Schottky dioodid kasutavad Schottkyt metalli või pooljuhtide kontaktpinna pöördpinge blokeerimiseks, nii et vool võib juhtida ühesuunaliselt. Erinevalt traditsioonilisest dioodist on Schottky ja PN-siirde struktuur väga erinev. Kiire taastamise diood, nagu nimigi viitab, on pooljuhtdiood, mis suudab pöördaja kiiresti taastada. Selles artiklis tutvustatakse Schottky dioodi ja kiire taastumisdioodi erinevusi struktuuri ja jõudlusnäitajate aspektidest.
Schottky diood
See on Schottky omadustega "metallist pooljuhtühenduse" diood. Selle käivituspinge on madal. Lisaks volframile võib metallikiht olla valmistatud ka kullast, molübdeenist, niklist, titaanist ja muudest materjalidest. Pooljuhtmaterjaliks on räni või galliumarseniid. Seda tüüpi seadet juhib enamik kandjaid, seega on selle vastupidine küllastusvool palju suurem kui PN-siirde oma, mida juhivad vähesed kandjad. Kuna Schottky dioodi vähemuskandjate salvestusefekt on väga väike, piirab selle sagedusreaktsiooni ainult RC ajakonstant, seega on see ideaalne seade kõrgsageduslikuks ja kiireks ümberlülitamiseks. Selle töösagedus võib ulatuda 100 GHz-ni. Lisaks saab MIS (metal insulator semiconductor) Schottky dioode kasutada päikeseelementide või valgusdioodide valmistamiseks.
Struktuuri põhimõte
Kokkuvõtteks võib öelda, et Schottky alaldi ehituspõhimõte on PN-alaldi omast väga erinev. PN-siirdealaldit nimetatakse tavaliselt Junction Rectifieriks, metallist pooltoru alaldit aga Schottky alaldiks. Viimastel aastatel on välja töötatud ka räni tasapinnalise tehnoloogiaga valmistatud alumiiniumisilicon Schottky dioodid, mis mitte ainult ei säästa väärismetalle, vähendavad oluliselt kulusid, vaid parandavad ka parameetrite ühtsust.
Schottky alaldi kasutab laengu transportimiseks ainult ühte kandjat (elektroni) ja väljaspool potentsiaalset barjääri ei kogune liigseid vähemuskandjaid. Seetõttu pole laadimissalvestusprobleemi (qrr → 0) ja lülitusomadused on oluliselt paranenud. Taastumise aega saab lühendada alla 10 n. Selle vastupidise vastupidavuse pinge väärtus on aga suhteliselt madal, üldiselt mitte üle 100 V. Seetõttu sobib see töötada madala pinge ja suure voolu all. Madalpinge ja suure voolu alaldi (või vabakäigu) ahela efektiivsust saab parandada madalpinge languse omaduste abil.
Kiire taastamise diood
Kiire taastumise dioodid viitavad dioodidele, millel on lühike vastupidine taastumisaeg (alla 5 us). Protsessi käigus võetakse vastu kulla dopingumeetmed. Mõned struktuurid kasutavad PN-ristmiku struktuuri ja mõned täiustatud tihvtide struktuuri. Selle päripinge langus on suurem kui tavalistel dioodidel (1-2v) ja vastupinge taluvus jääb enamasti alla 1200 V. Toimivuse osas võib selle jagada kaheks tasemeks: kiire taastumine ja ülikiire taastumine. Esimese tagasipööratud taastumisaeg on sadu nanosekundeid või pikem, samas kui teise puhul on see alla 100 nanosekundi.
Schottky diood on diood, mis põhineb metalli ja pooljuhi kokkupuutel tekkival potentsiaalbarjääril. Seda nimetatakse lühidalt Schottky dioodiks. Sellel on päripinge vähendamine ({{0}}.4-1,0 V), tagurpidi taastumisaeg (0-10 nanosekundit), suur vastupidine lekkevool ja madal vastupidavuspinge, üldiselt madalam kui 150V. Seda kasutatakse peamiselt madalpinge korral.
Lülitustoiteallikates kasutatakse tavaliselt Schottky dioode ja kiirtaastedioode. Erinevus seisneb selles, et esimese taastumisaeg on umbes 100 korda väiksem kui teise oma ja esimese vastupidine taastumisaeg on umbes mitu nanosekundit. Esimese eeliseks on madal energiatarve, suur vool ja ülikiire kiirus.
Kiire taastumisdioodi tootmisprotsessis kasutatakse kulla dopingut, lihtsat difusiooni ja muid protsesse, mis võivad saavutada suure lülituskiiruse ja kõrge vastupidavuse pinge. Praegu kasutatakse kiirtaastedioode peamiselt inverteri toiteallika alalduselementidena.
Pöörake taastumisaeg
Mis on vastupidine taastumisaeg? Kui välisdioodi pinge siirdub pärisuunast vastupidisesse suunda, ei saa seadet läbivat voolu mööduvalt teisendada pärivoolust tagasivooluks. Sel ajal eraldatakse ettepoole süstitud vähemuskandjad (augud) ruumilaengu piirkonna tugeva elektrivälja abil. Kuna nende aukude tihedus on suurem kui baaspiirkonna tasakaalustatud aukude tihedus, genereeritakse pöördnihkemomendil vastupidisest lekkevoolust palju suurem vastupidine vool, st vastupidine taastumisvool IRM. Samal ajal kiirendab kokkulangevusprotsessi tõhustamine ka nende täiendavate kandjate tiheduse vähenemist. Kuni baaspiirkonda kogunenud lisakandjad täielikult kaovad, väheneb pöördvool ja stabiliseerub vastupidiseks lekkevooluks. Kogu protsessile kuluv aeg on vastupidine taastumisaeg.
Taastumise aeg TRR on defineeritud kui ajavahemik, mille jooksul vool läbib nullpunkti edasisuunast kuni määratud madala väärtuseni. See on oluline tehniline indeks kõrgsageduslike vabakäigu- ja alaldiseadmete jõudluse mõõtmiseks.
Kiire taastumise ja ülikiire taastamise dioodide struktuuriomadused
Kiire taastumisdioodi sisemine struktuur erineb tavalise dioodi omast. See lisab aluspiirkonna I p- ja n-tüüpi ränimaterjalide vahele, et moodustada tihvti räni kiip. Kuna baaspiirkond on väga õhuke ja tagasipööratud taastamise laeng väga väike, ei vähene mitte ainult TRR väärtus, vaid ka mööduv päripinge langus, nii et toru suudab vastu pidada kõrgele vastupidisele tööpingele. Kiire taastumisdioodi tagasipööratud taastumisaeg on tavaliselt mitusada nanosekundit, päripinge langus on umbes 0,6 V, pärivoolu vool on mitu amprit kuni mitu tuhat amprit ja tagasisuunaline tipppinge võib ulatuda mitmesaja kuni mitmesaja amprini. mitu tuhat volti. Ülikiire taastamise dioodi pöördtaastelaeng on veelgi vähenenud, muutes selle TRR-i nii madalaks kui mitukümmend nanosekundit.
Enamik alla 20A kiirtaaste ja ülikiire taastamise dioode on TO-220 paketi kujul. Sisestruktuuri vaatenurgast võib selle jagada ühetoruks ja vastastoruks (tuntud ka kui topelttoru). Torupaari sees on kaks kiirtaastedioodi. Vastavalt kahe dioodi erinevatele ühendusmeetoditele on kahte tüüpi ühised katoodid torudesse ja ühised anoodid torudesse. Kümnete AMP-dega kiire taastamise dioodid on tavaliselt pakitud metallkorpusesse. Suurema mahutavusega torud (mitusada kuni mitu tuhat a) on pakendatud poldi- või plaaditüüpi.
testimis viis
Rutiinne katsemeetod
Amatöörtingimustes suudab multimeeter tuvastada kiire taastumise ja ülikiire taastamise dioodide ühesuunalise juhtivuse, samuti selle, kas sees on avatud vooluahela ja lühise rikkeid, ning mõõta edasijuhtivuse pingelangust. Kui see on varustatud meggeriga, saab see mõõta ka tagasilöögipinget.
Näide: mõõtke ülikiire taastamise dioodi ja selle peamised parameetrid on: TRR=35ns, if=5a, IFSM=50a, VRM=700V. Keerake multimeeter asendisse R × 1. käigul on lugemistakistus 6,4 l, n=19,5 l. Pöördtakistus on lõpmatu. Lisaks saadakse VF=0.03V/ × 19.5=0.585V. Tõesta, et toru on hea.
tähelepanu vajavad asjad:
Mõnel üksikul torul on kokku kolm tihvti ja keskmine tihvt on tühi tihvt, mis tavaliselt lõigatakse tehasest lahkudes ära, kuid mõnda ei lõigata;
Kui üks torudest on kahjustatud, saab seda kasutada ühe toruna;
Läbiva rõhulanguse × 1. käigu mõõtmisel tuleb kasutada väärtust R. Kui kasutatakse R × 1K käigul, kuna katsevool on liiga väike, mis on palju väiksem kui toru tavaline töövool, on mõõdetud VF väärtus oluliselt madalam. Kui ülaltoodud näites on valitud R × Mõõdetud 1K käiguga, on edasiliikumise takistus võrdne 2,2 k ja praegu n=9 ruudustik. Arvutatud VF-väärtus on ainult 0,27 V, mis on palju madalam normaalväärtusest (0,6 V);
Kiire taastamise dioodi taastumisaeg on 200-500ns;
Ülikiire dioodi taastumisaeg on 30-100ns;
Schottky dioodi taastumisaeg on umbes 10 n;
Lisaks on nende pärivoolu pinge samuti erinev. Schottky < kiire taastumine < kõrge kasutegur.
