Диод с барьером Шоттки. Его характеристики и как проверить
В большом семействе полупроводников есть так называемый диод Шоттки. Он назван по фамилии учёного Shottky, открывшего этот эффект. В радиоэлектронике занимает свою нишу благодаря своим параметрам. Что это за прибор и чем он отличается от обычных обсуждаем ниже.
Диоды Шоттки (Shottky) могут выглядеть так
Основные характеристики диодов
Для начала вспомним, что такое обычный диод и как он работает. Это полупроводниковый прибор, который стоит из двух зон. При определённых условиях через этот переход перемещаются электроны.
Устройство и обозначение диода
Основное свойство элемента — он пропускает ток в одном направлении, и не пропускает в другом. Диоды Шоттки имеет такие же характеристики, как и обычные. На некоторых заострим внимание поподробнее. Это падение напряжения, обратный ток, обратное напряжение, частота.
Диод Шоттки отличается от обычных кремниевых диодов
Диод Шоттки делают из кремния (Si), арсенида галлия (GaAs) и редко — на основе германия (Ge). Металл в соединении с полупроводником определяет многие параметры диода. Этим металлом, может быть, золото (Au), ралладий (Pd), платина (Pt), вольфрам (W) которые наносятся на полупроводники.
А также как и обычный диод соединение полупроводник-металл обладает односторонней проводимостью с рядом положительных, а также отрицательных качеств.
Вольт-амперная характеристика диода шоттки
Вольт-амперная характеристика диода Шоттки отличается от обычного полупроводникового большей нелинейностью.
Что дает использование соединения металл-полупроводник? Два положительных момента:
-
- Очень небольшое падение напряжения на прямом переходе — 0,2-0,4 В. Для кремниевого диода «среднее» значение этого параметра — 0,7 В. Правда, малое падение напряжения имеют только приборы с небольшим напряжением пробоя — до 100 В. Для более мощных это падение только чуть ниже, чем у кремниевых.
- Высокое быстродействие. То есть, он быстро меняет своё состояние. Переход из открытого состояния в закрытое и обратно происходит за очень короткий промежуток времени и определяется только барьерной ёмкостью. Их применяют в системах коммутации, где важна скорость реакции.
Что такое диод Шоттки и как он обозначается на схеме
Есть у них и минусы. При повышении температуры у них значительно возрастает обратный ток.
Второй недостаток — при превышении максимально допустимого обратного напряжения происходит необратимый пробой. То есть, прибор выходит из строя. Есть и ещё один минус — малое падение прямого напряжения только у диодов Шоттки с малым напряжением пробоя (до сотни вольт). У вариантов с более высоким напряжением потери сравнимы с кремниевыми.
Применение в электронике
Такие свойства, как быстродействие и малое падение напряжения позволяет использовать диоды Шоттки в высокочастотных схемах. Например, в силовых высокочастотных выпрямителях (до сотен килогерц), где они работают как высокочастотные выпрямители. Применяют их и в усилителях звука, так как по сравнению с обычными диодами они дают меньший уровень помех.
Если вы посмотрите на плату источника питания, точно увидите диод Шоттки
Ещё одна область применения — составная часть более сложных полупроводниковых приборов. Например, МОП — транзисторы, диодные сборки и силовые диоды со встроенным диодом Шоттки имеют лучшие характеристики.
Сфера применения изделий велика, но наиболее часто их применяют в блоках питания компьютеров. А также в схемах для модуляции света в приёмниках излучения, солнечных батареях.
Условное обозначение и характеристики
На схеме диод Шоттки имеет особое обозначение. Отличие от обычного состоит в том, что перекладина у треугольника имеет загнутые края. Не один, как у стабилитрона, а оба. И края эти загнуты в разные стороны. На рисунке приведено обозначение по ГОСТу.
Диод Шоттки на схеме: условное обозначение
Про характеристики уже говорили. Это три основных параметра:
- Падение напряжения при прямом переходе. Для диодов Шоттки оно ниже, чем у обычных кремневых. При мощности обратного пробоя до 100 В оно будет порядка 0,2-0,4 В (у кремниевых в среднем 0,6–07 В).
- Напряжение пробоя. Обычное значение — до 200 В, но есть и изделия с напряжением более 1000 вольт.
Параметры популярной серии диодов Шоттки 1N58**
Приведённые параметры — средние. Есть довольно серьёзный разбег и для каждого случая можно подобрать нужные характеристики по каждому из пунктов. Иногда ещё важен такой параметр, как скорость переключения (быстродействие).
Виды диодов Шоттки
В настоящее время в электронных устройствах обычно применяют именно этот тип диодов. Бывают следующих видов:
- Одинарные.
- Сдвоенные
- с общим анодом;
- с общим катодом;
Два варианта корпусов для сдвоенных диодов Шоттки
Сдвоенные диоды Шоттки (или диодные сборки) выполнены в одном корпусе, похожи на силовые ключи, имеют три вывода. Диоды в сборке имеют одинаковые или очень близкие параметры, так как выполняются в одном технологическом цикле.
Часто диоды Шоттки выглядят именно так, но есть еще и в виде обычных диодов и СМД варианты. Как видите, на пластиковых стоит обозначение связки двух диодов — с общим анодом
Деталь имеет обычный корпус в виде небольших цилиндров с двумя проволочными выводами. Катод помечен полосой.
Таблица названий и характеристик
Диоды Шоттки выпускаются определёнными сериями. Не так много производителей в мире, несколько десятков серий. В таблице собраны наиболее часто встречающиеся элементы отечественного и импортного производства (некитайского).
Отечественные диоды Шоттки Импортные диоды Шоттки U max, V Imax, А Тип 1N5817 20-25 1 Одинарный 1N5820 20-25 3 Одинарный КД269 А, АС 20-25 5 Одинарный/сдвоенный КД238АС 20-25 7,5 Сдвоенный КД270 А, АС 20-25 7,5 Одинарный/сдвоенный КД271 А, АС 20-25 10 Одинарный/сдвоенный КД272 А, АС SR1620 20-25 15 Одинарный/сдвоенный КД273 А, АС 20-25 20 Одинарный/сдвоенный 1N5818 30-35 1 Одинарный 1N5821 30-35 3 Одинарный КД638 А, АС 30-35 5 Сдвоенные КД238 А, АС 30-35 7,5 Сдвоенные 10TQ0.5 30-35 10 Одинарный 12TQ035 30-35 15 Одинарный 20TQ035 30-35 20 Одинарный SR5030 30-35 50 Сдвоенные 1N5819 40-45 1 Одинарный 1N5822 40-45 3 Одинарный КД638 АС SR540 40-45 5 Одинарный КД238 АС 6TQ045 40-45 7.5 Сдвоенные 10TQ045 40-45 10 Одинарный 12TQ045 40-45 15 Одинарный 20TQ045 40-45 20 Одинарный SR350 50 3 Одинарный КД269 Б, БС 50 5 Одинарный/сдвоенный КД270 Б, БС SR850 50 7.5 Одинарный/сдвоенный КД271 Б, БС 50 10 Одинарный/сдвоенный КД272 Б, БС 50 15 Одинарный/сдвоенный КД273 Б, БС 18TQ050 50 20 Одинарный/сдвоенный SR160 60 1 Одинарный SR360 60 3 Одинарный КД638 БС SR560 60 5 Сдвоенные КД636 АС SR1660 60 15 Сдвоенные КД637 АС 60 25 Сдвоенные КД269 В, ВС 50SQ080 75 5 Одинарный/сдвоенный КД270 В, ВС 8TQ060 75 7,5 Одинарный/сдвоенный КД271 В, ВС 75 10 Одинарный/сдвоенный КД272 В, ВС 75 15 Одинарный/сдвоенный КД273 В, ВС 75 20 Одинарный/сдвоенный 30CPQ80 75 30 Сдвоенные 11DQ09 90-100 1.1 Одинарный 31DQ10 90-100 3.3 Одинарный КД638 ВС 90-100 5 Сдвоенные КД269 Г, ГС 50SQ100 90-100 5 Одинарный/сдвоенный КД270 Г, ГС 8TQ100 90-100 7.5 Одинарный/сдвоенный КД271 Г, ГС 90-100 10 Одинарный/сдвоенный КД272 Г, ГС 90-100 15 Одинарный/сдвоенный КД273 Г, ГС 90-100 20 Одинарный/сдвоенный 30CPQ100 90-100 30 Сдвоенные КД638 ГС 150 5 Сдвоенные КД269 Д, ДС 150 5 Одинарный/сдвоенный КД638 ДС 150 5 Сдвоенные КД270 Д, ДС 150 7,5 Одинарный/сдвоенный КД271 Д, ДС 10CTQ150 150 10 Одинарный/сдвоенный КД636 БС 150 15 Сдвоенные КД272 Д, ДС 150 15 Одинарный/сдвоенный КД273 Д, ДС 150 20 Одинарный/сдвоенный КД637 БС 150 25 Одинарный/сдвоенный 30CPQ150, SF303 150 30 Сдвоенные UF4003, SF14 200 1 Одинарный SF24 200 2 Одинарный SF34, HER303 200 3 Одинарный КД369 Е, ЕС 200 5 Одинарный/сдвоенный КД638 ЕС 200 5 Сдвоенные КД270 Е, ЕС 200 7,5 Одинарный/сдвоенный КД271 Е, ЕС 200 10 Одинарный/сдвоенный КД272 Е, ЕС 200 15 Одинарный/сдвоенный КД638 ВС 200 15 Сдвоенные КД273 Е, ЕС 200 20 Одинарный/сдвоенный КД637 ВС 200 25 Сдвоенные SF304, 30EPF02 200 30 Одинарный UF4004. SF16 400 1 Одинарный SF26 400 2 Одинарный SF26, HER305 400 3 Одинарный КД640 А, АС 400 8 Одинарный/сдвоенный КД271 К, КС, К1 10ETF04 400 10 Одинарный/сдвоенный КД272 К, КС, К1 16CTU04 400 15 Одинарный/сдвоенный КД641 А, АС 400 15 Одинарный/сдвоенный КД636ГС 400 15 Сдвоенные КД273К, КС, К1 400 20 Одинарный/сдвоенный КД637ГС 30CPF04 400 25 (30) Сдвоенные КД640 Б, БС 500 8 Одинарный/сдвоенный КД640 Е, ЕС 500 8 Одинарный/сдвоенный КД271 Л, ЛС, Л1 500 10 Одинарный/сдвоенный КД272 Л, ЛС, Л1 500 15 Одинарный/сдвоенный КД640 Б, БС 500 15 Одинарный/сдвоенный КД640 Е, ЕС 500 15 Одинарный/сдвоенный КД273 Л, ЛС, Л1 500 20 Одинарный/сдвоенный UF4005, SF17 600 1 Одинарный SF27 600 2 Одинарный SF37, HER306 600 3 Одинарный HFA04TB60 600 4 Одинарный КД640 В, ВС HFA08TB60, HFA08pB60 600 8 Одинарный/сдвоенный КД271, М, МС, М1 10ETF06 600 10 Одинарный/сдвоенный КД636 ДС 600 12 Сдвоенные КД272, М, МС, М1 600 15 Одинарный/сдвоенный КД641В, ВС 600 15 Одинарный/сдвоенный КД273, М, МС, М1 600 20 Одинарный/сдвоенный КД637 ДС 600 25 Сдвоенные 30СPF06 600 30 Одинарный/сдвоенный 40EPF06 600 40 Одинарный 60EPF06 600 60 Одинарный КД640 Г, ГС 700 8 Одинарный/сдвоенный КД640 Г, ГС 700 15 Одинарный/сдвоенный UF4006, SF18 800 1 Одинарный SF28 800 2 Одинарный SF38, HER307 800 3 Одинарный КД636 ЕС 800 12 Сдвоенные КД637 ЕС 20ETF08 800 25 Сдвоенные UF4007, SF19 1000-1200 1 Одинарный SF29 1000-1200 2 Одинарный SF39, HER308 1000-1200 3 Одинарный HFA06TB120 1000-1200 6 Одинарный HFA08TB120, HFA06PB120 1000-1200 8 Одинарный 20ETF12 1000-1200 20 Одинарный 30ETF12 1000-1200 30 Одинарный/сдвоенный 60ETF12 1000-1200 60 Одинарный Для удобства они отсортированы по напряжению пробоя. Внутри группы прямой ток идет по возрастающей. Так удобнее ориентироваться.
Отличия в графическом изображении диода Шоттки и обычного
Некоторые из перечисленных супербыстрые: SF 17/18/19 в группе с высоким обратным напряжением (от 600 В). В группе с напряжением пробоя 400 В их несколько — всё по списку начиная от тока 8А. Такая же картина наблюдается с пробоем на 300 В. В этой группе почти все отличатся высоким быстродействием. Только три позиции (UF4003 и SF 24 и 34) имеют «нормальную» для диодов Шоттки скорость срабатывания. Она всё равно намного выше, чем у обычных кремниевых деталей.
Если проанализировать таблицу, можно заметить, что диоды с малым обратным током почти без исключений импортного производства.
Как проверить
Вообще, он проверяется как обычный диод. Проверка основана на том, что они в одном направлении пропускают ток и имеют малое сопротивление, во втором ток не пропускают и сопротивление имеют высокое — почти обрыв.
Чтобы проверить диод Шоттки мультиметром, переводим его в режим прозвонки. Прикладываем щупы к выводам проверяемой детали. В одном положении должно «звониться», поменяв щупы, должна получить обрыв. Если «звонится» и в любом положении щупов — переход пробит и диод неисправен. Но никакие другие характеристики мультиметром вы не проверите. Можно только сказать работает он или пробит, а также где анод и катод.
Можно проверить диод Шоттки имея обычный мультиметр. В обратном положении должен показывать «обрыв».
Где анод, а где катод? Анод там где положительный щуп, катод — где земляной при таком положении когда диод ток пропускает. В обычном исполнении (КД) катод там, где корпус имеет расширение.
Проверить исправность диода Шоттки вообще не проблема, если имеете универсальный тестер. В слоты вставляем ножки детали и нажимаем на кнопку тестирования. На экране должен высветиться символ диода и характеристики, которыми он обладает. Перечень характеристик зависит от модели измерителя, но падение напряжения на прямом переходе, напряжение пробоя и обратный ток должны быть обязательно. А ещё вам распишут, к какому слоту подключён анод, а к какому катод. Если он сдвоенный, то и общий коллектор/база будут прописаны.
Чем заменить
Заменить диод диодом Шоттки вполне возможно, лишь бы подходил по основным характеристикам, напряжение и ток. А вот обратная замена нежелательна. Дело в том, что Шоттки в силу своих характеристик, меньше греются. При такой замене он быстро выйдет из строя. Конечно если проанализировать схему, то можно подобрать аналог с запасом по мощности.
Источник
