Diod Schottky menggunakan Schottky untuk menyekat voltan terbalik pada permukaan sentuhan logam atau semikonduktor, supaya arus boleh mengalir secara satu arah. Berbeza dengan diod tradisional, struktur persimpangan Schottky dan PN sangat berbeza. Diod pemulihan pantas, seperti namanya, ialah diod semikonduktor yang boleh memulihkan masa terbalik dengan cepat. Kertas kerja ini akan memperkenalkan perbezaan antara diod Schottky dan diod pemulihan cepat dari aspek struktur dan ciri prestasi.
Diod Schottky
Ia adalah diod "simpang semikonduktor logam" dengan ciri Schottky. Voltan permulaan hadapannya rendah. Sebagai tambahan kepada tungsten, lapisan logam juga boleh dibuat daripada emas, molibdenum, nikel, titanium dan bahan lain. Bahan semikonduktor ialah silikon atau galium arsenida. Peranti jenis ini konduktif oleh kebanyakan pembawa, jadi arus ketepuan terbaliknya jauh lebih besar daripada konduktif simpang PN oleh beberapa pembawa. Oleh kerana kesan storan pembawa minoriti dalam diod Schottky adalah sangat kecil, tindak balas frekuensinya hanya dihadkan oleh pemalar masa RC, jadi ia adalah peranti yang sesuai untuk frekuensi tinggi dan pensuisan pantas. Kekerapan kerjanya boleh mencapai 100GHz. Selain itu, MIS (metal insulator semiconductor) diod Schottky boleh digunakan untuk membuat sel solar atau diod pemancar cahaya.
Prinsip struktur
Secara ringkasnya, prinsip struktur penerus Schottky adalah sangat berbeza daripada prinsip penerus PN Junction. Penerus simpang PN biasanya dipanggil Penerus Persimpangan, manakala penerus separuh tiub logam dipanggil penerus Schottky. Dalam tahun-tahun kebelakangan ini, diod Aluminium Silicon Schottky yang dihasilkan oleh teknologi planar silikon juga telah dibangunkan, yang bukan sahaja menjimatkan logam berharga, sangat mengurangkan kos, tetapi juga meningkatkan ketekalan parameter.
Penerus Schottky hanya menggunakan satu pembawa (elektron) untuk mengangkut cas, dan tiada pengumpulan lebihan pembawa minoriti di luar halangan berpotensi. Oleh itu, tiada masalah penyimpanan caj (qrr → 0), dan ciri pensuisan dipertingkatkan dengan ketara. Masa pemulihan terbalik boleh dipendekkan kepada kurang daripada 10ns. Walau bagaimanapun, nilai voltan tahan terbaliknya agak rendah, secara amnya tidak melebihi 100V. Oleh itu, ia sesuai untuk bekerja di bawah voltan rendah dan arus tinggi. Kecekapan litar pembetulan voltan rendah dan arus besar (atau freewheeling) boleh dipertingkatkan dengan menggunakan ciri-ciri penurunan voltan rendah.
Diod pemulihan cepat
Diod pemulihan pantas merujuk kepada diod dengan masa pemulihan terbalik yang singkat (di bawah 5us). Langkah-langkah doping emas diguna pakai dalam proses itu. Sesetengah struktur mengguna pakai struktur simpang PN dan ada yang menggunakan struktur pin yang dipertingkatkan. Penurunan voltan hadapannya lebih tinggi daripada diod biasa (1-2v), dan rintangan voltan terbalik kebanyakannya di bawah 1200V. Dari segi prestasi, ia boleh dibahagikan kepada dua tahap: pemulihan pantas dan pemulihan ultra pantas. Masa pemulihan terbalik yang pertama ialah ratusan nanosaat atau lebih lama, manakala yang kedua adalah kurang daripada 100 nanosaat.
Diod Schottky ialah diod berdasarkan halangan potensi yang dibentuk oleh sentuhan antara logam dan semikonduktor. Ia dirujuk sebagai diod Schottky untuk jangka pendek. Ia mempunyai pengurangan voltan hadapan ({{0}}.4-1.0v), masa pemulihan terbalik (0-10 nanosaat), arus bocor terbalik yang besar dan voltan tahan rendah, biasanya lebih rendah daripada 150V. Ia digunakan terutamanya dalam keadaan voltan rendah.
Diod Schottky dan diod pemulihan pantas biasanya digunakan dalam menukar bekalan kuasa. Perbezaannya ialah masa pemulihan yang pertama adalah kira-kira 100 kali lebih kecil daripada yang kedua, dan masa pemulihan terbalik yang pertama adalah kira-kira beberapa nanosaat. Yang pertama mempunyai kelebihan penggunaan kuasa rendah, arus tinggi dan kelajuan ultra tinggi.
Dalam proses pembuatan diod pemulihan cepat, doping emas, resapan mudah dan proses lain diterima pakai, yang boleh memperoleh kelajuan pensuisan yang tinggi dan voltan tahan tinggi. Pada masa ini, diod pemulihan pantas digunakan terutamanya sebagai elemen pembetulan dalam bekalan kuasa penyongsang.
Masa pemulihan terbalik
Apakah masa pemulihan terbalik? Apabila voltan diod luaran transien dari arah hadapan ke arah songsang, arus yang mengalir melalui peranti tidak boleh ditukar sementara daripada arus hadapan kepada arus terbalik. Pada masa ini, pembawa minoriti (lubang) yang disuntik ke arah hadapan diekstrak oleh medan elektrik yang kuat di kawasan cas angkasa. Memandangkan ketumpatan lubang ini lebih tinggi daripada ketumpatan lubang seimbang kawasan asas, arus songsang yang jauh lebih besar daripada arus bocor songsang akan dijana pada saat pincang songsang, iaitu, arus pemulihan songsang IRM. Pada masa yang sama, peningkatan proses kebetulan juga mempercepatkan penurunan ketumpatan pembawa tambahan ini. Sehingga pembawa tambahan yang terkumpul di kawasan asas hilang sepenuhnya, arus balikan berkurangan dan stabil kepada arus bocor terbalik. Masa yang diambil oleh keseluruhan proses adalah masa pemulihan terbalik.
Masa pemulihan terbalik TRR ditakrifkan sebagai selang masa semasa arus melalui titik sifar dari arah hadapan ke nilai rendah yang ditentukan. Ia merupakan indeks teknikal yang penting untuk mengukur prestasi peranti freewheeling dan penerus frekuensi tinggi.
Ciri-ciri struktur pemulihan pantas dan diod pemulihan ultra pantas
Struktur dalaman diod pemulihan pantas adalah berbeza daripada diod biasa. Ia menambah kawasan asas I antara bahan silikon jenis p dan n untuk membentuk cip silikon pin. Kerana kawasan asas sangat nipis dan caj pemulihan terbalik adalah sangat kecil, bukan sahaja nilai TRR dikurangkan dengan banyak, tetapi juga penurunan voltan ke hadapan sementara dikurangkan, supaya tiub dapat menahan voltan kerja songsang yang tinggi. Masa pemulihan songsang diod pemulihan pantas biasanya beberapa ratus nanosaat, penurunan voltan ke hadapan adalah kira-kira 0.6V, arus hadapan ialah beberapa amper hingga beberapa ribu amper, dan voltan puncak terbalik boleh mencapai beberapa ratus hingga beberapa ribu volt. Caj pemulihan terbalik diod pemulihan ultracepat dikurangkan lagi, menjadikan TRRnya serendah beberapa puluh nanosaat.
Kebanyakan diod pemulihan pantas dan pemulihan ultra pantas di bawah 20A adalah dalam bentuk pakej TO-220. Dari perspektif struktur dalaman, ia boleh dibahagikan kepada paip tunggal dan paip bertentangan (juga dikenali sebagai paip berganda). Terdapat dua diod pemulihan pantas di dalam sepasang tiub. Mengikut kaedah penyambungan yang berbeza bagi kedua-dua diod, terdapat dua jenis katod sepunya ke tiub dan anod sepunya ke tiub. Diod pemulihan pantas dengan berpuluh-puluh AMP biasanya dibungkus ke dalam-3p kes logam. Tiub dengan kapasiti yang lebih besar (beberapa ratus hingga beberapa ribu a) dibungkus dalam bentuk jenis bolt atau jenis plat.
kaedah ujian
Kaedah ujian rutin
Di bawah keadaan amatur, multimeter boleh mengesan kekonduksian satu arah bagi pemulihan pantas dan diod pemulihan ultra pantas, serta sama ada terdapat litar terbuka dan kerosakan litar pintas di dalam, dan boleh mengukur penurunan voltan pengaliran hadapan. Jika dilengkapi dengan megger, ia juga boleh mengukur voltan pecahan terbalik.
Contoh: ukur diod pemulihan ultracepat, dan parameter utamanya ialah: TRR=35ns, jika=5a, IFSM=50a, VRM=700V. Putar multimeter kepada R × Dalam gear 1, rintangan baca hadapan ialah 6.4l, n=19.5l. Rintangan terbalik adalah tidak terhingga. Selanjutnya, VF=0.03V diperoleh/ × 19.5=0.585V. Buktikan bahawa paip itu baik.
perkara yang perlu diberi perhatian:
Sesetengah tiub tunggal mempunyai tiga pin secara keseluruhan, dan pin tengah adalah pin kosong, yang biasanya terputus apabila meninggalkan kilang, tetapi ada yang tidak terputus;
Jika salah satu paip rosak, ia boleh digunakan sebagai paip tunggal;
R mesti digunakan semasa mengukur kejatuhan tekanan melalui × gear pertama. Jika R digunakan × Pada gear 1K, kerana arus ujian terlalu kecil, yang jauh lebih rendah daripada arus kerja biasa paip, nilai VF yang diukur akan jauh lebih rendah. Dalam contoh di atas, jika R dipilih × Diukur pada gear 1K, rintangan hadapan adalah sama dengan 2.2k, dan pada masa ini, n=9 grid. Nilai VF yang dikira hanyalah 0.27v, yang jauh lebih rendah daripada nilai biasa (0.6V);
Masa pemulihan diod pemulihan pantas ialah 200-500ns;
Masa pemulihan diod ultrafast ialah 30-100ns;
Masa pemulihan diod Schottky ialah kira-kira 10ns;
Selain itu, voltan ke hadapan mereka juga berbeza. Schottky < pemulihan cepat < kecekapan tinggi.