бар'єр, який одержав назву бар'єру Шоттки. Зміна його рівня призводить до зміни значення струму, що протікає через діод Шоттки. Головною особливістю таких напівпровідникових приладів вважається низький рівень зниження прямої напруги після p-n переходу, а також відсутність рівня заряду зворотного відновлення.

Діоди Шоттки працюють в діапазоні температур від мінус 65 0 до плюс 160 0 за Цельсієм, значення допустимої зворотної напруги діодів, що випускаються в промисловості, обмежено 250 В. Однак широке застосування ці прилади отримали в промисловій електроніці в низьковольтних ланцюгах, зворотне напруга яких обмежено межею до десятків . Діод Шоттки дозволяє набувати необхідного значення потенційного бар'єру шляхом підбору потрібного металу. Досить низький рівень високочастотного шуму дозволяє використовувати такі діоди в імпульсних блоках живлення, в цифровій апаратурі, як приймачі випромінювання, модулятори світла, в трансформаторних блоках аналогової апаратури. Вони знайшли широке застосування під час конструювання сонячних батарей. Принцип бар'єру Шоттки використовують при проектуванні та виготовленні швидкодіючих НВЧ-діодів. Діод Шоттки конструктивно виконаний у скляному, пластмасовому та металевому корпусах. Також ці прилади випускаються у SMD-корпусах.

Гідності й недоліки

Їх гідністю, на відміну кремнієвих діодів, є досить низьке падіння напруги (до 0,2-0,4 вольт). Таке мале значення падіння характерне виключно для діодів Шоттка. Бар'єр Шоттки теж має менше значення електричної ємності переходу, це дозволяє помітно підвищувати робочу частоту приладу. Також ці пристрої характеризуються зниженим значенням рівня перешкод. Діод Шоттки має й низку недоліків. Головним є висока чутливість до короткочасних стрибків зворотного струму та напруги, внаслідок чого відбувається коротке замикання, а діод перегорає. Також діоди такого типу характеризуються збільшенням значення зворотного струму у разі підвищення температури кристала.

За потужністю ці напівпровідникові прилади можна розбити на три групи: малопотужні (прохідний струм їх не перевищує 3-5 ампер), середньої потужності (до 10 ампер) та потужні (струм сягає 60 ампер). Потужні діоди Шоттки використовуються для роботи в приладах для випрямлення змінного струму. Вони забезпечують проходження прямого струму, що сягає десятків ампер. При цьому падіння напруги на діоді становить всього 0,5-1 В. Припустиме значення зворотної напруги в діодах Шоттки - 200-500 В.