I diodi Schottky utilizzano Schottky per bloccare la tensione inversa sulla superficie di contatto del metallo o del semiconduttore, in modo che la corrente possa condurre in modo unidirezionale. Diversamente dal diodo tradizionale, la struttura della giunzione Schottky e PN è molto diversa. Il diodo a recupero rapido, come suggerisce il nome, è un diodo a semiconduttore in grado di recuperare rapidamente il tempo inverso. Questo documento introdurrà le differenze tra il diodo Schottky e il diodo a recupero rapido dagli aspetti della struttura e delle caratteristiche prestazionali.
Diodo Schottky
Si tratta di un diodo a "giunzione metallo semiconduttore" con caratteristiche Schottky. La sua tensione di avvio in avanti è bassa. Oltre al tungsteno, lo strato metallico può essere realizzato anche in oro, molibdeno, nichel, titanio e altri materiali. Il materiale semiconduttore è silicio o arseniuro di gallio. Questo tipo di dispositivo è conduttivo per la maggior parte delle portanti, quindi la sua corrente di saturazione inversa è molto maggiore di quella della giunzione PN conduttiva per poche portanti. Poiché l'effetto di memorizzazione dei portatori di minoranza nel diodo Schottky è molto ridotto, la sua risposta in frequenza è limitata solo dalla costante di tempo RC, quindi è un dispositivo ideale per l'alta frequenza e la commutazione rapida. La sua frequenza di lavoro può raggiungere i 100 GHz. Inoltre, i diodi Schottky MIS (metallo isolante semiconduttore) possono essere utilizzati per realizzare celle solari o diodi emettitori di luce.
Principio strutturale
Per riassumere, il principio strutturale del raddrizzatore Schottky è molto diverso da quello del raddrizzatore a giunzione PN. Il raddrizzatore a giunzione PN è solitamente chiamato raddrizzatore di giunzione, mentre il raddrizzatore a mezzo tubo metallico è chiamato raddrizzatore Schottky. Negli ultimi anni sono stati sviluppati anche diodi Schottky in alluminio e silicio prodotti con tecnologia planare al silicio, che non solo consente di risparmiare metalli preziosi, riduce notevolmente i costi, ma migliora anche la coerenza dei parametri.
Il raddrizzatore Schottky utilizza un solo vettore (elettrone) per trasportare la carica e non vi è accumulo di portatori minoritari in eccesso al di fuori della potenziale barriera. Pertanto, non vi è alcun problema di accumulo della carica (qrr → 0) e le caratteristiche di commutazione sono notevolmente migliorate. Il tempo di ripristino inverso può essere ridotto a meno di 10 ns. Tuttavia, il suo valore di tensione di tenuta inversa è relativamente basso, generalmente non superiore a 100 V. Pertanto, è adatto a lavorare in bassa tensione e alta corrente. L'efficienza del circuito di raddrizzamento (o ruota libera) a bassa tensione e grande corrente può essere migliorata utilizzando le caratteristiche della caduta di bassa tensione.
Diodo a recupero rapido
I diodi a ripristino rapido si riferiscono a diodi con tempo di ripristino inverso breve (inferiore a 5us). Nel processo vengono adottate misure di doping dell'oro. Alcune delle strutture adottano la struttura di giunzione PN e alcune adottano una struttura a perno migliorata. La sua caduta di tensione diretta è superiore a quella dei diodi ordinari (1-2v) e la resistenza alla tensione inversa è per lo più inferiore a 1200 V. In termini di prestazioni, può essere suddiviso in due livelli: recupero veloce e recupero ultra veloce. Il tempo di ripristino inverso del primo è di centinaia di nanosecondi o più, mentre il secondo è inferiore a 100 nanosecondi.
Il diodo Schottky è un diodo basato sulla potenziale barriera formata dal contatto tra metallo e semiconduttore. È indicato come diodo Schottky in breve. Ha una riduzione della tensione diretta ({{0}}.4-1.0v), un tempo di recupero inverso (0-10 nanosecondi), una grande corrente di dispersione inversa e una bassa tensione di tenuta, generalmente inferiore a 150V. Viene utilizzato principalmente in occasioni a bassa tensione.
I diodi Schottky ei diodi a recupero rapido sono comunemente usati negli alimentatori a commutazione. La differenza è che il tempo di recupero del primo è circa 100 volte inferiore a quello del secondo, mentre il tempo di recupero inverso del primo è di circa diversi nanosecondi. Il primo presenta i vantaggi del basso consumo energetico, dell'alta corrente e della velocità ultraelevata.
Nel processo di fabbricazione del diodo a recupero rapido, vengono adottati il drogaggio dell'oro, la semplice diffusione e altri processi, che possono ottenere un'elevata velocità di commutazione e un'elevata tensione di tenuta. Attualmente, i diodi a ripristino rapido sono utilizzati principalmente come elementi raddrizzatori nell'alimentazione dell'inverter.
Tempo di recupero inverso
Qual è il tempo di recupero inverso? Quando la tensione del diodo esterno passa dalla direzione diretta alla direzione inversa, la corrente che scorre attraverso il dispositivo non può essere convertita transitoriamente dalla corrente diretta alla corrente inversa. In questo momento, i portatori di minoranza (lacune) iniettati nella direzione in avanti vengono estratti dal forte campo elettrico della regione di carica spaziale. Poiché la densità di queste lacune è superiore alla densità di lacune bilanciate della regione di base, al momento di polarizzazione inversa verrà generata una corrente inversa molto maggiore della corrente di dispersione inversa, ovvero la corrente di recupero inversa IRM. Allo stesso tempo, il potenziamento del processo di coincidenza accelera anche la diminuzione della densità di questi portatori aggiuntivi. Fino a quando i portatori aggiuntivi accumulati nella regione di base non scompaiono completamente, la corrente inversa diminuisce e si stabilizza alla corrente di dispersione inversa. Il tempo impiegato dall'intero processo è il tempo di ripristino inverso.
Il tempo di recupero inverso TRR è definito come l'intervallo di tempo durante il quale la corrente passa attraverso il punto zero dalla direzione in avanti al valore basso specificato. È un indice tecnico importante per misurare le prestazioni dei dispositivi a ruota libera e raddrizzatori ad alta frequenza.
Caratteristiche della struttura dei diodi a recupero rapido e recupero ultra veloce
La struttura interna del diodo a ripristino rapido è diversa da quella del diodo ordinario. Aggiunge la regione di base I tra i materiali di silicio di tipo p e di tipo n per formare il chip di silicio pin. Poiché la regione di base è molto sottile e la carica di recupero inverso è molto piccola, non solo il valore TRR è notevolmente ridotto, ma anche la caduta di tensione diretta transitoria è ridotta, in modo che il tubo possa sopportare un'elevata tensione di lavoro inversa. Il tempo di recupero inverso del diodo a recupero rapido è generalmente di diverse centinaia di nanosecondi, la caduta di tensione diretta è di circa 0,6 V, la corrente diretta è compresa tra diversi ampere e diverse migliaia di ampere e la tensione di picco inversa può raggiungere diverse centinaia di diverse migliaia di volt. La carica di recupero inverso del diodo di recupero ultraveloce è ulteriormente ridotta, portando il suo TRR a poche decine di nanosecondi.
La maggior parte dei diodi a ripristino rapido e ultrarapido al di sotto di 20 A sono sotto forma di pacchetto TO-220. Dal punto di vista della struttura interna, può essere suddiviso in tubo singolo e tubo opposto (noto anche come doppio tubo). Ci sono due diodi a recupero rapido all'interno della coppia di tubi. In base ai diversi metodi di connessione dei due diodi, esistono due tipi di catodo comune a tubo e anodo comune a tubo. I diodi a recupero rapido con decine di AMP sono generalmente confezionati in una custodia di metallo top-3p. I tubi con capacità maggiore (da diverse centinaia a diverse migliaia di a) sono confezionati sotto forma di bullone o piastra.
metodo di prova
Metodo di prova di routine
In condizioni amatoriali, il multimetro è in grado di rilevare la conducibilità unidirezionale dei diodi a recupero rapido e ultra rapido, nonché se all'interno sono presenti guasti di circuito aperto e cortocircuito e può misurare la caduta di tensione di conduzione diretta. Se dotato di megger, può misurare anche la tensione di rottura inversa.
Esempio: misurare un diodo a recupero ultraveloce, i cui parametri principali sono: TRR=35ns, if=5a, IFSM=50a, VRM=700V. Ruota il multimetro su R × Nella marcia 1, la resistenza in avanti letta è 6.4l, n=19.5l. La resistenza inversa è infinita. Inoltre, si ottiene VF=0.03V/ × 19.5=0.585V. Dimostra che la pipa è buona.
questioni che richiedono attenzione:
Alcuni tubi singoli hanno tre perni in totale e il perno centrale è un perno vuoto, che di solito viene tagliato quando esce dalla fabbrica, ma alcuni non vengono tagliati;
Se uno dei tubi è danneggiato, può essere utilizzato come tubo singolo;
R deve essere utilizzato quando si misura la caduta di pressione passante × 1a marcia. Se si utilizza R × A marcia 1K, poiché la corrente di prova è troppo piccola, che è di gran lunga inferiore alla normale corrente di lavoro del tubo, il valore VF misurato sarà significativamente inferiore. Nell'esempio sopra, se R è selezionato × Misurato a 1K marcia, la resistenza in avanti è uguale a 2.2k, e in questo momento, n=9 griglia. Il valore VF calcolato è solo 0.27v, che è di gran lunga inferiore al valore normale (0.6V);
Il tempo di ripristino del diodo di ripristino rapido è 200-500ns;
Il tempo di ripristino del diodo ultraveloce è 30-100ns;
Il tempo di ripristino del diodo Schottky è di circa 10 ns;
Inoltre, anche la loro tensione diretta è diversa. Schottky < recupero veloce < alta efficienza.
