Os diodos Schottky usam Schottky para bloquear a tensão reversa na superfície de contato do metal ou do semicondutor, de modo que a corrente possa ser conduzida unidirecionalmente. Diferente do diodo tradicional, a estrutura da junção Schottky e PN é muito diferente. O diodo de recuperação rápida, como o nome indica, é um diodo semicondutor que pode recuperar rapidamente o tempo reverso. Este artigo apresentará as diferenças entre o diodo Schottky e o diodo de recuperação rápida nos aspectos de estrutura e características de desempenho.
diodo Schottky
É um diodo de "junção semicondutora metálica" com características Schottky. Sua tensão inicial de avanço é baixa. Além do tungstênio, a camada de metal também pode ser feita de ouro, molibdênio, níquel, titânio e outros materiais. O material semicondutor é silício ou arsenieto de gálio. Este tipo de dispositivo é condutivo pela maioria dos portadores, então sua corrente de saturação reversa é muito maior do que a da junção PN condutiva por poucos portadores. Como o efeito de armazenamento de portadores minoritários no diodo Schottky é muito pequeno, sua resposta de frequência é limitada apenas pela constante de tempo RC, portanto, é um dispositivo ideal para alta frequência e comutação rápida. Sua frequência de trabalho pode chegar a 100 GHz. Além disso, os diodos Schottky MIS (metal isolador semicondutor) podem ser usados para fazer células solares ou diodos emissores de luz.
princípio estrutural
Resumindo, o princípio estrutural do retificador Schottky é muito diferente daquele do retificador de junção PN. O retificador de junção PN é geralmente chamado de retificador de junção, enquanto o retificador de meio tubo de metal é chamado de retificador Schottky. Nos últimos anos, também foram desenvolvidos diodos Schottky de silício de alumínio fabricados pela tecnologia planar de silício, o que não apenas economiza metais preciosos, reduz muito os custos, mas também melhora a consistência dos parâmetros.
O retificador Schottky usa apenas um portador (elétron) para transportar carga, e não há acúmulo de excesso de portadores minoritários fora da barreira de potencial. Portanto, não há problema de armazenamento de carga (qrr → 0) e as características de comutação são significativamente melhoradas. O tempo de recuperação reversa pode ser reduzido para menos de 10 ns. No entanto, seu valor de tensão suportável reversa é relativamente baixo, geralmente não superior a 100V. Portanto, é adequado para trabalhar em baixa tensão e alta corrente. A eficiência do circuito de retificação (ou roda livre) de baixa tensão e grande corrente pode ser melhorada usando as características de queda de baixa tensão.
Diodo de recuperação rápida
Os diodos de recuperação rápida referem-se a diodos com tempo de recuperação reverso curto (abaixo de 5us). Medidas de doping de ouro são adotadas no processo. Algumas das estruturas adotam estrutura de junção PN e algumas adotam estrutura de pinos aprimorada. Sua queda de tensão direta é maior do que a dos diodos comuns (1-2v), e a resistência à tensão reversa é principalmente abaixo de 1200V. Em termos de desempenho, pode ser dividido em dois níveis: recuperação rápida e recuperação ultra rápida. O tempo de recuperação reversa do primeiro é de centenas de nanossegundos ou mais, enquanto o último é inferior a 100 nanossegundos.
O diodo Schottky é um diodo baseado na barreira de potencial formada pelo contato entre o metal e o semicondutor. É referido como diodo Schottky para breve. Tem uma redução de tensão direta ({{0}}.4-1.0v), um tempo de recuperação reverso (0-10 nanossegundos), uma grande corrente de fuga reversa e uma baixa tensão suportável, geralmente inferior a 150V. É usado principalmente em ocasiões de baixa tensão.
Diodos Schottky e diodos de recuperação rápida são comumente usados em fontes de alimentação chaveadas. A diferença é que o tempo de recuperação do primeiro é cerca de 100 vezes menor que o do último, e o tempo de recuperação reverso do primeiro é de cerca de alguns nanossegundos. O primeiro tem as vantagens de baixo consumo de energia, alta corrente e velocidade ultra-alta.
No processo de fabricação do diodo de recuperação rápida, são adotados doping de ouro, difusão simples e outros processos, que podem obter alta velocidade de comutação e alta tensão suportável. Atualmente, os diodos de recuperação rápida são usados principalmente como elementos retificadores na fonte de alimentação do inversor.
Tempo de recuperação reverso
O que é o tempo de recuperação reversa? Quando a tensão do diodo externo transita da direção direta para a direção reversa, a corrente que flui através do dispositivo não pode ser convertida transitoriamente da corrente direta para a corrente reversa. Neste momento, os portadores minoritários (buracos) injetados na direção direta são extraídos pelo forte campo elétrico da região de carga espacial. Como a densidade desses furos é maior que a densidade de furos balanceados da região de base, uma corrente reversa muito maior que a corrente de fuga reversa será gerada no momento de polarização reversa, ou seja, a corrente de recuperação reversa IRM. Ao mesmo tempo, o aprimoramento do processo de coincidência também acelera a diminuição da densidade desses portadores adicionais. Até que os portadores adicionais acumulados na região de base desapareçam completamente, a corrente reversa diminui e se estabiliza na corrente de fuga reversa. O tempo gasto por todo o processo é o tempo de recuperação reverso.
O tempo de recuperação reversa TRR é definido como o intervalo de tempo durante o qual a corrente passa pelo ponto zero da direção direta para o valor baixo especificado. É um índice técnico importante para medir o desempenho de dispositivos retificadores e de roda livre de alta frequência.
Características da estrutura de diodos de recuperação rápida e recuperação ultra rápida
A estrutura interna do diodo de recuperação rápida é diferente da do diodo comum. Ele adiciona a região de base I entre os materiais de silício tipo p e tipo n para formar o chip de silício de pino. Como a região de base é muito fina e a carga de recuperação reversa é muito pequena, não apenas o valor de TRR é bastante reduzido, mas também a queda de tensão direta transitória é reduzida, de modo que o tubo pode suportar uma alta tensão de trabalho reversa. O tempo de recuperação reversa do diodo de recuperação rápida geralmente é de várias centenas de nanossegundos, a queda de tensão direta é de cerca de 0,6V, a corrente direta é de vários amperes a vários milhares de amperes e a tensão de pico reversa pode atingir várias centenas a vários milhares de volts. A carga de recuperação reversa do diodo de recuperação ultrarrápida é ainda mais reduzida, tornando seu TRR tão baixo quanto várias dezenas de nanossegundos.
A maioria dos diodos de recuperação rápida e recuperação ultrarrápida abaixo de 20A estão na forma de pacote TO-220. Do ponto de vista da estrutura interna, pode ser dividido em tubo único e tubo oposto (também conhecido como tubo duplo). Existem dois diodos de recuperação rápida dentro do par de tubos. De acordo com os diferentes métodos de conexão dos dois diodos, existem dois tipos de cátodo comum ao tubo e ânodo comum ao tubo. Os diodos de recuperação rápida com dezenas de AMPs geralmente são embalados em-3caixa de metal superior. Os tubos com maior capacidade (de algumas centenas a vários milhares de a) são embalados na forma de parafuso ou tipo placa.
método de teste
Método de teste de rotina
Em condições amadoras, o multímetro pode detectar a condutividade unidirecional de diodos de recuperação rápida e ultra-rápida, bem como se há circuito aberto e falhas de curto-circuito interno e pode medir a queda de tensão de condução direta. Se equipado com um megômetro, ele também pode medir a tensão de ruptura reversa.
Exemplo: meça um diodo de recuperação ultrarrápido, e seus principais parâmetros são: TRR=35ns, if=5a, IFSM=50a, VRM=700V. Gire o multímetro para R × Na marcha 1, a leitura da resistência direta é 6,4l, n=19,5l. A resistência reversa é infinita. Além disso, VF=0.03V é obtido/ × 19.5=0.585V. Prove que o tubo é bom.
assuntos que precisam de atenção:
Alguns tubos simples têm três pinos no total, e o pino do meio é um pino vazio, que geralmente é cortado ao sair da fábrica, mas alguns não são cortados;
Se um dos tubos estiver danificado, pode ser usado como tubo único;
R deve ser usado ao medir a queda de pressão interna × 1ª marcha. Se R for usado × Na engrenagem de 1K, porque a corrente de teste é muito pequena, que é muito menor que a corrente de trabalho normal do tubo, o valor VF medido será significativamente menor. No exemplo acima, se R for selecionado × Medido na marcha de 1K, a resistência à frente é igual a 2,2k e, neste momento, n=9 grade. O valor de VF calculado é apenas 0.27v, que é muito menor do que o valor normal (0.6V);
O tempo de recuperação do diodo de recuperação rápida é 200-500ns;
O tempo de recuperação do diodo ultrarrápido é 30-100ns;
O tempo de recuperação do diodo Schottky é de cerca de 10 ns;
Além disso, sua tensão direta também é diferente. Schottky < recuperação rápida < alta eficiência.