Диодът на Шотки (наречен на името на немския физик Валтер Шотки) е диод с малък пад на напрежение при право включване. Диодът на Шотки използва прехода между метал и полупроводник, по-точно свойството „бариера на Шотки“ (вместо p-n прехода, както в обикновените диоди). Той е изграден от алуминий и силиций. Допустимото обратно напрежение на серийните диоди на Шотки е ограничено до 250 V (MBR40250). На практика повечето диоди на Шотки се използват в нисковолтови вериги при обратно напрежение от порядъка на няколко десетки волта.

Структура Преходът метал-полупроводник, може да образува т.нар. бариера на Шотки. Най-често използвани материали са: молибден, платина, хром или волфрам и полупроводник N-силиций.‘’ Страната на метала е анод, а страната на полупроводника – катод на Шотки диода. Преходът с бариера на Шотки води до много кратко време на превключване, както и малък пад на напрежение в права посока.

Свойства на диода на Шотки Предимства Докато обикновените силициеви диоди имат пад на напрежение в права посока около 0,6 – 0,7 V, използването на диоди на Шотки позволява той да се намали до 0,2 – 0,5 V. Този малък пад на напрежение е присъщ само на диодите на Шотки с максимално обратно напрежение от порядъка на десетки волта. По-високият пад на напрежение става сравним с параметрите на аналогичните силициеви диоди, което ограничава използването на диодите на Шотки. Например, за силовия диод на Шотки 30Q150 с максимално възможно обратно напрежение 150 V при постоянен ток 15 А падът на напрежение се нормира на ниво от порядъка на 0,75 V (T = 125 °C) до 1,07 V (T = −55 °C).

Бариерата на Шотки има малък капацитет на прехода, което позволява чувствително да се повиши работната честота. Това свойство се използва в интегралните схеми, където диоди на Шотки шунтират преходите на транзисторите на логическите елементи. Диодът на Шотки се отпушва преди да се отпуши преходът база–колектор на транзистора. Бързодействието се увеличава, защото в този диод липсва модулация по дълбочина на прехода, т.е. няма натрупване на заряди. Превключването на диода на Шотки е по-малко от 0,1 наносекунда. В силовата електроника малкият капацитет на прехода (характеризиращ по-кратко време за запушване) позволява изграждането на изправители, работещи с честоти от стотици kHz и повече. Например, диодът MBR4015 (15 V, 40 А) е оптимизиран за изправяне на високочестотно напрежение, за работа при dV/dt до 1000 V/ms.

Благодарение на по-добрите времеви характеристики и малкия капацитет на прехода изправителите с диоди на Шотки се отличават от традиционните диодни изправители с понижено ниво на шума, заради това те са предпочитани за направата на захранващи блокове за аналогова апаратура и измервателна техника.

Недостатъци При кратковременно превишаване на максималното обратно напрежение диодът на Шотки необратимо излиза от строя, за разлика от силициевите диоди, които преминават в режим на обратим пробив при условие, че не се превишава максималната мощност, която диодът може да разсейва и които след падането на напрежението напълно възстановяват свойства си.

Диодът на Шотки се характеризира с повишени обратни токове спрямо силициевите диоди, нарастващи с температурата на кристала. Това наподобява положителна обратна връзка с рязко влошаване качествата на прехода. За споменатия по-горе 30Q150 обратният ток при максимално обратно напрежение се изменя от 0,12 mA при +25 °C до 6 mA при +125 °C. При нисковолтовите диоди в корпус ТО220 обратният ток може да превишава стотици mA (MBR4015 – до 600 mA при +125 °C). При неблагоприятни условия за топлоотвеждане положителната обратна връзка по температура в диода на Шотки довежда до прегряването му и излизането му от строя.

Силициево-карбидни диоди на Шотки Диодите на Шотки конструирани от силициев карбид притежават многократно по-малък обратен ток в сравнение със силициевите диоди на Шотки. Към 2011 г., те се предлагат от няколко производителя с варианти до 1700 В.

Силициевият карбид притежава висока температурна проводимост. Температурата оказва слабо влияние върху превключващите и термичните му характеристики. В специален тип корпус е възможно да се постигнат работни температури на прехода над 500 K, което позволява пасивното им охлаждане в космическата апаратура.

Приложения Ограничители на напрежение Падът на напрежение при силициевите диоди е около 0.6 V, при германиевите е 0.3 V, докато при диодите на Шотки е в порядъка 0.15 – 0.46 V при ток в права посока 1 mA (виж 1N5817 и 1N5711. Това ги прави подходящи в напреженови ограничители и в схеми за предпазване на биполярните транзистори от насищане. Това се дължи на по-високата плътност на тока през диода на Шотки.

Защита от обратен ток / разреждане Диоди на Шотки се използват във фотоволтаичните (ФВ) системи предпазване от протичането на обратен ток през ФВ модули. Например те се използват в системи за предпазване от разреждане на батериите през фотоклетките нощем.

Захранващи блокове Използват се също като изправители в импулсните захранвания – ниския пад на напрежение и бързодействието им водят до увеличаване на коефициента на полезно действие.

Диодите на Шотки може да се използват и в схеми на захранване с два или повече източника. Например устройства захранвани от батерия и мрежов адаптор или подобни по схема ИЛИ-ИЛИ. Големия ток на утечка обаче, може да създаде проблем при високо импедансни схеми за следене.

Предназначение Често срещани Шотки диоди са от сериите 1N5817 1А изправители. Преходи на Шотки също се използват в наследниците на серията 7400 ТТЛ ИС – серии 74S, 74LS и 74ALS, където се използват като ограничители паралелно на прехода колектор-база. Това предотвратява насищането на биполярните транзистори и оттам намалява закъснението им при изключване.

Маломощни диоди от типа на 1N5711, 1N6263, 1SS106, 1SS108, или BAT41–43, 45 – 49 series се използват широко във високочестотни схеми като детектори, смесители и нелинейни елементи, замествайки успешно германиевите диоди. Те също са подходящи за защита на елементи чувствителни към статично електричество, лазерни диоди и в известна степен на CMOS схеми.

Вижте също Бариера на Шотки

Източници

Външни препратки Introduction to Schottky Rectifiers Is the lowest forward voltage drop of real schottky diodes always the best choice? Technical application, IXYS Corp. Schottky diode in Electronics and Radio Today Diodes

Категория:Диоди