Schottky-dioder använder Schottky för att blockera den omvända spänningen på metall- eller halvledarkontaktytan, så att strömmen kan leda enkelriktat. Till skillnad från den traditionella dioden är strukturen hos Schottky och PN-övergången mycket annorlunda. Snabbåterställningsdiod, som namnet antyder, är en halvledardiod som snabbt kan återställa den omvända tiden. Detta dokument kommer att introducera skillnaderna mellan Schottky-dioder och snabbåterställningsdioder från aspekter av struktur och prestandaegenskaper.
Schottky diod
Det är en diod av "metallhalvledarövergång" med Schottky-egenskaper. Dess framåtstartspänning är låg. Förutom volfram kan metallskiktet också göras av guld, molybden, nickel, titan och andra material. Halvledarmaterialet är kisel eller galliumarsenid. Den här typen av anordning är ledande av de flesta bärare, så dess omvända mättnadsström är mycket större än den för PN-övergång som är ledande av få bärare. Eftersom lagringseffekten av minoritetsbärare i Schottky-diod är mycket liten, begränsas dess frekvenssvar endast av RC-tidskonstanten, så det är en idealisk enhet för högfrekvent och snabb omkoppling. Dess arbetsfrekvens kan nå 100GHz. Dessutom kan MIS (metall isolator semiconductor) Schottky-dioder användas för att tillverka solceller eller lysdioder.
Strukturell princip
Sammanfattningsvis skiljer sig den strukturella principen för Schottky-likriktaren mycket från den för PN Junction Rectifier. PN-övergångslikriktare kallas vanligtvis Junction Rectifier, medan halvrörslikriktare i metall kallas Schottky-likriktare. Under de senaste åren har Aluminium Silicon Schottky-dioder tillverkade av kiselplanarteknik också utvecklats, vilket inte bara sparar ädelmetaller, minskar kostnaderna avsevärt utan också förbättrar konsistensen av parametrar.
Schottky-likriktaren använder endast en bärare (elektron) för att transportera laddning, och det finns ingen ansamling av överflödiga minoritetsbärare utanför den potentiella barriären. Därför finns det inga problem med laddningslagring (qrr → 0), och växlingsegenskaperna är avsevärt förbättrade. Den omvända återhämtningstiden kan förkortas till mindre än 10 ns. Dess omvända motståndsspänningsvärde är dock relativt lågt, vanligtvis inte mer än 100V. Därför är det lämpligt att arbeta under låg spänning och hög ström. Effektiviteten hos lågspännings- och storströmslikriktande (eller frihjuls-) kretsar kan förbättras genom att använda egenskaperna hos lågspänningsfall.
Snabb återställningsdiod
Snabbåterställningsdioder avser dioder med kort omvänd återhämtningstid (under 5us). Gulddopningsåtgärder vidtas i processen. Några av strukturerna antar PN-övergångsstruktur och några antar förbättrad stiftstruktur. Dess framåtspänningsfall är högre än för vanliga dioder (1-2v), och motståndet för backspänningen är oftast under 1200V. När det gäller prestanda kan den delas in i två nivåer: snabb återhämtning och ultrasnabb återhämtning. Den omvända återhämtningstiden för den förra är hundratals nanosekunder eller längre, medan den senare är mindre än 100 nanosekunder.
Schottky-diod är en diod baserad på den potentialbarriär som bildas av kontakten mellan metall och halvledare. Den kallas för kort Schottky-diod. Den har en framåtspänningsreduktion ({{0}}.4-1.0v), en omvänd återhämtningstid (0-10 nanosekunder), en stor omvänd läckström och en låg motståndsspänning, generellt lägre än 150V. Den används främst vid lågspänningstillfällen.
Schottky-dioder och snabbåterställningsdioder används ofta för att byta strömförsörjning. Skillnaden är att återhämtningstiden för den förra är cirka 100 gånger mindre än den för den senare, och den omvända återhämtningstiden för den förra är ungefär flera nanosekunder. Den förstnämnda har fördelarna med låg strömförbrukning, hög ström och ultrahög hastighet.
I tillverkningsprocessen av den snabba återställningsdioden används gulddopning, enkel diffusion och andra processer, vilket kan erhålla hög omkopplingshastighet och hög motstå spänning. För närvarande används snabbåterställningsdioder huvudsakligen som likriktande element i växelriktarens strömförsörjning.
Omvänd återhämtningstid
Vad är omvänd återhämtningstid? När spänningen hos den externa dioden övergår från framåtriktningen till den bakåtriktade riktningen, kan strömmen som flyter genom anordningen inte transient omvandlas från framåtströmmen till bakåtströmmen. Vid denna tidpunkt extraheras minoritetsbärarna (hålen) som injiceras i framåtriktningen av det starka elektriska fältet i rymdladdningsområdet. Eftersom tätheten för dessa hål är högre än den balanserade håltätheten för basområdet, kommer en omvänd ström som är mycket större än den omvända läckströmmen att genereras vid det omvända förspänningsmomentet, det vill säga den omvända återvinningsströmmen IRM. Samtidigt påskyndar förbättringen av sammanfallsprocessen också minskningen av dessa ytterligare bärardensitet. Tills de ytterligare bärarna som samlats i basområdet helt försvinner, minskar den omvända strömmen och stabiliseras till den omvända läckströmmen. Den tid som hela processen tar är den omvända återhämtningstiden.
Den omvända återhämtningstiden TRR definieras som det tidsintervall under vilket strömmen passerar genom nollpunkten från framåtriktningen till det specificerade låga värdet. Det är ett viktigt tekniskt index för att mäta prestandan hos högfrekventa frihjuls- och likriktare.
Strukturegenskaper för snabb återhämtning och ultrasnabb återställningsdioder
Den interna strukturen hos den snabba återställningsdioden skiljer sig från den hos den vanliga dioden. Den lägger till basområdet I mellan p-typ och n-typ kiselmaterial för att bilda stiftkiselchipset. Eftersom basområdet är mycket tunt och den omvända återhämtningsladdningen är mycket liten, reduceras inte bara TRR-värdet kraftigt, utan också det transienta framåtspänningsfallet reduceras, så att röret kan motstå en hög omvänd arbetsspänning. Den omvända återställningstiden för den snabba återställningsdioden är i allmänhet flera hundra nanosekunder, framåtspänningsfallet är cirka 0.6V, framåtströmmen är flera ampere till flera tusen ampere, och backspänningen kan nå flera hundra till flera tusen ampere. flera tusen volt. Den omvända återställningsladdningen för den ultrasnabba återställningsdioden reduceras ytterligare, vilket gör dess TRR så låg som flera tiotals nanosekunder.
De flesta av dioderna för snabb återställning och ultrasnabb återställning under 20A är i form av TO-220-paket. Ur den interna strukturens perspektiv kan den delas upp i enkelrör och motsatt rör (även känt som dubbelrör). Det finns två snabbåterställningsdioder inuti rörparet. Enligt de olika anslutningsmetoderna för de två dioderna finns det två typer av gemensam katod till rör och gemensam anod till rör. De snabba återställningsdioderna med tiotals AMP:er är vanligtvis förpackade i -3p metallhölje. Rören med större kapacitet (flera hundra a till flera tusen a) är förpackade i form av bulttyp eller plåttyp.
testmetod
Rutinmässig testmetod
Under amatörförhållanden kan multimetern upptäcka den enkelriktade konduktiviteten hos dioder för snabb återställning och ultrasnabb återhämtning, såväl som om det finns öppna kretsar och kortslutningsfel inuti, och kan mäta spänningsfallet för framåtledning. Om den är utrustad med en megger kan den också mäta den omvända genomslagsspänningen.
Exempel: mät en ultrasnabb återställningsdiod och dess huvudparametrar är: TRR=35ns, if=5a, IFSM=50a, VRM=700V. Vrid multimetern till R × På växel 1 är avläsningsmotståndet framåt 6,4l, n=19,5l. Det omvända motståndet är oändligt. Vidare erhålls VF=0.03V/ × 19.5=0.585V. Bevisa att röret är bra.
frågor som kräver uppmärksamhet:
Vissa enstaka rör har tre stift totalt, och mittstiftet är en tom stift, som vanligtvis skärs av när man lämnar fabriken, men några skärs inte av;
Om ett av rören är skadat kan det användas som ett enda rör;
R måste användas vid mätning av genomgående tryckfall × 1:a växeln. Om R används × Vid 1K växel, eftersom testströmmen är för liten, vilket är mycket lägre än rörets normala arbetsström, kommer det uppmätta VF-värdet att vara betydligt lägre. I exemplet ovan, om R väljs × Mäts vid 1K växel, är motståndet framåt lika med 2,2k, och vid denna tidpunkt, n=9 rutnät. Det beräknade VF-värdet är endast 0.27v, vilket är mycket lägre än normalvärdet (0.6V);
Återställningstiden för den snabba återställningsdioden är 200-500ns;
Återställningstiden för den ultrasnabba dioden är 30-100ns;
Återställningstiden för Schottky-dioden är cirka 10 ns;
Dessutom är deras framåtspänning också annorlunda. Schottky < snabb återhämtning < hög effektivitet.