Šotkija diodes izmanto Šotkiju, lai bloķētu pretējo spriegumu uz metāla vai pusvadītāju kontaktvirsmas, lai strāva varētu vadīt vienvirziena. Atšķirībā no tradicionālās diodes, Schottky un PN savienojuma struktūra ir ļoti atšķirīga. Ātrās atkopšanas diode, kā norāda nosaukums, ir pusvadītāju diode, kas var ātri atgūt apgriezto laiku. Šajā rakstā tiks izklāstītas atšķirības starp Šotkija diode un ātrās atkopšanas diode no struktūras un veiktspējas raksturlielumu aspektiem.
Šotkija diode
Tā ir "metāla pusvadītāju savienojuma" diode ar Šotkija īpašībām. Tā uz priekšu palaišanas spriegums ir zems. Papildus volframam metāla slāni var izgatavot arī no zelta, molibdēna, niķeļa, titāna un citiem materiāliem. Pusvadītāju materiāls ir silīcijs vai gallija arsenīds. Šāda veida ierīci vada vairums nesēju, tāpēc tās apgrieztā piesātinājuma strāva ir daudz lielāka nekā PN savienojuma strāva, ko vada daži nesēji. Tā kā Šotki diodes mazākuma nesēju uzglabāšanas efekts ir ļoti mazs, tā frekvences reakciju ierobežo tikai RC laika konstante, tāpēc tā ir ideāla ierīce augstas frekvences un ātrai pārslēgšanai. Tā darba frekvence var sasniegt 100 GHz. Turklāt MIS (metāla izolatoru pusvadītāju) Šotki diodes var izmantot, lai izgatavotu saules baterijas vai gaismas diodes.
Strukturālais princips
Rezumējot, Schottky taisngrieža strukturālais princips ļoti atšķiras no PN Junction taisngrieža principa. PN savienojuma taisngriezi parasti sauc par Junction Rectifier, savukārt metāla puscaurules taisngriezi sauc par Šotkija taisngriezi. Pēdējos gados ir izstrādātas arī pēc silīcija plaknes tehnoloģijas ražotās Aluminum Silicon Schottky diodes, kas ne tikai ietaupa dārgmetālus, ievērojami samazina izmaksas, bet arī uzlabo parametru konsekvenci.
Šotkija taisngriezis lādiņa transportēšanai izmanto tikai vienu nesēju (elektronu), un ārpus potenciālās barjeras neuzkrājas lieki mazākuma nesēji. Līdz ar to nav problēmu ar uzlādes glabāšanu (qrr → 0), un pārslēgšanās raksturlielumi ir ievērojami uzlaboti. Reverso atkopšanas laiku var saīsināt līdz mazāk nekā 10n. Tomēr tā reversās izturības sprieguma vērtība ir salīdzinoši zema, parasti nepārsniedz 100 V. Tāpēc tas ir piemērots darbam ar zemu spriegumu un lielu strāvu. Zemsprieguma un lielas strāvas taisngriežu (vai brīvgaitas) ķēdes efektivitāti var uzlabot, izmantojot zemsprieguma krituma raksturlielumus.
Ātrās atkopšanas diode
Ātrās atkopšanas diodes attiecas uz diodēm ar īsu reversās atkopšanas laiku (zem 5 us). Šajā procesā tiek pieņemti zelta dopinga pasākumi. Dažas struktūras izmanto PN savienojuma struktūru, un dažas izmanto uzlabotu tapas struktūru. Tā tiešā sprieguma kritums ir lielāks nekā parastajām diodēm (1-2v), un pretējā sprieguma izturība lielākoties ir zem 1200 V. Runājot par veiktspēju, to var iedalīt divos līmeņos: ātra atveseļošanās un īpaši ātra atveseļošanās. Pirmās reversās atkopšanas laiks ir simtiem nanosekunžu vai ilgāks, bet otrais ir mazāks par 100 nanosekundēm.
Šotkija diode ir diode, kuras pamatā ir potenciāla barjera, kas veidojas, saskaroties starp metālu un pusvadītāju. Saīsināti to dēvē par Šotkija diodi. Tam ir tiešā sprieguma samazinājums ({{0}}.4-1.0v), reversais atkopšanas laiks (0-10 nanosekundes), liela reversā noplūdes strāva un zems izturības spriegums, parasti zemāka par 150 V. To galvenokārt izmanto zemsprieguma gadījumos.
Šotkija diodes un ātrās atkopšanas diodes parasti izmanto komutācijas barošanas avotos. Atšķirība ir tāda, ka pirmās atkopšanas laiks ir aptuveni 100 reizes mazāks nekā otrajam, un pirmās atkopšanas laiks ir aptuveni vairākas nanosekundes. Pirmajam ir mazs enerģijas patēriņš, liela strāva un īpaši liels ātrums.
Ātrās atkopšanas diodes ražošanas procesā tiek izmantots zelta dopings, vienkārša difūzija un citi procesi, kas var iegūt lielu pārslēgšanās ātrumu un augstu izturīgu spriegumu. Pašlaik ātrās atkopšanas diodes galvenokārt izmanto kā taisngriežus invertora barošanas avotā.
Apgrieztais atkopšanas laiks
Kas ir apgrieztais atkopšanas laiks? Kad ārējās diodes spriegums pāriet no virziena uz priekšu uz pretējo, strāvu, kas plūst caur ierīci, nevar īslaicīgi pārveidot no tiešās strāvas uz pretējo. Šajā laikā mazākuma nesējus (caurumus), kas ievadīti virzienā uz priekšu, ekstrahē kosmosa lādiņa reģiona spēcīgais elektriskais lauks. Tā kā šo caurumu blīvums ir lielāks par bāzes reģiona līdzsvaroto caurumu blīvumu, pretējā nobīdes momentā tiks ģenerēta reversā strāva, kas ir daudz lielāka par reverso noplūdes strāvu, tas ir, reversās atkopšanas strāva IRM. Tajā pašā laikā sakritības procesa pastiprināšanās paātrina arī šo papildu nesēju blīvuma samazināšanos. Kamēr bāzes reģionā uzkrātie papildu nesēji pilnībā izzūd, reversā strāva samazinās un stabilizējas līdz pretējai noplūdes strāvai. Laiks, kas nepieciešams visam procesam, ir apgrieztais atkopšanas laiks.
Reversais atkopšanas laiks TRR ir definēts kā laika intervāls, kurā strāva iet caur nulles punktu no virziena uz priekšu līdz norādītajai zemajai vērtībai. Tas ir svarīgs tehniskais rādītājs, lai izmērītu augstfrekvences brīvgaitas un taisngriežu ierīču veiktspēju.
Ātrās atkopšanas un īpaši ātras atjaunošanas diožu struktūras raksturlielumi
Ātrās atkopšanas diodes iekšējā struktūra atšķiras no parastās diodes. Tas pievieno bāzes reģionu I starp p-tipa un n-tipa silīcija materiāliem, veidojot tapas silīcija mikroshēmu. Tā kā bāzes apgabals ir ļoti plāns un reversās atkopšanas lādiņš ir ļoti mazs, tiek ievērojami samazināta ne tikai TRR vērtība, bet arī pārejošs tiešā sprieguma kritums, lai caurule varētu izturēt augstu apgriezto darba spriegumu. Ātrās atkopšanas diodes reversās atkopšanas laiks parasti ir vairāki simti nanosekunžu, tiešā sprieguma kritums ir aptuveni 0,6 V, tiešā strāva ir no vairākiem ampēriem līdz vairākiem tūkstošiem ampēru, un apgrieztais maksimālais spriegums var sasniegt vairākus simtus līdz vairāki tūkstoši voltu. Īpaši ātrās atkopšanas diodes reversās atkopšanas lādiņš ir vēl vairāk samazināts, padarot tās TRR pat vairākus desmitus nanosekunžu.
Lielākā daļa ātrās atkopšanas un īpaši ātras atkopšanas diožu zem 20A ir TO-220 pakotnes formā. No iekšējās struktūras viedokļa to var iedalīt vienā caurulē un pretējā caurulē (pazīstama arī kā dubulta caurule). Cauruļu pāra iekšpusē ir divas ātras atjaunošanas diodes. Saskaņā ar dažādajām divu diožu savienojuma metodēm ir divu veidu kopīgs katods pret cauruli un kopīgs anods pret cauruli. Ātrās atkopšanas diodes ar desmitiem AMP parasti tiek iesaiņotas-3p metāla korpusā. Caurules ar lielāku ietilpību (no vairākiem simtiem a līdz vairākiem tūkstošiem a) ir iepakotas skrūvju vai plākšņu veidā.
pārbaudes metode
Parastā testa metode
Amatieru apstākļos multimetrs var noteikt ātrās atjaunošanas un īpaši ātrās atkopšanas diožu vienvirziena vadītspēju, kā arī to, vai iekšpusē ir atvērtas ķēdes un īssavienojuma defekti, un var izmērīt priekšējās vadīšanas sprieguma kritumu. Ja tas ir aprīkots ar meggeru, tas var izmērīt arī apgrieztā pārtraukuma spriegumu.
Piemērs: izmērīt īpaši ātrās atkopšanas diodi, un tās galvenie parametri ir: TRR=35ns, if=5a, IFSM=50a, VRM=700V. Pagrieziet multimetru uz R × 1. pārnesumā nolasīšanas pretestība ir 6,4l, n=19.5l. Reversā pretestība ir bezgalīga. Tālāk tiek iegūts VF=0.03V/ × 19.5=0.585V. Pierādiet, ka caurule ir laba.
jautājumiem, kam jāpievērš uzmanība:
Dažām atsevišķām caurulēm kopumā ir trīs tapas, un vidējā tapa ir tukša tapa, kas parasti tiek nogriezta, atstājot rūpnīcu, bet dažas netiek nogrieztas;
Ja kāda no caurulēm ir bojāta, to var izmantot kā vienu cauruli;
R ir jāizmanto, mērot caurplūdes spiediena kritumu × 1. pārnesums. Ja izmanto R × Pie 1K pārnesuma, jo testa strāva ir pārāk maza, kas ir daudz mazāka par caurules parasto darba strāvu, izmērītā VF vērtība būs ievērojami zemāka. Iepriekš minētajā piemērā, ja ir atlasīts R × Mērīts ar 1 K pārnesumu, pretestība uz priekšu ir vienāda ar 2,2 k, un šobrīd n=9 režģis. Aprēķinātā VF vērtība ir tikai 0.27v, kas ir daudz zemāka par parasto vērtību (0.6V);
Ātrās atkopšanas diodes atkopšanas laiks ir 200-500ns;
Īpaši ātrās diodes atkopšanas laiks ir 30-100ns;
Šotkija diodes atkopšanas laiks ir aptuveni 10n;
Turklāt to priekšējais spriegums arī atšķiras. Šotkijs < ātra atveseļošanās < augsta efektivitāte.