Kategorie

Diody Schottky

Dioda ze złączem wykonanym z warstwy półprzewodnika (najczęściej krzemu) i warstwy metalu, nazywana jest diodą Schottky’ego. Swoją nazwę zawdzięcza niemieckiemu fizykowi, Walterowi Schottky, który wynalazł to urządzenie półprzewodnikowe. Charakteryzuje się ona niższym spadkiem napięcia, niż klasyczna, krzemowa dioda złączowa, a także wyższą częstotliwością pracy niż ona. Ma ona wiele zastosowań w elektronice, między innymi jako element zabezpieczający układy elektroniczne, a także prostownik do sygnałów o wysokiej częstotliwości.

Diody Schottky’ego

Dioda Schottky’ego, znana również jako dioda barierowa lub dioda z gorącymi nośnikami, jest diodą półprzewodnikową utworzoną przez połączenie półprzewodnika (na ogół krzemu) z metalem. Charakteryzuje się niskim spadkiem napięcia w kierunku przewodzenia (około 150 mV - 500 mV w porównaniu do 600..700 mV, typowych dla złączowej diody krzemowej) oraz bardzo szybkim przełączaniem sygnałów. Detektory kryształkowe używane we wczesnych dniach komunikacji radiowej oraz metalowo-selenowe prostowniki, używane we wczesnych zasilaczach prądu stałego można uznać za pierwszem prymitywne diody Schottky’ego.

Budowa diody Schottky’ego

Złącze barierowe powstaje w tej diodzie między metalem a półprzewodnikiem, tworząc tzw. barierę Schottky’ego. Typowymi stosowanymi metalami są molibden, platyna, chrom lub wolfram; półprzewodnikiem jest zazwyczaj krzem typu N. Strona metalowa jest anodą, a krzem katodą. Wybór kombinacji metalu i półprzewodnika określa napięcie przewodzenia diody. Warstwa metaliczna jest zazwyczaj nakładana na podłoże z półprzewodnika korzystając z fizycznych metod depozycji próżniowej. Z uwagi na niewielką grubość warstwy metalicznej i fakt, że pełni ona jednocześnie rolę kontaktu omowego dla anody, diody tego rodzaju są zazwyczaj mniej odporne na przebicia i ogólnie mniej wytrzymałe niż klasyczne diody złączowe. Złącze barierowe ma bezpośredni kontakt z wrażliwą na temperaturę metalizacją, dlatego dioda Schottky’ego może rozproszyć mniej ciepła niż odpowiednik PN o równoważnej wielkości.

Zasada działania

W odróżnieniu od diod złączowych, dioda Schottky’ego jest urządzeniem z nośnikami większościowymi - tylko elektrony, których nadmiar znajduje się w półprzewodniku typu N, stanowiącym katodę elementu, pełnią rolę nośników prądu elektrycznego w tym urządzeniu półprzewodnikowym. Metaliczna anoda jest elektrycznie obojętna. Największą różnicą, względem diod ze złączem PN, jest czas regeneracji w momencie przechodzenia z stanu przewodzenia do stanu zaporowego. W diodzie Schottky’ego jest on o wiele krótszy, z uwagi na fakt, że nie pojawia się tutaj rejon zubożony przy złączu. Z uwagi na to, czas tej regeneracji w diodzie Schottky’ego wynosi od kilkuset pikosekund do kilkudziesięciu nanosekund, gdzie w zwykłych diodach PN wynosi od 100 ns do kilku mikrosekund.

Typowe aplikacje diod Schottky’ego

Diody Schottky’ego stosowane są w wielu specyficznych zastosowaniach, gdzie wykorzystuje się ich wyjątkowe parametry. Typowym zastosowaniem są tych elementów są przetwornice impulsowe. Niskie napięcie przewodzenia i szybki czas regeneracji prowadzą do zwiększenia wydajności zasilacza. Z uwagi na niski spadek napięcia stosuje się je także do łączenia redundantnych źródeł zasilania i jako diody prostownicze w przetwornicach impulsowych. Z uwagi na wysoka gęstość prądu elementy te sprawdzają się także w układach przeciwprzepięciowy na czułych wejściach układów.