Los diodos Schottky usan Schottky para bloquear el voltaje inverso en la superficie de contacto del metal o del semiconductor, de modo que la corriente pueda conducirse unidireccionalmente. A diferencia del diodo tradicional, la estructura de la unión Schottky y PN es muy diferente. El diodo de recuperación rápida, como su nombre lo indica, es un diodo semiconductor que puede recuperar rápidamente el tiempo inverso. Este documento presentará las diferencias entre el diodo Schottky y el diodo de recuperación rápida desde los aspectos de la estructura y las características de rendimiento.
Diodo Schottky
Es un diodo de "unión metal semiconductor" con características Schottky. Su voltaje de arranque directo es bajo. Además de tungsteno, la capa de metal también puede estar hecha de oro, molibdeno, níquel, titanio y otros materiales. El material semiconductor es silicio o arseniuro de galio. Este tipo de dispositivo es conductor de la mayoría de los portadores, por lo que su corriente de saturación inversa es mucho mayor que la de la unión PN conductora de algunos portadores. Debido a que el efecto de almacenamiento de los portadores minoritarios en el diodo Schottky es muy pequeño, su respuesta de frecuencia solo está limitada por la constante de tiempo RC, por lo que es un dispositivo ideal para alta frecuencia y conmutación rápida. Su frecuencia de trabajo puede alcanzar los 100 GHz. Además, los diodos Schottky MIS (metal aislante semiconductor) se pueden utilizar para fabricar células solares o diodos emisores de luz.
Principio estructural
En resumen, el principio estructural del rectificador Schottky es muy diferente al del rectificador de unión PN. El rectificador de unión PN generalmente se llama rectificador de unión, mientras que el rectificador de medio tubo de metal se llama rectificador Schottky. En los últimos años, también se han desarrollado diodos Schottky de aluminio y silicio fabricados con tecnología planar de silicio, que no solo ahorra metales preciosos, reduce considerablemente los costos, sino que también mejora la consistencia de los parámetros.
El rectificador Schottky usa solo un portador (electrón) para transportar la carga, y no hay acumulación de portadores minoritarios en exceso fuera de la barrera potencial. Por lo tanto, no hay problema de almacenamiento de carga (qrr → 0), y las características de conmutación mejoran significativamente. El tiempo de recuperación inversa se puede acortar a menos de 10 ns. Sin embargo, su valor de voltaje soportado inverso es relativamente bajo, generalmente no más de 100V. Por lo tanto, es adecuado para trabajar en baja tensión y alta corriente. La eficiencia del circuito rectificador (o de rueda libre) de bajo voltaje y gran corriente se puede mejorar utilizando las características de caída de bajo voltaje.
Diodo de recuperación rápida
Los diodos de recuperación rápida se refieren a diodos con un tiempo de recuperación inversa corto (menos de 5us). En el proceso se adoptan medidas de dopaje con oro. Algunas de las estructuras adoptan una estructura de unión PN y otras adoptan una estructura de pasador mejorada. Su caída de tensión directa es mayor que la de los diodos ordinarios (1-2v), y la resistencia de tensión inversa es mayoritariamente inferior a 1200 V. En términos de rendimiento, se puede dividir en dos niveles: recuperación rápida y recuperación ultra rápida. El tiempo de recuperación inversa del primero es de cientos de nanosegundos o más, mientras que el segundo es inferior a 100 nanosegundos.
El diodo Schottky es un diodo basado en la barrera de potencial formada por el contacto entre el metal y el semiconductor. Se le conoce como diodo Schottky para abreviar. Tiene una reducción de voltaje directo ({{0}}.4-1.0v), un tiempo de recuperación inverso (0-10 nanosegundos), una corriente de fuga inversa grande y un voltaje soportado bajo. generalmente inferior a 150V. Se utiliza principalmente en ocasiones de bajo voltaje.
Los diodos Schottky y los diodos de recuperación rápida se usan comúnmente en fuentes de alimentación conmutadas. La diferencia es que el tiempo de recuperación del primero es unas 100 veces menor que el del segundo, y el tiempo de recuperación inverso del primero es de varios nanosegundos. El primero tiene las ventajas de bajo consumo de energía, alta corriente y ultra alta velocidad.
En el proceso de fabricación del diodo de recuperación rápida, se adoptan el dopaje con oro, la difusión simple y otros procesos, que pueden obtener una alta velocidad de conmutación y un alto voltaje de resistencia. En la actualidad, los diodos de recuperación rápida se utilizan principalmente como elementos rectificadores en la fuente de alimentación del inversor.
Tiempo de recuperación inversa
¿Qué es el tiempo de recuperación inversa? Cuando el voltaje del diodo externo pasa de la dirección directa a la inversa, la corriente que fluye a través del dispositivo no puede convertirse transitoriamente de la corriente directa a la inversa. En este momento, los portadores minoritarios (agujeros) inyectados en la dirección de avance son extraídos por el fuerte campo eléctrico de la región de carga espacial. Dado que la densidad de estos agujeros es mayor que la densidad equilibrada de agujeros de la región base, se generará una corriente inversa mucho mayor que la corriente de fuga inversa en el momento de polarización inversa, es decir, la corriente de recuperación inversa IRM. Al mismo tiempo, la mejora del proceso de coincidencia también acelera la disminución de la densidad de estos portadores adicionales. Hasta que los portadores adicionales acumulados en la región base desaparezcan por completo, la corriente inversa disminuye y se estabiliza en la corriente de fuga inversa. El tiempo que toma todo el proceso es el tiempo de recuperación inversa.
El tiempo de recuperación inversa TRR se define como el intervalo de tiempo durante el cual la corriente pasa por el punto cero desde la dirección directa hasta el valor bajo especificado. Es un índice técnico importante para medir el rendimiento de los dispositivos rectificadores y de rueda libre de alta frecuencia.
Características de la estructura de los diodos de recuperación rápida y recuperación ultrarrápida
La estructura interna del diodo de recuperación rápida es diferente a la del diodo ordinario. Agrega la región base I entre los materiales de silicio tipo p y tipo n para formar el chip de silicio pin. Debido a que la región base es muy delgada y la carga de recuperación inversa es muy pequeña, no solo se reduce considerablemente el valor de TRR, sino que también se reduce la caída transitoria de voltaje directo, de modo que el tubo puede soportar un alto voltaje de trabajo inverso. El tiempo de recuperación inversa del diodo de recuperación rápida es generalmente de varios cientos de nanosegundos, la caída de voltaje directo es de aproximadamente 0.6V, la corriente directa es de varios amperios a varios miles de amperios, y el voltaje máximo inverso puede alcanzar varios cientos a varios miles de voltios. La carga de recuperación inversa del diodo de recuperación ultrarrápida se reduce aún más, lo que hace que su TRR sea tan bajo como varias decenas de nanosegundos.
La mayoría de los diodos de recuperación rápida y recuperación ultrarrápida por debajo de 20 A están en forma de paquete TO-220. Desde la perspectiva de la estructura interna, se puede dividir en tubería simple y tubería opuesta (también conocida como tubería doble). Hay dos diodos de recuperación rápida dentro del par de tubos. Según los diferentes métodos de conexión de los dos diodos, existen dos tipos de cátodo común a tubo y ánodo común a tubo. Los diodos de recuperación rápida con decenas de amperios generalmente se empaquetan en-3cajas metálicas. Los tubos con mayor capacidad (varios cientos a varios miles) se empaquetan en forma de perno o tipo placa.
método de prueba
método de prueba de rutina
En condiciones de aficionado, el multímetro puede detectar la conductividad unidireccional de los diodos de recuperación rápida y recuperación ultrarrápida, así como si hay fallas de circuito abierto y cortocircuito en el interior, y puede medir la caída de voltaje de conducción directa. Si está equipado con un megóhmetro, también puede medir el voltaje de ruptura inversa.
Ejemplo: medir un diodo de recuperación ultrarrápida, y sus principales parámetros son: TRR=35ns, if=5a, IFSM=50a, VRM=700V. Gire el multímetro a R × En la marcha 1, la resistencia de lectura hacia adelante es 6,4 l, n=19,5 l. La resistencia inversa es infinita. Además, se obtiene VF=0.03V/ × 19.5=0.585V. Demostrar que la tubería es buena.
asuntos que requieren atención:
Algunos tubos individuales tienen tres pasadores en total, y el pasador del medio es un pasador vacío, que generalmente se corta al salir de fábrica, pero algunos no se cortan;
Si una de las tuberías está dañada, se puede usar como una sola tubería;
R debe usarse cuando se mide la caída de presión pasante × 1ra marcha. Si se usa R × En el engranaje 1K, debido a que la corriente de prueba es demasiado pequeña, que es mucho más baja que la corriente de trabajo normal de la tubería, el valor VF medido será significativamente más bajo. En el ejemplo anterior, si se selecciona R × Medido en el engranaje 1K, la resistencia hacia adelante es igual a 2,2k y, en este momento, la cuadrícula n=9. El valor VF calculado es solo 0.27v, que es mucho más bajo que el valor normal (0.6V);
El tiempo de recuperación del diodo de recuperación rápida es 200-500ns;
El tiempo de recuperación del diodo ultrarrápido es 30-100ns;
El tiempo de recuperación del diodo Schottky es de unos 10 ns;
Además, su tensión directa también es diferente. Schottky < recuperación rápida < alta eficiencia.
