Schottkyho diódy používajú Schottkyho na blokovanie spätného napätia na kovovom alebo polovodičovom kontaktnom povrchu, takže prúd môže viesť jednosmerne. Na rozdiel od tradičnej diódy je štruktúra Schottkyho a PN prechodu veľmi odlišná. Rýchla obnovovacia dióda, ako už názov napovedá, je polovodičová dióda, ktorá dokáže rýchlo obnoviť spätný čas. Tento článok predstaví rozdiely medzi Schottkyho diódou a diódou s rýchlou obnovou z hľadiska štruktúry a výkonnostných charakteristík.
Schottkyho dióda
Ide o diódu "kovového polovodičového prechodu" so Schottkyho charakteristikou. Jeho predné štartovacie napätie je nízke. Kovová vrstva môže byť okrem volfrámu vyrobená aj zo zlata, molybdénu, niklu, titánu a iných materiálov. Polovodičovým materiálom je kremík alebo arzenid gália. Tento druh zariadenia je vodivý väčšinou nosičov, takže jeho spätný saturačný prúd je oveľa väčší ako prúd PN prechodu, ktorý vedie niekoľko nosičov. Pretože akumulačný efekt minoritných nosičov v Schottkyho dióde je veľmi malý, jej frekvenčná odozva je obmedzená iba časovou konštantou RC, takže ide o ideálne zariadenie pre vysokofrekvenčné a rýchle spínanie. Jeho pracovná frekvencia môže dosiahnuť 100 GHz. Navyše MIS (metal insulator semiconductor) Schottkyho diódy možno použiť na výrobu solárnych článkov alebo svetelných diód.
Štrukturálny princíp
Stručne povedané, konštrukčný princíp Schottkyho usmerňovača je veľmi odlišný od princípu PN Junction Usmerňovača. PN prechodový usmerňovač sa zvyčajne nazýva Junction Rectifier, zatiaľ čo kovový polotrubkový usmerňovač sa nazýva Schottkyho usmerňovač. V posledných rokoch boli vyvinuté aj Aluminium Silicon Schottkyho diódy vyrábané kremíkovou planárnou technológiou, ktorá nielenže šetrí drahé kovy, výrazne znižuje náklady, ale zlepšuje aj konzistentnosť parametrov.
Schottkyho usmerňovač využíva iba jeden nosič (elektrón) na transport náboja a nedochádza k akumulácii nadbytočných menšinových nosičov mimo potenciálnej bariéry. Preto nie je problém s ukladaním nabitia (qrr → 0) a prepínacie charakteristiky sú výrazne vylepšené. Čas spätného zotavenia možno skrátiť na menej ako 10 ns. Hodnota jeho spätného výdržného napätia je však relatívne nízka, zvyčajne nie viac ako 100 V. Preto je vhodné pracovať pod nízkym napätím a vysokým prúdom. Účinnosť nízkonapäťového a veľkého prúdu usmerňujúceho (alebo voľnobežného) obvodu možno zlepšiť použitím charakteristík poklesu nízkeho napätia.
Rýchla obnovovacia dióda
Diódy rýchlej obnovy označujú diódy s krátkym časom spätnej obnovy (pod 5 us). V tomto procese sa prijímajú opatrenia na doping pre zlato. Niektoré zo štruktúr prijímajú štruktúru PN križovatky a niektoré majú vylepšenú štruktúru kolíkov. Jeho pokles napätia vpred je vyšší ako u bežných diód (1-2v) a odolnosť proti spätnému napätiu je väčšinou pod 1200 V. Z hľadiska výkonu sa dá rozdeliť do dvoch úrovní: rýchle zotavenie a ultra rýchle zotavenie. Čas spätnej obnovy prvého je stovky nanosekúnd alebo viac, zatiaľ čo druhý je menej ako 100 nanosekúnd.
Schottkyho dióda je dióda založená na potenciálovej bariére tvorenej kontaktom medzi kovom a polovodičom. Skrátene sa označuje ako Schottkyho dióda. Má redukciu napätia vpred ({{0}}.4-1.0v), čas spätnej obnovy (0-10 nanosekúnd), veľký spätný zvodový prúd a nízke výdržné napätie, všeobecne nižšie ako 150 V. Používa sa hlavne pri príležitostiach nízkeho napätia.
Schottkyho diódy a diódy rýchlej obnovy sa bežne používajú v spínaných zdrojoch napájania. Rozdiel je v tom, že čas obnovy prvého je asi 100-krát kratší ako čas druhého a čas spätného zotavenia prvého je asi niekoľko nanosekúnd. Prvý z nich má výhody nízkej spotreby energie, vysokého prúdu a ultra vysokej rýchlosti.
Vo výrobnom procese diódy rýchlej obnovy sa používa dopovanie zlata, jednoduchá difúzia a ďalšie procesy, ktoré môžu dosiahnuť vysokú rýchlosť spínania a vysoké výdržné napätie. V súčasnosti sa rýchle obnovovacie diódy používajú hlavne ako usmerňovacie prvky v invertorovom napájaní.
Obrátený čas zotavenia
Čo je reverzný čas obnovy? Keď napätie externej diódy prechádza z priepustného smeru do spätného smeru, prúd pretekajúci zariadením nemôže byť prechodne premenený z priepustného prúdu na spätný prúd. V tomto čase sú minoritné nosiče (otvory) vstrekované v doprednom smere extrahované silným elektrickým poľom oblasti priestorového náboja. Pretože hustota týchto otvorov je vyššia ako vyvážená hustota otvorov základnej oblasti, spätný prúd oveľa väčší ako spätný zvodový prúd bude generovaný v momente spätného predpätia, to znamená spätný obnovovací prúd IRM. Súčasne zvýšenie koincidenčného procesu tiež urýchľuje pokles hustoty týchto dodatočných nosičov. Kým dodatočné nosiče nahromadené v základnej oblasti úplne nezmiznú, spätný prúd klesá a stabilizuje sa na spätný únikový prúd. Čas, ktorý celý proces zaberie, je čas spätnej obnovy.
Čas spätného zotavenia TRR je definovaný ako časový interval, počas ktorého prúd prechádza cez nulový bod z dopredného smeru na špecifikovanú nízku hodnotu. Je to dôležitý technický ukazovateľ na meranie výkonu vysokofrekvenčných voľnobežných a usmerňovacích zariadení.
Štruktúrne charakteristiky diód rýchlej obnovy a ultra rýchlej obnovy
Vnútorná štruktúra diódy s rýchlou obnovou sa líši od štruktúry bežnej diódy. Pridáva základnú oblasť I medzi kremíkové materiály typu p a n, aby sa vytvoril kolíkový kremíkový čip. Pretože základná oblasť je veľmi tenká a spätný regeneračný náboj je veľmi malý, nielenže sa výrazne zníži hodnota TRR, ale zníži sa aj prechodný pokles napätia v smere dopredu, takže trubica môže odolať vysokému spätnému pracovnému napätiu. Čas spätného zotavenia rýchlej obnovovacej diódy je vo všeobecnosti niekoľko stoviek nanosekúnd, pokles napätia vpred je približne 0,6 V, prúd vpred je niekoľko ampérov až niekoľko tisíc ampérov a spätné špičkové napätie môže dosiahnuť niekoľko stoviek až niekoľko tisíc voltov. Reverzný regeneračný náboj ultrarýchlej obnovovacej diódy je ďalej znížený, vďaka čomu je jeho TRR tak nízke, ako niekoľko desiatok nanosekúnd.
Väčšina diód rýchlej a ultrarýchlej obnovy pod 20 A je vo forme balíka TO-220. Z hľadiska vnútornej štruktúry sa dá rozdeliť na jednorúrkové a protiľahlé potrubie (tiež známe ako dvojité potrubie). Vo vnútri páru trubíc sú dve diódy rýchleho obnovenia. Podľa rôznych spôsobov pripojenia dvoch diód existujú dva typy spoločnej katódy k trubici a spoločnej anódy k trubici. Diódy rýchleho obnovenia s desiatkami AMP sú zvyčajne zabalené v-3kovovom puzdre. Rúry s väčšou kapacitou (niekoľko stoviek až niekoľko tisíc a) sú balené ako skrutkové alebo doskové.
testovacia metóda
Bežná testovacia metóda
V amatérskych podmienkach dokáže multimeter zistiť jednosmernú vodivosť diód rýchlej obnovy a ultrarýchlej obnovy, ako aj to, či sú vo vnútri poruchy prerušeného obvodu a skratu, a môže merať pokles napätia v doprednom vedení. Ak je vybavený meggerom, môže merať aj spätné prierazné napätie.
Príklad: zmerajte diódu ultrarýchlej obnovy a jej hlavné parametre sú: TRR=35ns, ak=5a, IFSM=50a, VRM=700V. Otočte multimeter do polohy R × Pri prevodovom stupni 1 je odčítaný odpor vpred 6,4l, n=19,5l. Opačný odpor je nekonečný. Ďalej sa získa VF=0,03V/ × 19.{12}},585V. Dokážte, že fajka je dobrá.
veci vyžadujúce pozornosť:
Niektoré jednotlivé trubice majú celkovo tri kolíky a stredný kolík je prázdny kolík, ktorý sa zvyčajne odreže pri opustení továrne, ale niektoré nie sú odrezané;
Ak je jedna z rúrok poškodená, môže sa použiť ako jedna rúra;
R sa musí použiť pri meraní prietokového poklesu tlaku × 1. prevodový stupeň. Ak sa použije R × Pri prevode 1K, pretože testovací prúd je príliš malý, čo je oveľa nižšie ako normálny pracovný prúd potrubia, nameraná hodnota VF bude výrazne nižšia. Vo vyššie uvedenom príklade, ak je zvolené R × Namerané pri 1K prevodovom stupni, dopredný odpor sa rovná 2,2k a v tomto čase je n=9 mriežky. Vypočítaná hodnota VF je len 0,27v, čo je oveľa menej ako normálna hodnota (0,6V);
Čas obnovy diódy rýchleho obnovenia je 200-500ns;
Čas obnovy ultrarýchlej diódy je 30-100ns;
Doba zotavenia Schottkyho diódy je asi 10 ns;
Navyše ich predné napätie je tiež odlišné. Schottkyho < rýchle zotavenie < vysoká účinnosť.