Diody Schottky'ego wykorzystują Schottky'ego do blokowania napięcia wstecznego na metalowej lub półprzewodnikowej powierzchni styku, dzięki czemu prąd może przewodzić jednokierunkowo. W odróżnieniu od tradycyjnej diody struktura złącza Schottky'ego i PN jest bardzo różna. Dioda szybkiego odzyskiwania, jak sama nazwa wskazuje, jest diodą półprzewodnikową, która może szybko odzyskać czas wsteczny. W tym artykule zostaną przedstawione różnice między diodą Schottky'ego a diodą szybkiego odzyskiwania z aspektów struktury i charakterystyki działania.
Dioda Schottky'ego
Jest to dioda typu „metalowe złącze półprzewodnikowe” o charakterystyce Schottky'ego. Jego napięcie początkowe jest niskie. Oprócz wolframu warstwa metalu może być również wykonana ze złota, molibdenu, niklu, tytanu i innych materiałów. Materiałem półprzewodnikowym jest arsenek krzemu lub galu. Tego rodzaju urządzenie przewodzi większość nośników, więc jego wsteczny prąd nasycenia jest znacznie większy niż w złączu PN przewodzącym przez kilka nośników. Ponieważ efekt przechowywania nośników mniejszościowych w diodzie Schottky'ego jest bardzo mały, jej odpowiedź częstotliwościowa jest ograniczona jedynie stałą czasową RC, więc jest to idealne urządzenie do wysokich częstotliwości i szybkiego przełączania. Jego częstotliwość robocza może osiągnąć 100 GHz. Ponadto diody Schottky'ego MIS (metal insulator semiconductor) można wykorzystać do wykonania ogniw słonecznych lub diod elektroluminescencyjnych.
Zasada strukturalna
Podsumowując, zasada strukturalna prostownika Schottky'ego bardzo różni się od zasady prostownika PN Junction. Prostownik złącza PN jest zwykle nazywany prostownikiem złącza, podczas gdy metalowy prostownik półrurowy nazywany jest prostownikiem Schottky'ego. W ostatnich latach opracowano również diody Aluminium Silicon Schottky'ego wytwarzane w krzemowej technologii planarnej, która nie tylko oszczędza metale szlachetne, znacznie obniża koszty, ale także poprawia spójność parametrów.
Prostownik Schottky'ego wykorzystuje tylko jeden nośnik (elektron) do transportu ładunku i nie ma akumulacji nadmiaru nośników mniejszościowych poza barierą potencjału. Dlatego nie ma problemu z magazynowaniem ładunku (qrr → 0), a charakterystyka przełączania jest znacznie poprawiona. Czas odzyskiwania wstecznego można skrócić do mniej niż 10ns. Jednak jego odwrotna wartość napięcia wytrzymywanego jest stosunkowo niska, na ogół nie więcej niż 100 V. Dlatego nadaje się do pracy pod niskim napięciem i wysokim prądem. Wydajność niskonapięciowego i wielkoprądowego obwodu prostowniczego (lub jednokierunkowego) można poprawić, wykorzystując charakterystykę niskiego spadku napięcia.
Dioda szybkiego powrotu do zdrowia
Fast recovery diodes refer to diodes with short reverse recovery time (below 5us). Gold doping measures are adopted in the process. Some of the structures adopt PN junction structure and some adopt improved pin structure. Its forward voltage drop is higher than that of ordinary diodes (1-2v), and the reverse voltage withstand is mostly below 1200V. In terms of performance, it can be divided into two levels: fast recovery and ultra fast recovery. The reverse recovery time of the former is hundreds of nanoseconds or longer, while the latter is less than 100 nanoseconds.
Dioda Schottky'ego to dioda oparta na barierze potencjału utworzonej przez kontakt między metalem a półprzewodnikiem. Nazywa się to w skrócie diodą Schottky'ego. Charakteryzuje się redukcją napięcia przewodzenia ({{0}}.4-1.0v), czasem powrotu do stanu wyjściowego (0-10 nanosekund), dużym prądem upływu wstecznego i niskim napięciem wytrzymywanym, zwykle niższe niż 150 V. Jest używany głównie w sytuacjach niskiego napięcia.
Diody Schottky'ego i diody szybkiego odzyskiwania są powszechnie stosowane w zasilaczach impulsowych. Różnica polega na tym, że czas regeneracji pierwszego jest około 100 razy krótszy niż drugiego, a czas odzyskiwania wstecznego pierwszego to kilka nanosekund. Ten pierwszy ma zalety niskiego zużycia energii, wysokiego prądu i bardzo dużej prędkości.
W procesie produkcyjnym diody szybkiego odzyskiwania stosuje się domieszkowanie złotem, prostą dyfuzję i inne procesy, które mogą uzyskać wysoką prędkość przełączania i wysokie napięcie wytrzymywane. Obecnie diody szybkiego powrotu są stosowane głównie jako elementy prostownicze w zasilaczach inwerterowych.
Odwróć czas odzyskiwania
Co to jest czas odzyskiwania wstecznego? Kiedy napięcie zewnętrznej diody zmienia się z kierunku do przodu do kierunku do tyłu, prąd przepływający przez urządzenie nie może być przejściowo przekształcony z prądu do przodu na prąd do tyłu. W tym czasie nośniki mniejszościowe (dziury) wstrzykiwane w kierunku do przodu są wydobywane przez silne pole elektryczne obszaru ładunku kosmicznego. Ponieważ gęstość tych otworów jest większa niż zrównoważona gęstość otworów w obszarze podstawy, prąd wsteczny znacznie większy niż wsteczny prąd upływu będzie generowany w momencie polaryzacji wstecznej, to znaczy wsteczny prąd odzyskiwania IRM. Jednocześnie wzmocnienie procesu koincydencji przyspiesza również zmniejszanie się gęstości tych dodatkowych nośników. Dopóki dodatkowe nośniki zgromadzone w obszarze podstawowym całkowicie nie znikną, prąd wsteczny maleje i stabilizuje się do wstecznego prądu upływu. Czas potrzebny na cały proces to czas odzyskiwania wstecznego.
Czas regeneracji powrotnej TRR jest zdefiniowany jako przedział czasu, w którym prąd przepływa przez punkt zerowy z kierunku do przodu do określonej niskiej wartości. Jest to ważny wskaźnik techniczny do pomiaru wydajności urządzeń wolnobieżnych i prostowników o wysokiej częstotliwości.
Charakterystyka struktury diod szybkiego i ultraszybkiego odzyskiwania
Wewnętrzna struktura diody szybkiego odzyskiwania różni się od struktury zwykłej diody. Dodaje obszar podstawowy I między materiałami krzemowymi typu p i typu n, aby utworzyć krzemowy układ pinowy. Ponieważ obszar podstawy jest bardzo cienki, a ładunek wsteczny jest bardzo mały, nie tylko wartość TRR jest znacznie zmniejszona, ale także przejściowy spadek napięcia do przodu jest zmniejszony, dzięki czemu rura może wytrzymać wysokie napięcie robocze do tyłu. Czas powrotu do stanu wyjściowego diody szybkiego przywracania wynosi zazwyczaj kilkaset nanosekund, spadek napięcia przewodzenia wynosi około 0,6 V, prąd przewodzenia wynosi od kilku amperów do kilku tysięcy amperów, a szczytowe napięcie wsteczne może osiągnąć kilkaset do kilka tysięcy woltów. Odwrotny ładunek odzyskiwania ultraszybkiej diody przywracania jest jeszcze bardziej zmniejszony, dzięki czemu jej TRR wynosi zaledwie kilkadziesiąt nanosekund.
Większość diod szybkiego i ultraszybkiego odzyskiwania poniżej 20A ma postać pakietu TO-220. Z punktu widzenia struktury wewnętrznej można go podzielić na pojedynczą rurę i rurę przeciwległą (znaną również jako rura podwójna). Wewnątrz pary lamp znajdują się dwie diody szybkiego odzyskiwania. Zgodnie z różnymi metodami łączenia dwóch diod, istnieją dwa rodzaje wspólnej katody z lampą i wspólnej anody z lampą. Diody szybkiego odzyskiwania z dziesiątkami AMP są zazwyczaj pakowane w -3p metalowej obudowie. Rury o większej pojemności (od kilkuset do kilku tysięcy a) pakowane są w formie śrubowej lub płytkowej.
Metoda badania
Rutynowa metoda testowa
W warunkach amatorskich multimetr może wykryć jednokierunkową przewodność diod szybkiego i bardzo szybkiego powrotu, a także sprawdzić, czy wewnątrz obwodu występują przerwy i zwarcia, a także może mierzyć spadek napięcia przewodzenia. Jeśli jest wyposażony w miernik, może również mierzyć napięcie wsteczne przebicia.
Przykład: zmierz ultraszybką diodę regeneracyjną, a jej główne parametry to: TRR=35ns, if=5a, IFSM=50a, VRM=700V. Obróć multimetr na R × Na biegu 1 odczyt oporu do przodu wynosi 6,4 l, n=19,5 l. Odwrotny opór jest nieskończony. Ponadto uzyskuje się VF=0,03V/ × 19,5=0,585V. Udowodnij, że rura jest dobra.
sprawy wymagające uwagi:
Niektóre pojedyncze rurki mają w sumie trzy kołki, a środkowy kołek to pusty kołek, który jest zwykle odcinany przy opuszczaniu fabryki, ale niektóre nie są odcinane;
Jeśli jedna z rur jest uszkodzona, może być używana jako pojedyncza rura;
R należy stosować przy pomiarze spadku ciśnienia na wlocie × 1. bieg. Jeśli R zostanie użyte × Na biegu 1K, ponieważ prąd testowy jest zbyt mały, który jest znacznie niższy niż normalny prąd roboczy rury, zmierzona wartość VF będzie znacznie niższa. W powyższym przykładzie, jeśli wybrano R × Zmierzono na biegu 1K, opór do przodu jest równy 2,2k, aw tym czasie siatka n=9. Obliczona wartość VF wynosi tylko 0,27v, czyli znacznie mniej niż normalna wartość (0,6V);
Czas regeneracji diody szybkiego przywracania wynosi 200-500ns;
Czas regeneracji ultraszybkiej diody wynosi 30-100ns;
Czas regeneracji diody Schottky'ego wynosi około 10ns;
Co więcej, ich napięcie do przodu jest również inne. Schottky'ego < szybka regeneracja < wysoka wydajność.