Schottky-dioder bruger Schottky til at blokere den omvendte spænding på metal- eller halvlederkontaktfladen, så strømmen kan lede ensrettet. Forskellig fra den traditionelle diode er strukturen af Schottky og PN krydset meget anderledes. Fast recovery diode, som navnet antyder, er en halvlederdiode, der hurtigt kan genvinde den omvendte tid. Dette papir vil introducere forskellene mellem Schottky-dioder og hurtiggendannelsesdioder fra aspekter af struktur og ydeevnekarakteristika.
Schottky diode
Det er en diode af "metal semiconductor junction" med Schottky-karakteristika. Dens fremadgående startspænding er lav. Ud over wolfram kan metallaget også være lavet af guld, molybdæn, nikkel, titanium og andre materialer. Halvledermaterialet er silicium eller galliumarsenid. Denne form for enhed er ledende af de fleste bærere, så dens omvendte mætningsstrøm er meget større end den for PN-forbindelse, der er ledende af få bærere. Fordi lagereffekten af minoritetsbærere i Schottky-diode er meget lille, er dens frekvensrespons kun begrænset af RC-tidskonstant, så det er en ideel enhed til højfrekvent og hurtig omskiftning. Dens arbejdsfrekvens kan nå 100GHz. Derudover kan MIS (metal isolator semiconductor) Schottky-dioder bruges til at lave solceller eller lysdioder.
Strukturelt princip
For at opsummere er det strukturelle princip for Schottky ensretter meget forskelligt fra PN Junction Rectifier. PN junction ensretter kaldes normalt Junction Rectifier, mens metal halvrørs ensretter kaldes Schottky ensretter. I de seneste år er der også udviklet Aluminium Silicon Schottky dioder fremstillet af silicium planar teknologi, som ikke kun sparer ædle metaller, reducerer omkostningerne betydeligt, men forbedrer også konsistensen af parametre.
Schottky-ensretteren bruger kun én bærer (elektron) til at transportere ladning, og der er ingen ophobning af overskydende minoritetsbærere uden for den potentielle barriere. Derfor er der ikke noget problem med opladningslagring (qrr → 0), og koblingsegenskaberne er væsentligt forbedret. Den omvendte restitutionstid kan forkortes til mindre end 10 ns. Imidlertid er dens omvendte modstå spændingsværdi relativt lav, generelt ikke mere end 100V. Derfor er den velegnet til at arbejde under lav spænding og høj strøm. Effektiviteten af lavspændings- og storstrøm-ensretter (eller friløbs-) kredsløb kan forbedres ved at bruge egenskaberne ved lavspændingsfald.
Hurtig genopretningsdiode
Hurtiggendannelsesdioder refererer til dioder med kort omvendt genopretningstid (under 5us). Gulddopingforanstaltninger vedtages i processen. Nogle af strukturerne vedtager PN-forbindelsesstruktur, og nogle vedtager forbedret stiftstruktur. Dens fremadgående spændingsfald er højere end almindelige dioders (1-2v), og den modsatte spændingsmodstand er for det meste under 1200V. Ydeevnemæssigt kan den opdeles i to niveauer: hurtig restitution og ultrahurtig restitution. Den omvendte restitutionstid for førstnævnte er hundredvis af nanosekunder eller længere, mens sidstnævnte er mindre end 100 nanosekunder.
Schottky diode er en diode baseret på den potentielle barriere dannet af kontakten mellem metal og halvleder. Det omtales som Schottky diode for kort. Den har en fremadgående spændingsreduktion ({{0}}.4-1.0v), en tilbagegående genopretningstid (0-10 nanosekunder), en stor omvendt lækstrøm og en lav modstandsspænding, generelt lavere end 150V. Det bruges hovedsageligt i lavspændings lejligheder.
Schottky-dioder og hurtiggendannelsesdioder bruges almindeligvis til at skifte strømforsyninger. Forskellen er, at førstnævntes restitutionstid er omkring 100 gange mindre end sidstnævntes, og omvendt restitutionstid for førstnævnte er omkring flere nanosekunder. Førstnævnte har fordelene ved lavt strømforbrug, høj strøm og ultrahøj hastighed.
I fremstillingsprocessen af den hurtige genopretningsdiode anvendes gulddoping, simpel diffusion og andre processer, som kan opnå høj omskiftningshastighed og høj modstå spænding. På nuværende tidspunkt bruges dioder med hurtig gendannelse hovedsageligt som ensretterelementer i inverterstrømforsyningen.
Omvendt restitutionstid
Hvad er omvendt restitutionstid? Når spændingen af den eksterne diode transienterer fra fremadgående retning til modsat retning, kan strømmen, der flyder gennem enheden, ikke forbigående konverteres fra fremadgående strøm til omvendt strøm. På dette tidspunkt udvindes minoritetsbærerne (hullerne), der er injiceret i fremadrettet retning, af det stærke elektriske felt i rumladningsområdet. Da tætheden af disse huller er højere end den afbalancerede hultæthed i basisområdet, vil en omvendt strøm, der er meget større end den omvendte lækstrøm, blive genereret ved det omvendte forspændingsmoment, det vil sige den omvendte genvindingsstrøm IRM. Samtidig accelererer forbedringen af tilfældighedsprocessen også faldet af disse yderligere bærertæthed. Indtil de yderligere bærere akkumuleret i basisområdet fuldstændigt forsvinder, falder den omvendte strøm og stabiliserer sig til den omvendte lækstrøm. Den tid, det tager hele processen, er den omvendte restitutionstid.
Den omvendte genopretningstid TRR er defineret som det tidsinterval, i hvilket strømmen passerer gennem nulpunktet fra fremadgående retning til den specificerede lave værdi. Det er et vigtigt teknisk indeks til at måle ydeevnen af højfrekvente friløbs- og ensretterenheder.
Strukturegenskaber for hurtig genopretning og ultrahurtig genopretningsdioder
Den interne struktur af hurtiggendannelsesdioden er forskellig fra den almindelige diodes. Det tilføjer basisområdet I mellem p-type og n-type siliciummaterialerne for at danne siliciumstiften. Fordi basisområdet er meget tyndt, og den omvendte genvindingsladning er meget lille, reduceres ikke kun TRR-værdien kraftigt, men også det transiente fremadgående spændingsfald reduceres, så røret kan modstå en høj omvendt arbejdsspænding. Reverseringstiden for hurtiggendannelsesdioden er generelt flere hundrede nanosekunder, fremadgående spændingsfald er ca. 0.6V, fremadstrømmen er flere ampere til flere tusinde ampere, og den omvendte spidsspænding kan nå op på flere hundrede til flere tusinde volt. Den omvendte genoprettelsesladning af den ultrahurtige genopretningsdiode reduceres yderligere, hvilket gør dens TRR så lav som adskillige titus af nanosekunder.
De fleste af de hurtige og ultrahurtige gendannelsesdioder under 20A er i form af TO-220-pakke. Fra den indre strukturs perspektiv kan den opdeles i enkeltrør og modsat rør (også kendt som dobbeltrør). Der er to hurtiggendannelsesdioder inde i rørparret. Ifølge de forskellige tilslutningsmetoder for de to dioder er der to typer fælles katode til rør og fælles anode til rør. De hurtige gendannelsesdioder med snesevis af AMP'er er generelt pakket i-3p metalkasse. Rørene med større kapacitet (flere hundrede a til flere tusinde a) er pakket i form af bolttype eller pladetype.
testmetode
Rutinetestmetode
Under amatørforhold kan multimeteret detektere den ensrettede ledningsevne af dioder for hurtig genopretning og ultrahurtig genopretning, såvel som om der er åbne kredsløb og kortslutningsfejl indeni, og kan måle fremadledningsspændingsfaldet. Hvis den er udstyret med en megger, kan den også måle den omvendte gennembrudsspænding.
Eksempel: mål en ultrahurtig gendannelsesdiode, og dens hovedparametre er: TRR=35ns, if=5a, IFSM=50a, VRM=700V. Drej multimeteret til R × I gear 1 er den fremadlæste modstand 6,4l, n=19,5l. Den omvendte modstand er uendelig. Yderligere opnås VF=0.03V/ × 19.5=0.585V. Bevis at røret er godt.
sager, der kræver opmærksomhed:
Nogle enkeltrør har tre stifter i alt, og den midterste stift er en tom stift, som normalt skæres af, når man forlader fabrikken, men nogle skæres ikke af;
Hvis et af rørene er beskadiget, kan det bruges som enkeltrør;
R skal bruges ved måling af det gennemgående trykfald × 1. gear. Hvis R bruges × Ved 1K gear, fordi teststrømmen er for lille, hvilket er langt lavere end rørets normale arbejdsstrøm, vil den målte VF-værdi være væsentligt lavere. I ovenstående eksempel, hvis R er valgt × Målt ved 1K gear, er modstanden fremad lig med 2,2k, og på dette tidspunkt n=9 gitter. Den beregnede VF-værdi er kun 0.27v, hvilket er langt lavere end den normale værdi (0.6V);
Gendannelsestiden for hurtiggendannelsesdioden er 200-500ns;
Gendannelsestiden for den ultrahurtige diode er 30-100ns;
Gendannelsestiden for Schottky-dioden er omkring 10 ns;
Desuden er deres fremadspænding også anderledes. Schottky < hurtig genopretning < høj effektivitet.
