- Schottky-diode-symbool
- Wat maakt Schottky Diode speciaal?
- Nadelen van Schottky-diode
- Schottky-diode versus gelijkrichterdiode
- Structuur van Schottky-diode
- Schottky Diode VI-kenmerken
- Parameters waarmee u rekening moet houden bij het selecteren van uw Schottky-diode
- Toepassingen van Schottky Diode
Diode is een van de basiscomponenten die vaak worden gebruikt in ontwerpen van elektronische schakelingen, het kan vaak worden aangetroffen in gelijkrichters, tondeuses, klemmen en vele andere veelgebruikte circuits. Het is een halfgeleiderapparaat met twee aansluitingen dat de stroom slechts in één richting laat stromen, namelijk van anode naar kathode (+ naar -), en de stroom in omgekeerde richting blokkeert, dwz van kathode naar anode. De reden erachter is dat het ca. Geen weerstand in voorwaartse richting terwijl oneindige weerstand in omgekeerde richting. Er zijn veel soorten diodes, elk met zijn unieke eigenschappen en toepassingen. We hebben al geleerd over zenerdiodes en de werking ervan, in dit artikel zullen we leren over een ander interessant type diode genaamd Schottky-diode en hoe deze kan worden gebruikt in onze circuitontwerpen.
Schottky-diode (vernoemd naar de Duitse natuurkundige Walter H.Schottky) is een ander type halfgeleiderdiode, maar in plaats van een PN-overgang te hebben, heeft de Schottky-diode een metaal-halfgeleiderovergang en die vermindert de capaciteit en verhoogt de schakelsnelheid van de Schottky-diode, en dit maakt het anders dan andere diodes. De Schottky-diode heeft ook andere namen, zoals oppervlaktebarrièrediode, Schottky-barrièrediode, hete drager of hete elektronendiode.
Schottky-diode-symbool
Het symbool van de Schottky-diode is gebaseerd op een generiek diodesymbool, maar in plaats van een rechte lijn heeft het een S-achtige structuur aan het negatieve uiteinde van de diode, zoals hieronder wordt weergegeven. Dit schematische symbool kan gemakkelijk worden gebruikt om de Schottky-diode te onderscheiden van andere diodes bij het lezen van een schakelschema. In het hele artikel zullen we de Schottky-diode vergelijken met een gewone diode voor een beter begrip.
Zelfs door het uiterlijk van de component, lijkt een Schottky-diode op een generieke diode en is het vaak moeilijk om het verschil te zien zonder het onderdeelnummer erop te lezen. Maar meestal zal een Schottky-diode wat lomp lijken dan gewone diodes, maar dat hoeft niet altijd het geval te zijn. Een afbeelding van een pin-out van een Schottky-diode wordt hieronder weergegeven.
Wat maakt Schottky Diode speciaal?
Zoals eerder besproken, ziet een Schottky-diode eruit en presteert ze erg vergelijkbaar met een generieke diode, maar een uniek kenmerk van een Schottky-diode is de zeer lage spanningsval en de hoge schakelsnelheid. Om dit beter te begrijpen, laat u een Schottky-diode en een generieke diode aansluiten op een identiek circuit en controleren hoe deze presteert.
In de bovenstaande afbeeldingen hebben we twee circuits, één voor de Schottky-diode en de andere met een typische PN-junctiediode. Deze circuits zullen worden gebruikt om de spanningsvallen in beide diodes te differentiëren. Dus het linker circuit is voor de Schottky-diode en het rechter circuit is voor een typische PN-junctiediode. Beide diodes worden gevoed met 5V. Wanneer stroom wordt doorgegeven van beide diodes, heeft de Schottky-diode slechts een spanningsval van 0,3 volt en laat 4,7 volt over voor de belasting, aan de andere kant heeft de typische PN-junctiediode een spanningsval van 0,7 volt en laat 4,3 volt over voor belasting. Dus de Schottky-diode heeft een lagere spanningsval dan een conventionele PN-junctiediode. Behalve de spanningsval heeft Schottky-diode ook enkele andere voordelen op een typische PN-junctiediode zoals een Schottky-diode.snellere schakelsnelheid, minder ruis en betere prestaties dan een typische PN-junctiediode.
Nadelen van Schottky-diode
Als de Schottky-diode een zeer lage spanningsval en een hoge schakelsnelheid heeft die betere prestaties biedt, waarom hebben we dan zelfs generieke PN-junctiediodes nodig? Waarom gebruiken we niet gewoon de Schottky-diode voor alle circuitontwerpen?
Hoewel het waar is, zijn Schottky-diodes beter dan PN-junctiediodes en heeft het langzaamaan meer de voorkeur boven PN-junctiediodes. Twee grote tegenslagen voor de Schottky-diode zijn de lage doorslagspanning en de hoge sperstroom in vergelijking met de generieke diode. Dit maakt het niet geschikt voor hoogspanningsschakeltoepassingen. Ook Schottky-diodes zijn relatief duurder dan gewone gelijkrichterdiodes.
Schottky-diode versus gelijkrichterdiode
Een korte vergelijking tussen PN-diode en Schottky-diode wordt gegeven in de onderstaande tabel:
| PN-verbindingsdiode | Schottky-diode |
|
|
|
| PN-junctiediode is een bipolair apparaat, wat betekent dat stroomgeleiding plaatsvindt als gevolg van zowel minderheids- als meerderheidsladingsdragers. | In tegenstelling tot de PN-junctiediode, is de Schottky-diode een unipolair apparaat, wat betekent dat stroomgeleiding alleen plaatsvindt door de meeste ladingsdragers. |
| PN- Junction-diode heeft een halfgeleider-halfgeleiderovergang. | Terwijl de Schottky-diode een metaal-halfgeleiderovergang heeft. |
| PN-junctiediode hebben een grote spanningsval. | De Schottky-diode heeft een kleine spanningsval. |
| Hoog op staatsverliezen. | Laag op staatsverliezen. |
| Langzame schakelsnelheid. | Snelle schakelsnelheid. |
| Hoge inschakelspanning (0,7 volt) | Lage inschakelspanning (0,2 volt) |
| Hoge omgekeerde blokkerende spanning | Lage omgekeerde blokkerende spanning |
| Lage tegenstroom | Hoge tegenstroom |
Structuur van Schottky-diode
Schottky-diodes zijn geconstrueerd met behulp van een metaal-halfgeleiderovergang, zoals weergegeven in de onderstaande afbeelding. Schottky-diodes hebben een metaalverbinding aan de ene kant van de junctie en gedoteerd silicium aan de andere kant, daarom heeft de Schottky-diode geen depletielaag. Vanwege deze eigenschap staan Schottky-diodes bekend als unipolaire apparaten, in tegenstelling tot typische PN-junctiediodes die bipolaire apparaten zijn.
De basisstructuur van een Schottky-diode wordt weergegeven in de bovenstaande afbeelding. Zoals je op de afbeelding kunt zien, heeft de Schottky-diode een metaalverbinding aan de ene kant die kan variëren van platina tot wolfraam, molybdeen, goud, enz. En een N-type halfgeleider aan de andere kant. Wanneer de metaalverbinding en de N-type halfgeleider worden gecombineerd, creëren ze een metaal-halfgeleiderovergang. Deze kruising staat bekend als Schottky Barrier. De breedte van de Schottky-barrière hangt af van het type metaal en halfgeleidermaterialen die worden gebruikt bij de vorming van knooppunten.
Schottky-barrière werkt anders in een onbevooroordeelde, voorwaartse of tegengestelde toestand. In voorwaartse bias-toestand wanneer de positieve pool van de batterij is verbonden met metaal en de negatieve pool is verbonden met een n-type halfgeleider, laat de Schottky-diode de stroom stromen. Maar in omgekeerde bias-toestand wanneer de positieve pool van de batterij is verbonden met een n-type halfgeleider en de negatieve pool is verbonden met metaal, blokkeert de Schottky-diode de stroom. Als de spanning in tegengestelde richting echter boven een bepaald niveau stijgt, zal de barrière breken en zal de stroom in omgekeerde richting gaan stromen, en dit kan de componenten die zijn aangesloten op de Schottky-diode beschadigen.
Schottky Diode VI-kenmerken
Een belangrijk kenmerk waarmee u rekening moet houden bij het selecteren van uw diode, is de grafiek Voorwaartse spanning (V) versus voorwaartse stroom (I). De VI-grafiek van de meest populaire Schottky-diodes 1N5817, 1N5818 en 1N5819 wordt hieronder weergegeven
VI-kenmerken van de Schottky-diode lijken sterk op de typische PN-junctiediode. Met een lage spanningsval dan een typische PN-junctiediode kan de Schottky-diode minder spanning verbruiken dan een typische diode. Uit de bovenstaande grafiek kun je zien dat 1N517 de minste voorwaartse spanningsval heeft in vergelijking met de andere twee, er kan ook worden opgemerkt dat de spanningsval toeneemt naarmate de stroom door de diode toeneemt. Zelfs voor 1N517 bij een maximale stroomsterkte van 30A kan de spanningsval erover oplopen tot 2V. Daarom worden deze diodes normaal gesproken gebruikt in toepassingen met lage stroomsterkte.
Parameters waarmee u rekening moet houden bij het selecteren van uw Schottky-diode
Elke ontwerpingenieur moet de juiste Schottky-diode selecteren op basis van de behoefte van zijn toepassing. Voor gelijkrichtingsontwerpen zijn een hoogspanning, lage / gemiddelde stroom en laagfrequente diodes vereist. Voor schakelontwerpen moet de frequentie van de diode hoog zijn.
Enkele veel voorkomende en belangrijke parameters voor een diode waarmee u rekening moet houden, worden hieronder opgesomd:
Voorwaartse spanningsval: De spanning die is gedaald om een voorwaarts gerichte diode in te schakelen, is voorwaartse spanningsval. Het varieert volgens verschillende diodes. Voor een Schottky-diode wordt doorgaans aangenomen dat de inschakelspanning ongeveer 0,2 V is.
Omgekeerde doorslagspanning: De specifieke hoeveelheid tegengestelde voorspanning waarna de diode kapot gaat en in de omgekeerde richting begint te geleiden, wordt omgekeerde doorslagspanning genoemd. Omgekeerde doorslagspanning voor een Schottky-diode is ongeveer 50 volt.
Omgekeerde hersteltijd: het is de tijd die nodig is om de diode van zijn voorwaarts geleidende of 'AAN'-toestand naar de omgekeerde' UIT'-toestand te schakelen. Het belangrijkste verschil tussen de typische PN-junctiediode en de Schottky-diode is de omgekeerde hersteltijd. In een typische PN-junctiediode kan de omgekeerde hersteltijd variëren van enkele microseconden tot 100 nanoseconden. Schottky-diodes hebben geen hersteltijd, omdat Schottky-diodes geen uitputtingsgebied hebben op de kruising.
Omgekeerde lekstroom: stroom die door een halfgeleiderapparaat in tegengestelde richting wordt geleid, is tegengestelde lekstroom. In de Schottky-diode zal het verhogen van de temperatuur de omgekeerde lekstroom aanzienlijk verhogen.
Toepassingen van Schottky Diode
Schottky-diodes hebben veel toepassingen in de elektronica-industrie vanwege hun unieke eigenschappen. Enkele van de toepassingen zijn als volgt:
1. Spanningsklem- / afschakelcircuits
Clipper-circuits en clamper-circuits worden vaak gebruikt in toepassingen voor golfvormgeving. Door een lage spanningsval-eigenschap is de Schottky-diode bruikbaar als klemdiode.
2. Omgekeerde stroom en ontladingsbescherming
Zoals we weten, wordt de Schottky-diode ook wel blokkeringsdiode genoemd omdat hij de stroom in omgekeerde richting blokkeert; het kan worden gebruikt als ontladingsbescherming. Bijvoorbeeld, in noodlichten, een Schottky-diode wordt gebruikt tussen een supercondensator en DC motor supercondensator van ontlading te voorkomen door gelijkstroommotor.
3. Sample-and-hold-circuits
Voorwaarts voorgespannen Schottky-diodes hebben geen minderheidsladingsdragers en kunnen daardoor sneller schakelen dan de typische PN-junctiediodes. Dus worden Schottky-diodes gebruikt omdat ze een kortere overgangstijd hebben van de sample naar de hold-stap en dit resulteert in een nauwkeuriger sample aan de uitgang.
4. Power gelijkrichter
Schottky-diodes hebben een hoge stroomdichtheid en een lage voorwaartse spanningsval betekent dat er minder vermogen wordt verspild dan een typische PN-junctiediode en dit maakt Schottky-diodes meer geschikt voor vermogensgelijkrichters.
Verder vindt u de praktische implementatie van Diode in veel circuits door de link te volgen.