Schottky diyotları, Schottky'yi metal veya yarı iletken temas yüzeyindeki ters voltajı bloke etmek için kullanır, böylece akım tek yönlü olarak iletilebilir. Geleneksel diyottan farklı olarak Schottky ve PN bağlantısının yapısı çok farklıdır. Hızlı kurtarma diyodu, adından da anlaşılacağı gibi, ters zamanı hızla kurtarabilen bir yarı iletken diyottur. Bu makale, Schottky diyot ile hızlı kurtarma diyotu arasındaki farkları yapı ve performans özellikleri açısından tanıtacaktır.
Schottky diyot
Schottky özelliklerine sahip bir "metal yarı iletken bağlantı" diyotudur. İleri çalıştırma gerilimi düşüktür. Tungstene ek olarak, metal tabaka altın, molibden, nikel, titanyum ve diğer malzemelerden de yapılabilir. Yarı iletken malzeme silikon veya galyum arsenittir. Bu tür bir cihaz çoğu taşıyıcı tarafından iletkendir, bu nedenle ters doyma akımı, birkaç taşıyıcı tarafından iletken olan PN ekleminden çok daha büyüktür. Schottky diyotta azınlık taşıyıcılarının depolama etkisi çok küçük olduğu için, frekans tepkisi yalnızca RC zaman sabiti ile sınırlıdır, bu nedenle yüksek frekans ve hızlı anahtarlama için ideal bir cihazdır. Çalışma frekansı 100 ghz'e ulaşabilir. Ek olarak, MIS (metal yalıtkan yarı iletken) Schottky diyotları, güneş pilleri veya ışık yayan diyotlar yapmak için kullanılabilir.
Yapısal ilke
Özetlemek gerekirse, Schottky doğrultucunun yapısal prensibi, PN Bağlantı Doğrultucusundan çok farklıdır. PN bağlantı doğrultucuya genellikle Bağlantı Doğrultucu denirken, metal yarım tüp doğrultucuya Schottky doğrultucu denir. Son yıllarda, silikon düzlemsel teknoloji ile üretilen Alüminyum Silikon Schottky diyotları da geliştirilmiştir, bu sadece değerli metallerden tasarruf sağlamakla kalmaz, maliyetleri büyük ölçüde azaltır, aynı zamanda parametrelerin tutarlılığını da geliştirir.
Schottky doğrultucu, yükü taşımak için yalnızca bir taşıyıcı (elektron) kullanır ve potansiyel bariyerin dışında aşırı azınlık taşıyıcıların birikimi yoktur. Bu nedenle, şarj depolama sorunu yoktur (qrr → 0) ve anahtarlama özellikleri önemli ölçüde iyileştirilmiştir. Ters kurtarma süresi 10 ns'nin altına kısaltılabilir. Bununla birlikte, ters dayanım voltajı değeri nispeten düşüktür, genellikle 100V'dan fazla değildir. Bu nedenle düşük gerilim ve yüksek akım altında çalışmaya uygundur. Düşük voltaj ve büyük akım doğrultma (veya serbest dönüş) devresinin verimliliği, düşük voltaj düşüşünün özellikleri kullanılarak geliştirilebilir.
Hızlı kurtarma diyotu
Hızlı kurtarma diyotları, kısa geri kurtarma süresine (5 us'un altında) sahip diyotları ifade eder. Bu süreçte altın doping önlemleri alınır. Yapıların bazıları PN bağlantı yapısını benimser ve bazıları geliştirilmiş pin yapısını benimser. İleri voltaj düşüşü, sıradan diyotlardan (1-2v) daha yüksektir ve ters voltaj dayanımı çoğunlukla 1200V'un altındadır. Performans açısından iki seviyeye ayrılabilir: hızlı kurtarma ve ultra hızlı kurtarma. Birincisinin geri toparlanma süresi yüzlerce nanosaniye veya daha uzunken, ikincisi 100 nanosaniyeden azdır.
Schottky diyot, metal ve yarı iletken arasındaki temasın oluşturduğu potansiyel bariyere dayanan bir diyottur. Kısaca Schottky diyot olarak anılır. İleri voltaj düşüşü ({{0}}.4-1.0v), geri toparlanma süresi (0-10 nanosaniye), büyük bir ters kaçak akım ve düşük dayanma voltajı vardır, genellikle 150V'den düşüktür. Esas olarak düşük voltajlı durumlarda kullanılır.
Schottky diyotları ve hızlı kurtarma diyotları, anahtarlamalı güç kaynaklarında yaygın olarak kullanılır. Aradaki fark, ilkinin iyileşme süresinin ikincisinden yaklaşık 100 kat daha kısa olması ve birincinin geri iyileşme süresinin yaklaşık birkaç nanosaniye olmasıdır. İlki, düşük güç tüketimi, yüksek akım ve ultra yüksek hız avantajlarına sahiptir.
Hızlı kurtarma diyodunun üretim sürecinde, yüksek anahtarlama hızı ve yüksek dayanma gerilimi elde edebilen altın katkılama, basit difüzyon ve diğer işlemler benimsenmiştir. Şu anda, hızlı kurtarma diyotları esas olarak invertör güç kaynağında doğrultucu elemanlar olarak kullanılmaktadır.
Ters iyileşme süresi
Ters iyileşme süresi nedir? Harici diyotun voltajı ileri yönden geri yöne geçici olarak geçtiğinde, cihazdan akan akım geçici olarak ileri akımdan ters akıma dönüştürülemez. Bu sırada, ileri yönde enjekte edilen azınlık taşıyıcıları (delikler), uzay yükü bölgesinin güçlü elektrik alanı tarafından çıkarılır. Bu deliklerin yoğunluğu, taban bölgesinin dengeli delik yoğunluğundan daha yüksek olduğu için, ters gerilim momentinde, yani ters toparlanma akımı IRM'de, ters kaçak akımdan çok daha büyük bir ters akım üretilecektir. Aynı zamanda, çakışma sürecinin artması, bu ek taşıyıcıların yoğunluğunun azalmasını da hızlandırır. Baz bölgesinde biriken ilave taşıyıcılar tamamen ortadan kalkana kadar ters akım azalır ve ters kaçak akıma dengelenir. Tüm işlemin aldığı süre, ters iyileşme süresidir.
Ters toparlanma süresi TRR, akımın sıfır noktasından ileri yönden belirtilen düşük değere geçtiği zaman aralığı olarak tanımlanır. Yüksek frekanslı serbest dönüşlü ve doğrultucu cihazların performansını ölçmek için önemli bir teknik indekstir.
Hızlı kurtarma ve ultra hızlı kurtarma diyotlarının yapı özellikleri
Hızlı kurtarma diyodunun iç yapısı, sıradan diyottan farklıdır. Pim silikon çipini oluşturmak için p-tipi ve n-tipi silikon malzemeler arasına I taban bölgesini ekler. Taban bölgesi çok ince ve ters geri kazanım yükü çok küçük olduğundan, yalnızca TRR değeri büyük ölçüde azalmakla kalmaz, aynı zamanda geçici ileri voltaj düşüşü de azalır, böylece tüp yüksek bir ters çalışma voltajına dayanabilir. Hızlı toparlanma diyodunun geri toparlanma süresi genellikle birkaç yüz nanosaniyedir, ileri voltaj düşüşü yaklaşık 0,6V'dur, ileri akım birkaç amper ila birkaç bin amper arasındadır ve ters tepe voltajı birkaç yüz ila birkaç bin amper arasında olabilir. birkaç bin volt. Ultra hızlı kurtarma diyodunun ters kurtarma yükü daha da azaltılarak TRR'si onlarca nanosaniye kadar düşük hale getirilir.
20A altındaki hızlı kurtarma ve ultra hızlı kurtarma diyotlarının çoğu TO-220 paketi biçimindedir. İç yapı açısından tek boru ve karşı boru (çift boru olarak da bilinir) olarak ayrılabilir. Tüp çiftinin içinde iki adet hızlı kurtarma diyotu vardır. İki diyotun farklı bağlantı yöntemlerine göre, tüpe ortak katot ve tüpe ortak anot olmak üzere iki tip vardır. Onlarca AMP'ye sahip hızlı toparlanan diyotlar genellikle-3p metal kutu içinde paketlenir. Daha büyük kapasiteli (birkaç yüz ila birkaç bin a) borular, cıvata tipi veya plaka tipi şeklinde paketlenir.
test metodu
Rutin test yöntemi
Amatör koşullar altında multimetre, hızlı kurtarma ve ultra hızlı kurtarma diyotlarının tek yönlü iletkenliğini ve ayrıca içeride açık devre ve kısa devre arızaları olup olmadığını algılayabilir ve ileri iletim voltaj düşüşünü ölçebilir. Bir megger ile donatılmışsa, ters arıza voltajını da ölçebilir.
Örnek: ultra hızlı bir kurtarma diyotunu ölçün ve ana parametreleri şunlardır: TRR=35ns, if=5a, IFSM=50a, VRM=700V. Multimetreyi R × konumuna getirin 1. viteste, ileri okuma direnci 6,4 l, n=19,5 l'dir. Ters direnç sonsuzdur. Ayrıca, VF=0.03V elde edilir/ × 19.5=0.585V. Borunun iyi olduğunu kanıtlayın.
dikkat edilmesi gereken hususlar:
Bazı tek tüplerin toplam üç pimi vardır ve ortadaki pim boş bir pimdir ve genellikle fabrikadan çıkarken kesilir, ancak bazıları kesilmez;
Borulardan biri zarar görmüşse tek boru olarak kullanılabilir;
R, geçiş basıncı düşüşü × 1. vites ölçülürken kullanılmalıdır. R kullanılırsa × 1K viteste, test akımı borunun normal çalışma akımından çok daha düşük olduğundan, ölçülen VF değeri önemli ölçüde düşük olacaktır. Yukarıdaki örnekte, R seçilirse × 1K viteste ölçülür, ileri direnç 2,2k'ye eşittir ve bu sırada n=9 ızgara. Hesaplanan VF değeri yalnızca 0.27v'dir, bu normal değerden (0.6V) çok daha düşüktür;
Hızlı toparlanma diyodunun toparlanma süresi 200-500ns'dir;
Ultra hızlı diyotun toparlanma süresi 30-100ns'dir;
Schottky diyodunun toparlanma süresi yaklaşık 10 ns'dir;
Ayrıca, ileri voltajları da farklıdır. Schottky < hızlı iyileşme < yüksek verimlilik.