Schottky diodlari Schottky-dan metall yoki yarimo'tkazgich aloqa yuzasida teskari kuchlanishni blokirovka qilish uchun foydalanadi, shuning uchun oqim bir yo'nalishda o'tishi mumkin. An'anaviy diyotdan farqli o'laroq, Schottky va PN birikmasining tuzilishi juda farq qiladi. Tez tiklash diodi, nomidan ko'rinib turibdiki, teskari vaqtni tezda tiklay oladigan yarimo'tkazgichli dioddir. Ushbu maqolada Schottky diodi va tez tiklanadigan diod o'rtasidagi struktura va ishlash ko'rsatkichlari bo'yicha farqlar taqdim etiladi.
Shottki diodi
Bu Schottky xususiyatlariga ega bo'lgan "metall yarimo'tkazgichli birikma" ning diodidir. Uning oldinga boshlash kuchlanishi past. Volframdan tashqari, metall qatlam ham oltin, molibden, nikel, titanium va boshqa materiallardan tayyorlanishi mumkin. Yarimo'tkazgich materiali kremniy yoki galliy arseniddir. Ushbu turdagi qurilma ko'pchilik tashuvchilar tomonidan o'tkazuvchandir, shuning uchun uning teskari to'yinganlik oqimi bir nechta tashuvchilar tomonidan o'tkazuvchan PN birikmasidan ancha katta. Schottky diyotidagi ozchilik tashuvchilarni saqlash effekti juda kichik bo'lgani uchun uning chastotali javobi faqat RC vaqt doimiysi bilan cheklangan, shuning uchun u yuqori chastotali va tez almashtirish uchun ideal qurilmadir. Uning ish chastotasi 100 gigagertsga yetishi mumkin. Bundan tashqari, MIS (metall izolyator yarimo'tkazgich) Schottky diodlari quyosh batareyalari yoki yorug'lik chiqaradigan diodlarni ishlab chiqarish uchun ishlatilishi mumkin.
Strukturaviy printsip
Xulosa qilib aytganda, Schottky rektifikatorining strukturaviy printsipi PN Junction Rectifier-dan juda farq qiladi. PN birlashma rektifikatori odatda Junction Rectifier deb ataladi, metall yarim quvurli rektifikator esa Schottky rektifikatori deb ataladi. So'nggi yillarda silikon planar texnologiyasi bo'yicha ishlab chiqarilgan alyuminiy silikon Schottky diodlari ham ishlab chiqildi, bu nafaqat qimmatbaho metallarni tejash, xarajatlarni sezilarli darajada kamaytirish, balki parametrlarning izchilligini ham yaxshilaydi.
Schottky rektifikatori zaryadni tashish uchun faqat bitta tashuvchidan (elektron) foydalanadi va potentsial to'siqdan tashqarida ortiqcha ozchilik tashuvchilarning to'planishi yo'q. Shu sababli, zaryadni saqlash muammosi yo'q (qrr → 0) va kommutatsiya xususiyatlari sezilarli darajada yaxshilanadi. Teskari tiklanish vaqti 10ns dan kamroq muddatga qisqartirilishi mumkin. Biroq, uning teskari chidamli kuchlanish qiymati nisbatan past, odatda 100V dan oshmaydi. Shuning uchun past kuchlanish va yuqori oqim ostida ishlashga mos keladi. Past kuchlanishli va katta oqimni to'g'rilash (yoki erkin aylanish) sxemasining samaradorligi past kuchlanishli pasayish xususiyatlaridan foydalangan holda yaxshilanishi mumkin.
Tez tiklanadigan diod
Tez tiklash diodlari qisqa teskari tiklanish vaqtiga ega (5us dan past) diodlarga ishora qiladi. Jarayonda oltin doping choralari ko'riladi. Ba'zi tuzilmalar PN birlashma tuzilishini, ba'zilari esa yaxshilangan pin tuzilishini qabul qiladi. Uning to'g'ridan-to'g'ri kuchlanish pasayishi oddiy diodlardan (1-2v) yuqori va teskari kuchlanishga chidamliligi asosan 1200 V dan past. Ishlash nuqtai nazaridan uni ikki darajaga bo'lish mumkin: tez tiklanish va ultra tez tiklanish. Birinchisining teskari tiklanish vaqti yuzlab nanosekundlar yoki undan uzoqroq, ikkinchisi esa 100 nanosekunddan kamroq.
Schottky diodi metall va yarimo'tkazgich o'rtasidagi aloqa natijasida hosil bo'lgan potentsial to'siqga asoslangan dioddir. Qisqacha u Schottky diodi deb ataladi. U to'g'ridan-to'g'ri kuchlanishni pasaytirish ({0}}.4-1.0v), teskari tiklanish vaqti (0-10 nanosekund), katta teskari oqish oqimi va past chidamli kuchlanishga ega, odatda 150V dan past. U asosan past kuchlanishli holatlarda qo'llaniladi.
Schottky diodlari va tez tiklanish diodlari odatda quvvat manbalarini almashtirishda qo'llaniladi. Farqi shundaki, birinchisining tiklanish vaqti ikkinchisinikidan taxminan 100 marta kichikroq va birinchisining teskari tiklanish vaqti taxminan bir necha nanosekundni tashkil qiladi. Birinchisi kam quvvat iste'moli, yuqori oqim va ultra yuqori tezlikning afzalliklariga ega.
Tez tiklanadigan diodani ishlab chiqarish jarayonida oltin doping, oddiy diffuziya va boshqa jarayonlar qo'llaniladi, ular yuqori kommutatsiya tezligi va yuqori chidamli kuchlanishni olishlari mumkin. Hozirgi vaqtda tez tiklanadigan diodlar asosan invertor quvvat manbaida rektifikatsiya qiluvchi elementlar sifatida qo'llaniladi.
Qayta tiklash vaqti teskari
Qayta tiklash vaqti nima? Tashqi diyotning kuchlanishi oldinga yo'nalishdan teskari yo'nalishga o'tganda, qurilma orqali o'tadigan oqim vaqtinchalik to'g'ridan-to'g'ri oqimdan teskari oqimga aylantirilmaydi. Bu vaqtda oldinga yo'nalishda AOK qilingan ozchilik tashuvchilari (teshiklar) kosmik zaryad mintaqasining kuchli elektr maydoni tomonidan chiqariladi. Ushbu teshiklarning zichligi bazaviy hududning muvozanatlangan teshik zichligidan yuqori bo'lganligi sababli, teskari oqim momentida teskari oqish oqimidan ancha katta teskari oqim hosil bo'ladi, ya'ni teskari tiklanish oqimi IRM. Shu bilan birga, tasodif jarayonining kuchayishi ham ushbu qo'shimcha tashuvchilar zichligining pasayishini tezlashtiradi. Baza hududida to'plangan qo'shimcha tashuvchilar butunlay yo'qolgunga qadar, teskari oqim kamayadi va teskari qochqin oqimiga barqarorlashadi. Butun jarayon tomonidan olingan vaqt teskari tiklanish vaqtidir.
Teskari tiklanish vaqti TRR oqimning nol nuqtasi orqali oldinga yo'nalishdan belgilangan past qiymatga o'tadigan vaqt oralig'i sifatida aniqlanadi. Bu yuqori chastotali erkin aylanish va rektifikator qurilmalarining ish faoliyatini o'lchash uchun muhim texnik ko'rsatkichdir.
Tez qayta tiklanadigan va ultra tez tiklanadigan diodlarning tuzilish xususiyatlari
Tez tiklanadigan diyotning ichki tuzilishi oddiy diyotdan farq qiladi. P-tipli kremniy chipini hosil qilish uchun p-tipli va n-tipli silikon materiallar orasiga I tayanch mintaqasini qo'shadi. Asosiy hudud juda nozik va teskari tiklash zaryadi juda kichik bo'lgani uchun, nafaqat TRR qiymati sezilarli darajada kamayadi, balki vaqtinchalik oldinga kuchlanish pasayishi ham kamayadi, shuning uchun quvur yuqori teskari ish kuchlanishiga bardosh bera oladi. Tez tiklanadigan diyotning teskari tiklanish vaqti odatda bir necha yuz nanosekundni tashkil qiladi, to'g'ridan-to'g'ri kuchlanishning pasayishi taxminan 0.6V ni tashkil qiladi, to'g'ridan-to'g'ri oqim bir necha amperdan bir necha ming ampergacha va teskari cho'qqi kuchlanishi bir necha yuzlabgacha yetishi mumkin. bir necha ming volt. Ultrafast qayta tiklash diodining teskari qayta tiklash zaryadi yanada kamayadi, bu uning TRR ni bir necha o'nlab nanosekundlarga qadar past qiladi.
20A dan past bo'lgan tez tiklanadigan va ultra tez tiklanadigan diodlarning aksariyati TO-220 paketi shaklida. Ichki tuzilish nuqtai nazaridan, uni bitta quvurga va qarama-qarshi quvurga (shuningdek, ikki quvur deb ham ataladi) bo'lish mumkin. Quvurlar juftligi ichida ikkita tez tiklanadigan diodlar mavjud. Ikki diodaning turli xil ulanish usullariga ko'ra, umumiy katodning kolba va umumiy anodning ikki turi mavjud. O'nlab AMPli tez tiklanadigan diodlar odatda-3p metall qutiga qadoqlanadi. Kattaroq quvvatga ega bo'lgan quvurlar (bir necha yuz a dan bir necha ming a gacha) murvat turi yoki plastinka turi shaklida qadoqlanadi.
sinov usuli
Muntazam sinov usuli
Havaskor sharoitda multimetr tez tiklanish va ultra tez tiklanadigan diodlarning bir tomonlama o'tkazuvchanligini, shuningdek, ichida ochiq tutashuv va qisqa tutashuv nosozliklari mavjudligini aniqlay oladi va oldinga o'tkazuvchanlik kuchlanishining pasayishini o'lchashi mumkin. Agar megger bilan jihozlangan bo'lsa, u teskari buzilish kuchlanishini ham o'lchashi mumkin.
Misol: o'ta tezkor qayta tiklash diodini o'lchang va uning asosiy parametrlari: TRR=35ns, agar=5a, IFSM=50a, VRM=700V bo'lsa. Multimetrni R ga aylantiring × 1-vitesda, o'qish oldinga qarshiligi 6,4l, n=19,5l. Teskari qarshilik cheksizdir. Bundan tashqari, VF=0.03V olinadi/ × 19.5=0.585V. Quvurning yaxshi ekanligini isbotlang.
e'tibor talab qiladigan masalalar:
Ba'zi bitta trubkalarda jami uchta pin bor va o'rta pin bo'sh pin bo'lib, odatda zavoddan chiqib ketayotganda kesiladi, lekin ba'zilari kesilmaydi;
Quvurlardan biri shikastlangan bo'lsa, u bitta quvur sifatida ishlatilishi mumkin;
O'tish bosimining pasayishi × 1-vitesni o'lchashda R dan foydalanish kerak. Agar R ishlatilsa × 1K vitesda, chunki sinov oqimi juda kichik, bu quvurning normal ish oqimidan ancha past bo'lsa, o'lchangan VF qiymati sezilarli darajada past bo'ladi. Yuqoridagi misolda, agar R tanlangan bo'lsa × Measured at 1K vites, oldinga qarshilik 2,2k ga teng va bu vaqtda, n=9 panjara. Hisoblangan VF qiymati atigi 0.27v, bu oddiy qiymatdan (0.6V) ancha past;
Tez tiklash diodining tiklanish vaqti 200-500ns;
Ultrafast diyotning tiklanish vaqti 30-100ns;
Schottky diodining tiklanish vaqti taxminan 10ns;
Bundan tashqari, ularning kuchlanish bo'yicha oldinga siljishi ham farq qiladi. Schottky < tez tiklanish < yuqori samaradorlik.