Как сделать диод шоттки

Принцип работы диода Шоттки

Что такое диод Шоттки? Это полупроводниковый элемент, название которого соответствует фамилии знаменитого физика и изобретателя, работавшего в Германии. Специфика диода Шоттки заключается в минимальном снижении напряжения. Эта низкая динамика наблюдается при прямом введении компонента в цепь. На практике используется при обратном напряжении с небольшими значениями (в среднем 3-10В), при возможности применять в промышленности с гораздо большими величинами значение может достигать до 1200В.

Разновидности диодов Шоттки

Все полупроводниковые элементы, работающие по принципу барьера Шоттки, делятся по мощности на:

На рисунке показан сдвоенный элемент, являющий собой по сути два элемента. Они расположены в едином корпусе, в одно целое соединены катодом или анодом. В этом случае чаще всего имеется три вывода диода. При идентичных параметрах собранных таким образом элементов обеспечивается надежность работы всего устройства, в первую очередь, за счет единой температуры.

Особенности и принцип работы диода Шоттки

Как работает диод Шоттки? В чем принципиальные отличия его работы от аналогов с другим барьерным переходом?

Устройство диода Шоттки имеет отличие от других элементов того же назначения использованием барьером в виде перехода между металлом и полупроводником. У аналогов обычно работает с этой же целью p-n переход. Так в первом случае имеется односторонняя электропроводность. В зависимости от того, какой конкретно металл выбран для перехода в элементе, различаются и характеристики элемента. Чаще всего выбирается кремний, возможно применение арсенида галлия. Реже могут применяться сплавы вольфрама, платины и других материалов.

Кремний — самый распространенный и надежный элемент в диодах Шоттки, с ним конструкция надежно работает в условиях высокой мощности. Изделие стабильнее в работе, чем другие полупроводниковые аналоги, а простота изготовления и устройства диода Шоттки делают его очень доступным вариантом.

Металл-полупроводник: принцип работы перехода

Принцип работы диода Шоттки основан на особенностях барьера. Эффект Шоттки при контакте компонентов, из которых выполнен непосредственно полупроводник и металл заключается в образовании бедного электронами участка. Последний имеет вентильные характеристики, аналогичные p-n взаимодействию. Контактный слой останавливает носителей заряда. По сравнению с другими типами полупроводниковых вентилей такое решение обладает:

В переходной зоне нет лишних носителей заряда. Благодаря этому там не возникают диффузии и рекомбинации, что наблюдается в контактных слоях p-n перехода. Так обеспечивается минимальная собственная емкость диода Шоттки, что делает возможным с большей эффективностью использовать его в устройствах с высокими и сверхчастотами.

Преимущества и недостатки диода Шоттки

Несомненными преимуществами подобных полупроводниковых изделий являются:

Высокие показатели обратного тока — основной недостаток устройств с диодом Шоттки. Из-за этого при скачке обратного тока диод может выйти из строя.

Важно! При внедрении подобных диодов в цепи с высокой мощностью электротока создается риск теплового пробоя.

Маркировка и схема диода Шоттки

На схеме преподносится почти как стандартный полупроводниковый диод, но имеются и отличия.

В маркировке используется набор символов, они всегда обозначаются сбоку изделия. Используются международные стандарты, но в зависимости от производителя маркировка может отличаться.

Сочетание цифр и букв на корпусе не всегда понятно, но в радиотехнических справочниках всегда можно найти точную расшифровку.

Работа в ИБП

Подобные элементы очень широко используются в импульсных схемах, в приборах для стабилизации напряжения, а также в блоках питания. Преимущественно выбираются сдвоенные элементы, имеющие в одном корпусе общий катод.

Использование в ИБП сдвоенного диода Шоттки с общим катодом является признаком высокого качества и надежности блока питания.

При этом сгоревший элемент относится к частым и типовым неисправностям импульсного устройства. Нерабочее состояние возникает при:

Встроенная защита приводит к блокировке ИБП в обоих случаях. При утечке возможно присутствие незначительных нестабильных пульсаций напряжения на выходе, а также слабые «подергивания» вентилятора. В случае пробоя напряжения в блоке питания полностью исключены. Так можно определить вероятную причину нерабочего состояния диода Шоттки, но для окончательного решения понадобится диагностика.

Для диагностики следует выполнить шаги:

Отличие процедуры от диагностики обычных диодов заключается в необходимости демонтажа сборки или элемента, иначе проверить его состояние будет очень сложно. Утечку диагностировать сложнее. При использовании типичного мультиметра может отображаться полная работоспособность элемента при работе прибора в режиме «диод». Потому лучше устанавливать режим «омметр» и заменить элемент при демонстрации сопротивления. Показатель 5 кОм не устанавливает точно неисправность диода, но лучше считать его подозрительным и выполнить замену. Доступная стоимость диодов Шоттки позволяет сделать это практически в любой момент без особых трат.

Важно! Если для проверки работоспособности диода Шоттки используется типовой мультиметр, нужно учитывать указанный сбоку показатель электротока.

Применение

Отличительные особенности и принцип работы диода Шоттки обусловливают его широкое применение в быту и в промышленности. Кроме блоков питания компьютера, его часто можно встретить в схемах:

Подобные элементы используются в современных батареях и транзисторах, работа которых обеспечивается сенечной энергией.

Такое универсальное использование элемента связано с способностью полупроводникового диода с эффектом Шоттки во много раз усиливать работоспособность любого прибора и увеличивать его эффективность. Обратное сопротивление электротока восстанавливается, за счет чего он сохраняется в электрической сети. Потери динамики напряжения минимизируются. Также диод Шоттки вбирает несколько видов излучений.

Диод с барьером Шоттки — неприхотливый и простой элемент, обеспечивающий бесперебойную работу множества современных приборов. Доступный, надежный, отличается широкой сферой применения благодаря особенностям в своей конструкции.

Источник

Диод Шоттки: что это, маркировка, обозначение на схеме (УГО)

Диод (стабилитрон) – электронный прибор с односторонней проводимостью. Говоря другими словами, ток в нем может протекать только в одну сторону. Статья посвящена одной из разновидностей такого радиоэлемента – диоду шоттки и его маркировке.

Рекомендуем освежить в памяти, что такое диод:

Что такое диод Шоттки

От обычного диодного элемента он отличается маленьким падением напряжения. Помимо полупроводника, в составе имеет металл. Название – в честь немецкого физика Вальтера Шоттки, открывшего так называемый эффект Шоттки.

На заметку!

В качестве металла для стабилитрона Шоттки может быть карбид вольфрам, карбид кремния, палладий, платина, золото, арсенид галлия и другие.

Отличие от других полупроводников

Достоинство такого стабилитрона в том, что потери напряжения на нем ниже – всего 0,2 – 0, 4 вольта, тогда как, например, у обычных полупроводниковых элементов с кремнием – 0,6–0,7 вольта.

Кроме этого они отличаются более стабильной работой при подаче тока. Внутрь корпуса помещаются специальные кристаллы. Это очень тонкая работа, которую выполняют только запрограммированные роботы.

Наглядно, как отличить стабилитрон Шоттки от остальных с помощью мультиметра:

Обозначение на схеме и маркировка

Обозначение диода Шоттки на схеме отличается от остальных диодов. Вот все виды на одном рисунке – как они помечаются на схеме:

На самом деле редко кто из опытных радиолюбителей не использует Шоттки на практике. При невысокой цене таких радиодеталей они лучше своих аналогов. Наиболее популярные виды диодов Шоттки с маркировкой:

Все эти варианты имеют как корпус цилиндрической формы, так и SMD. Surface Mounted Device (SMD) – прибор, монтируемый на поверхность. Если стабилитрон стандартной цилиндрической формы имеет длинные контактные ножки и монтируется через отверстия в электрической плате, то SMD аналоги – прямо на плату или, так как имеют короткие выводы.

Найти данные стабилитроны можно во многой электронике. Смотрите ниже в главе «Применение и где можно выпаять».

Достоинства и недостатки

Преимуществ таких у таких стабилитронов два, оба связаны с низким падением напряжения:

Единственный недостаток – быстрей выходит из строя при воздействии обратного тока. Когда схема начинает работать некорректно, и ток протекает в обратную сторону (а диод, напомним, элемент с односторонней проводимостью), Шоттки менее устойчив, чем обычные диодные элементы.

Данное явление называют пробоем диода.

Применение и где можно выпаять

Встречаются в бытовой технике, в радиоприемниках, телевизорах, блоках питания компьютеров, в современных солнечных батареях. Также в таких редких приборах, как детектор нейтронного излучения, приемник альфа и бета-излучения и даже космические аппараты. Радиолюбители обычно находят их в компьютерах: на старых материнских платах, в блоках питания, в цепях питания процессора.

Источник

Как сделать диод шоттки

Как показывает текущая статистика отказов современных системных блоков питания, наибольшее количество неисправностей возникает цепях источников питания. Отказы силовых транзисторных ключей (наиболее типовая неисправность блоков питания предыдущих поколений) время случаются крайне редко, что является показателем тех успехов, которые были достигнуты пятилетие производителями силовой полупроводниковой электроники. Одним проблематичных узлов современных блоков питания становятся вторичные выпрямители Шоттки, что обусловлено большими значениями выходных токов блока питания. Именно высокая частота отказов диодов Шоттки стала основанием для появления этой публикации нашего журнала.

Диод Шоттки (назван немецкого физика Baльтера Шоттки) – полупроводниковый диод падением напряжения при прямом включении. Диоды Шоттки используют переход металл-полупроводник барьера Шоттки (вместо перехода, как диодов). Допустимое обратное напряжение промышленно выпускаемых диодов Шоттки ограничено (MBR40250 большинство диодов Шоттки применяется цепях при обратном напряжении порядка единиц

Достоинства диодов Шоттки

время как обычные кремниевые диоды имеют прямое падение напряжения около 0.6 – 0.7 В, применение диодов Шоттки позволяет снизить это значение до 0.2 – 0.4 малое прямое падение напряжения присуще только диодам Шоттки обратным напряжением порядка десятков вольт. обратных напряжениях, прямое падение становится сравнимым параметром кремниевых диодов, что ограничивает применение диодов Шоттки низковольтными цепями. Например, для силового диода Шоттки 30Q150 возможным обратным напряжением (150 В) при прямом токе падение напряжение нормируется от 0.75 В (T = 125°C) до 1.07 В (T = −55°C).

Барьер Шоттки также имеет меньшую электрическую ёмкость перехода, что позволяет заметно повысить рабочую частоту диода. используется микросхемах, где диодами Шоттки шунтируются переходы транзисторов логических элементов. электронике малая ёмкость перехода короткое время восстановления) позволяет строить выпрямители, работающие кГц Например, диод MBR4015 (15 В, оптимизированный под высокочастотное выпрямление, нормирован для работы при dV/dt до

Благодаря лучшим временным характеристикам емкостям перехода, выпрямители Шоттки отличаются диодных выпрямителей пониженным уровнем помех, что делает предпочтительными для применения блоках питания аналоговой аппаратуры.

Недостатки диодов Шоттки

при кратковременном превышении максимального обратного напряжения, диод Шоттки необратимо выходит диодов, которые переходят обратного пробоя, условии непревышения рассеиваемой максимальной мощности, после падения напряжения диод полностью восстанавливает свои свойства.

диоды Шоттки характеризуются повышенными (относительно обычных кремниевых диодов) обратными токами, возрастающими температуры кристалла. 30Q150 обратный ток при максимальном обратном напряжении изменяется от 0.12 мА при +25°C до 6.0 мА при +125°C. диодов ТО-220 обратный ток может превышать величину миллиампер до при +125°C). условиях теплоотвода положительная обратная связь по теплу Шоттки приводит катастрофическому перегреву.

характеристика барьера Шоттки имеет ярко выраженный несимметричный вид. прямых смещений ток экспоненциально растёт приложенного напряжения. обратных смещений ток случаях, при прямом смещении, ток Шоттки обусловлен основными носителями электронами.

По этой причине диоды барьера Шоттки являются быстродействующими приборами, поскольку отсутствуют рекомбинационные процессы. Несимметричность характеристики барьера Шоттки является типичной для барьерных структур. Зависимость тока структурах обусловлена изменением числа носителей, принимающих участие зарядопереноса. напряжения заключается числа электронов, переходящих части барьерной структуры

Диоды Шоттки питания

В системных блоках питания, диоды Шоттки используются для выпрямления тока каналов +3.3В и +5В, а, как известно, величина выходных токов этих каналов составляет десятки ампер, что приводит очень серьезно относиться быстродействия выпрямителей потерь. Решение этих вопросов способно значительно увеличить КПД источников питания надежность работы силовых транзисторов первичной части блока питания.

Итак, для уменьшения динамических коммутационных потерь режима короткого замыкания при переключении, сильноточных каналах (+3.3В и +5В), где эти потери наиболее значительны, выпрямительных элементов используются диоды Шоттки. Применение диодов Шоттки каналах обусловлено следующими соображениями:

1) Диод Шоттки является практически безынерционным прибором малым временем восстановления обратного сопротивления, что приводит обратного вторичного тока и броска тока через коллекторы силовых транзисторов первичной части переключения диода. степени снижает нагрузку транзисторы, и, как результат, увеличивает надежность блока питания.

2) Прямое падение напряжения Шоки также очень мало, что при величине тока обеспечивает значительный выигрыш

Так как блоках питания очень мощным становится напряжения +12В, то применение диодов Шоттки канале также значительный энергетический эффект, однако +12В нецелесообразно. что при обратном напряжении свыше 50В (а +12В обратное напряжение может достигать величины и 60В) диоды Шоттки начинают плохо переключаться (слишком долго этом возникают значительные обратные токи утечки), что приводит всех преимуществ Поэтому +12В используются быстродействующие кремниевые импульсные диоды. сейчас выпускаются диоды Шоттки и обратным напряжением, но питания считается нецелесообразным по разным причинам, числе плана. правилах имеются исключения, поэтому блоках питания можно встретить диодные сборки Шоттки и +12В.

В современных системных блоках питания компьютеров диоды Шоттки представляют собой, как правило, диодные сборки диодов (диодные полумосты), что однозначно повышает технологичность блоков питания, улучшает условия охлаждения диодов. Использование отдельных диодов а сборок, является сейчас показателем низкокачественного блока питания.

Диодные сборки выпускается, типах корпусов

— TO-220 (менее мощные сборки токами до иногда до 25-30А);

— TO-247 (более мощные сборки токами

— TO-3P (мощные сборки).

Электрическая схема диодной сборки Шоттки представлены на

Электрические характеристики диодных сборок, наиболее часто используемых системных блоках питания представлены

Взаимозаменяемость диодных сборок определяется, исходя из Естественно, что при невозможности использовать диодную сборку характеристиками, лучше проводить замену значениями тока случае гарантировать стабильную работу блока питания будет невозможно. Известны случаи, когда производители применяют блоках питания диодные сборки запасом по мощности (хотя чаще приходится наблюдать ситуацию, как раз, обратную), ремонте можно установить прибор значениями тока или напряжения. Однако при такой замене необходимо самым тщательным образом проанализировать характеристики блока питания нагрузки, ответственность такой доработки, естественно, ложится специалиста, производящего ремонт.

Проявление неисправностей диодов Шоттки

Как уже отмечалось, неисправность диодов Шоттки является одной проблем современных блоков питания. предварительным признакам можно предположительно определить Таких признаков несколько.

при пробоях вторичных выпрямительных диодов, как правило, срабатывает защита, питания проявляться

1) При включении блока питания вентилятор «дергается», совершает несколько оборотов после этого выходные напряжения полностью отсутствуют, источник питания блокируется.

2) После включения блока питания вентилятор «дергается» постоянно, блока питания можно наблюдать пульсации напряжения, защита срабатывает периодически, питания при этом полностью

3) Признаком неисправности диодов Шоттки является чрезвычайно сильный разогрев вторичного радиатора, они установлены.

4) Признаком утечки диодов Шоттки может являться самопроизвольное выключение блока питания, при увеличении нагрузки (например, при запуске программ, обеспечивающих 100% загрузку процессора), невозможность запустить компьютер после «апгрейда», хотя мощность блока питания является достаточной.

Кроме того, необходимо осознавать, что питания схемотехникой, утечки выпрямительных диодов приводят первичной цепи и тока через силовые транзисторы, что может стать причиной Таким образом, профессиональный подход блоков питания, диктует обязательную проверку вторичных выпрямительных диодов при каждой замене силовых транзисторов-ключей первичной части блока питания.

Диагностика диодов Шоттки

Проверка диагностика диодов Шоттки, является достаточно непростым делом, многое здесь определяется типом используемого измерительного прибора подобных измерений, хотя определить обычный пробой одного или двух диодов диодной сборки Шоттки особого труда. необходимо выпаять диодную сборку тестером оба диода согласно схеме диагностике тестер необходимо установить проверки диодов. Неисправный диод направлениях покажет одинаковое сопротивление (как правило, очень малое, покажет короткое замыкание), что непригодность для дальнейшего использования. Однако явные пробои диодных сборок встречаются очень

В приходится иметь дело (причем зачастую утечками) диодов Шоттки. утечки, выявить таким способом невозможно. «Утекающий» диод при проверках тестером «диод» является большинстве случаев полностью исправным. Гарантированную точность диагностики, взгляд, позволяет дать только такой метод, как замена диода исправный аналогичный прибор.

Но выявить «подозрительный» диод можно попытаться методики, заключающейся сопротивления его обратного перехода. будем пользоваться проверки диодов, омметром.

Внимание! этой методики следует помнить, что разные тестеры могут давать отличающиеся показания, что объясняется различием самих тестеров.

Итак, устанавливаем предел измерений [20К] обратное сопротивление диода практика, исправные диоды пределе измерений должны показывать бесконечно большое сопротивление.

при измерении выявляется некоторое, как правило, небольшое сопротивление то такой диод можно считать «очень подозрительным» лучше заменить, или проверить методом замены. проводить проверку измерений [200К], то даже исправные диоды могут показывать направлении очень небольшое сопротивление (единицы кОм), поэтому использовать предел [20К]. Естественно, что пределах измерений (2 Мом, даже абсолютно исправный диод оказывается полностью открытым, его переходу прикладывается слишком высокое (для диодов Шоттки) обратное напряжение. [200К] можно проводить проверку сравнительным методом, брать гарантированно-исправный диод, измерять его обратное сопротивление проверяемого диода. Значительные отличия измерениях будут указывать замены диодной сборки.

Иногда встречаются ситуации, когда выходит только один сборки. случае неисправность также легко выявляется методом сравнения обратного сопротивления двух диодов одной сборки. Диоды одной сборки должны иметь одинаковое сопротивление.

Предложенную методику можно дополнить еще устойчивость. проверки заключается момент времени, когда проверяется сопротивление обратного перехода измерений [20K] абзац), необходимо коснуться разогретым паяльником контактов диодной сборки, обеспечивая тем самым прогрев Неисправная диодная сборка практически мгновенно начинает «плыть», сопротивление начинает очень быстро уменьшаться, время как исправная диодная сборка достаточно долго удерживает обратное сопротивление большом значении. очень важна, при работе диодная сборка сильно нагревается нагрева изменяет свои характеристики. Рассмотренная методика обеспечивает проверку устойчивости характеристик диодов Шоттки колебаниям, ведь увеличение температуры корпуса до 125°C увеличивает значение обратного тока утечки раз

Вот так можно попытаться проверить диод Шоттки, однако предложенными методиками злоупотреблять, проводить проверки большом пределе измерений сопротивления сильно разогревать диод, теоретически, все это может привести

Кроме того, отказа диодов Шоттки под действием температуры, необходимо строго соблюдать все рекомендуемые условия пайки (температурный режим пайки). отдать должное производителям диодов, так как многие добились того, что монтаж сборок можно осуществлять при высокой температуре 250 °C

Источник