Schottky diode koriste Schottkyja za blokiranje obrnutog napona na kontaktnoj površini metala ili poluvodiča, tako da struja može provoditi jednosmjerno. Za razliku od tradicionalne diode, struktura Schottkyjevog i PN spoja je vrlo različita. Dioda za brzi oporavak, kao što naziv implicira, je poluvodička dioda koja može brzo vratiti obrnuto vrijeme. Ovaj rad će predstaviti razlike između Schottky diode i diode za brzi oporavak s aspekta strukture i radnih karakteristika.
Schottky dioda
To je dioda "metalnog poluvodičkog spoja" sa Schottkyjevim karakteristikama. Njegov početni startni napon je nizak. Osim od volframa, metalni sloj može biti izrađen i od zlata, molibdena, nikla, titana i drugih materijala. Poluvodički materijal je silicij ili galijev arsenid. Ova vrsta uređaja je vodljiva za većinu nositelja, tako da je njegova reverzna struja zasićenja mnogo veća od struje PN spoja koji je vodljiv za nekoliko nositelja. Budući da je učinak pohranjivanja manjinskih nositelja u Schottky diodi vrlo malen, njezin je frekvencijski odziv ograničen samo RC vremenskom konstantom, tako da je idealan uređaj za visoke frekvencije i brzo prebacivanje. Njegova radna frekvencija može doseći 100 GHz. Osim toga, MIS (metalni izolator poluvodič) Schottky diode mogu se koristiti za izradu solarnih ćelija ili dioda koje emitiraju svjetlost.
Strukturni princip
Ukratko, strukturni princip Schottkyjevog ispravljača uvelike se razlikuje od onog PN spojnog ispravljača. PN spojni ispravljač obično se naziva Junction Rectifier, dok se metalni polucijevni ispravljač naziva Schottkyjev ispravljač. Posljednjih godina razvijene su i aluminijske silicijske Schottky diode proizvedene silicijskom planarnom tehnologijom, koja ne samo da štedi plemenite metale, uvelike smanjuje troškove, već i poboljšava konzistentnost parametara.
Schottkyjev ispravljač koristi samo jedan nositelj (elektron) za prijenos naboja i nema nakupljanja viška manjinskih nositelja izvan potencijalne barijere. Stoga nema problema sa skladištenjem napunjenosti (qrr → 0), a značajke prebacivanja su značajno poboljšane. Obrnuto vrijeme oporavka može se skratiti na manje od 10 ns. Međutim, njegova povratna vrijednost otpornog napona je relativno niska, općenito ne više od 100 V. Stoga je pogodan za rad pod niskim naponom i visokom strujom. Učinkovitost ispravljačkog (ili slobodnog) kruga niskog napona i velike struje može se poboljšati korištenjem karakteristika pada niskog napona.
Dioda za brzi oporavak
Diode za brzi oporavak odnose se na diode s kratkim obrnutim vremenom oporavka (ispod 5us). Pritom se usvajaju mjere dopinga zlatom. Neke od struktura prihvaćaju strukturu PN spoja, a neke usvajaju poboljšanu strukturu pinova. Njegov pad napona prema naprijed veći je nego kod običnih dioda (1-2v), a otpornost na povratni napon je uglavnom ispod 1200V. Što se tiče performansi, može se podijeliti na dvije razine: brzi oporavak i ultra brzi oporavak. Obrnuto vrijeme oporavka prvog je stotine nanosekundi ili dulje, dok je drugo manje od 100 nanosekundi.
Schottky dioda je dioda koja se temelji na potencijalnoj barijeri koju stvara kontakt između metala i poluvodiča. Skraćeno se naziva Schottky dioda. Ima smanjenje napona prema naprijed ({{0}}.4-1.0v), vrijeme oporavka unazad (0-10 nanosekundi), veliku povratnu struju curenja i nizak otporni napon, općenito niži od 150V. Uglavnom se koristi u niskonaponskim prilikama.
Schottky diode i diode za brzi oporavak obično se koriste u sklopnim izvorima napajanja. Razlika je u tome što je vrijeme oporavka prvog oko 100 puta kraće od onog drugog, a obrnuto vrijeme oporavka prvog je oko nekoliko nanosekundi. Prvi ima prednosti niske potrošnje energije, velike struje i ultra velike brzine.
U proizvodnom procesu diode za brzi oporavak koriste se dopiranje zlatom, jednostavna difuzija i drugi postupci koji mogu postići veliku brzinu prebacivanja i visok otporni napon. Trenutačno se diode za brzi oporavak uglavnom koriste kao ispravljački elementi u inverterskom napajanju.
Obrnuto vrijeme oporavka
Što je obrnuto vrijeme oporavka? Kada napon vanjske diode prijeđe iz smjera naprijed u smjer nazad, struja koja teče kroz uređaj ne može se prijelazno pretvoriti iz struje naprijed u struju unatrag. U to vrijeme, manjinski nositelji (rupe) ubrizgani u smjeru naprijed ekstrahiraju se jakim električnim poljem područja prostornog naboja. Budući da je gustoća ovih rupa veća od uravnotežene gustoće rupa u baznom području, reverzna struja mnogo veća od reverzne struje curenja će se generirati u momentu reverzne prednapone, to jest, reverzna struja oporavka IRM. U isto vrijeme, pojačanje procesa koincidencije također ubrzava smanjenje gustoće ovih dodatnih nositelja. Sve dok dodatni nosioci nakupljeni u baznom području potpuno ne nestanu, reverzna struja se smanjuje i stabilizira na reverznu struju curenja. Vrijeme potrebno za cijeli proces je obrnuto vrijeme oporavka.
Obrnuto vrijeme oporavka TRR definira se kao vremenski interval tijekom kojeg struja prolazi kroz nultu točku iz smjera naprijed do specificirane niske vrijednosti. To je važan tehnički pokazatelj za mjerenje performansi visokofrekventnih slobodnih i ispravljačkih uređaja.
Karakteristike strukture dioda s brzim i ultra brzim povratom
Unutarnja struktura diode za brzi oporavak razlikuje se od one obične diode. Dodaje baznu regiju I između silicijskih materijala p-tipa i n-tipa kako bi se formirao pin silicijski čip. Budući da je bazno područje vrlo tanko, a reverzni povratni naboj vrlo mali, ne samo da je TRR vrijednost znatno smanjena, već je i prolazni pad napona prema naprijed, tako da cijev može izdržati visoki reverzni radni napon. Obrnuto vrijeme oporavka diode za brzi oporavak općenito je nekoliko stotina nanosekundi, pad napona naprijed je oko 0.6V, struja naprijed je nekoliko ampera do nekoliko tisuća ampera, a obrnuti vršni napon može doseći nekoliko stotina do nekoliko tisuća volti. Obrnuti naboj diode za oporavak ultrabrze diode dodatno je smanjen, čineći njezin TRR niskim na nekoliko desetaka nanosekundi.
Većina dioda za brzi oporavak i ultra brzi oporavak ispod 20 A u obliku je TO-220 paketa. Iz perspektive unutarnje strukture, može se podijeliti na jednostruku cijev i suprotnu cijev (poznatu i kao dvostruka cijev). Postoje dvije diode za brzi oporavak unutar para cijevi. Prema različitim metodama spajanja dviju dioda, postoje dvije vrste zajedničke katode i cijevi i zajedničke anode i cijevi. Diode za brzi oporavak s desecima AMP-ova općenito su pakirane u -3p metalno kućište. Cijevi većeg kapaciteta (nekoliko stotina a do nekoliko tisuća a) pakiraju se u obliku vijaka ili ploča.
metoda ispitivanja
Metoda rutinskog ispitivanja
U amaterskim uvjetima, multimetar može otkriti jednosmjernu vodljivost dioda za brzi oporavak i ultra brzi oporavak, kao i postoje li unutar kruga otvoreni krug ili kvarovi kratkog spoja, te može mjeriti pad napona vodljivosti prema naprijed. Ako je opremljen meggerom, može mjeriti i reverzni probojni napon.
Primjer: izmjerite ultrabrzu diodu za oporavak, a njeni glavni parametri su: TRR=35ns, if=5a, IFSM=50a, VRM=700V. Okrenite multimetar na R × U brzini 1, očitani otpor prema naprijed je 6,4l, n=19,5l. Obrnuti otpor je beskonačan. Nadalje, dobiva se VF=0.03V/ × 19.5=0.585V. Dokaži da je lula dobra.
stvari koje zahtijevaju pozornost:
Neke jednostruke cijevi imaju ukupno tri igle, a srednja igla je prazna igla, koja se obično odreže pri izlasku iz tvornice, ali neke se ne odrežu;
Ako je jedna od cijevi oštećena, može se koristiti kao jedna cijev;
R se mora koristiti pri mjerenju pada tlaka × 1. stupanj prijenosa. Ako se koristi R × Kod prijenosa od 1K, jer je ispitna struja premala, što je daleko niže od normalne radne struje cijevi, izmjerena vrijednost VF bit će znatno niža. U gornjem primjeru, ako je R odabrano × Mjereno pri brzini prijenosa od 1K, prednji otpor je jednak 2,2k, au ovom trenutku, n=9 mreža. Izračunata VF vrijednost je samo 0.27v, što je daleko niže od normalne vrijednosti (0.6V);
Vrijeme oporavka diode za brzi oporavak je 200-500ns;
Vrijeme oporavka ultrabrze diode je 30-100ns;
Vrijeme oporavka Schottky diode je oko 10 ns;
Štoviše, njihov prednji napon je također različit. Schottky < brz oporavak < visoka učinkovitost.
