Die gebräuchlichsten Diodentypen (dotierte Silizium- PN-Sperrschichtdioden ) weisen einen minimalen Spannungsabfall auf, um das Sperrschichtpotential, dh die Energiequelle, für die Leitung von Ladungsträgern zu überwinden. Für Silizium beträgt diese ungefähr 0,6 bis 0,65 Volt und ist temperaturabhängig.
Für bestimmte Anwendungen ist ein Spannungsabfall von ~ 0,65 Volt nicht akzeptabel. Die Gründe sind:
- An der Diode verschwendete Leistung ist eine Funktion des Stroms durch sie und der Sperrschichtspannung bei diesem Strom, d
P = V x I. H. Somit ist die erzeugte Wärme proportional zu dieser Spannung
- Einer der Faktoren ( nicht der einzige ) für die Diodenschaltgeschwindigkeit ist die Spannungsbarriere, die überwunden werden muss, damit die Leitung erfolgt. Das Verringern dieser Spannung wäre somit eine Möglichkeit, die Diodenschaltleistung zu beschleunigen.
Logischerweise sollte eine einfache Antwort die Verwendung eines anderen Halbleiters anstelle von Si sein ... und dies funktioniert mit einigen Einschränkungen: Eine Alternative für Niederspannungsanwendungen war traditionell die Germanium-pn-Sperrschichtdiode: Ihr Sperrschichtpotential beträgt ungefähr 0,15 Volt. viel kleiner als die ~ 0,65 Volt oben. Ge-Dioden verschwinden jedoch aufgrund von Problemen, bei denen sie gegenüber Siliziumdioden verloren gehen, größtenteils: Zum Beispiel hoher Sperrstrom, niedrige Durchlassstromkapazität, niedrige Sperrspannung und pathetische thermische Stabilität.
Die Schottky-Diode liegt in ihren Parametern irgendwo zwischen Si- und Ge-Dioden, unterscheidet sich jedoch in ihrer Funktionsweise erheblich: Die Gleichrichtungsfunktion tritt zwischen einem dotierten Halbleiter, fast immer vom n-Typ, und einem Metall auf, das eine " Schottky-Barriere " zum Halbleiter bildet . Es ist zu beachten, dass der Typ des komplementären Dotierstoffs (gegebenenfalls p - n) in Schottky-Dioden fehlt.
Die Energiewellenspannung im Fall der Metall-Halbleiter-Barriere hängt davon ab, welche Kombination aus Halbleiter und Metall zur Bildung der Diode verwendet wird, und ist typischerweise viel niedriger als die einer pn-Sperrschichtdiode (die Hälfte der Spannung, wie von Olin in angegeben) seine Antwort).
Der andere große Vorteil ist, dass die Sperrverzögerungszeit einer Schottky-Barriere im Vergleich zu der relativ trägen pn-Sperrschichtdiode nahezu unendlich lang ist. Das ist das kleine Geheimnis für Hochgeschwindigkeits-Schalt- / Gleichrichtungsanwendungen.
Der Nachteil von Schottky-Dioden besteht darin, dass der Sperrkriechstrom mit der erreichten Barrierenspannung zusammenhängt - und mit Abnahme dieses Sperrschichtpotentials drastisch ansteigt. Daher ist eine zu niedrige Spannung für Gleichrichtungszwecke keine gute Sache, obwohl sehr niedrige Übergangspotentiale möglich sind.
Kommen wir nun zu den Fragen:
- Schottky-Dioden werden in Schaltkreisen verwendet, in denen ein niedriges Sperrschichtpotential von wesentlicher Bedeutung ist und die Leckage in Sperrrichtung kein Deal-Breaker ist
- Sowohl kleine signalstarke Schottky- Dioden mit hoher Schaltgeschwindigkeit als auch leistungsstarke Schottky- Dioden haben ihre Verwendung in der Elektronikentwicklung: dh sowohl für Niederspannungsanwendungen, bei denen ein geringer Diodenabfall und eine schnelle Wiederherstellung wichtig sind, als auch für Hochstromanwendungen, bei denen der geringe Diodenabfall zu einer geringeren Leistungsverschwendung führt Hitze. zB meine Lieblings-Schottky-Diode, die Vishay 95sq015 , hat eine Durchlassspannung von nur 0,25 Volt bei einem Strom von 9 Ampere!
- Eine wichtige, relativ neue Anwendung von Schottky-Dioden ist das Schalten bei hohen Temperaturen, bei denen Schottky- Dioden aus Siliziumkarbid , z. B. 1N8032 , sehr hohe Sperrspannungen (typisch> 600 V), keine Sperrladung und Nennbetrieb bis zu 200 bis 250 o liefern Während der Vorteil der niedrigen Durchlassspannung bei diesen Dioden verloren geht, macht die Schaltgeschwindigkeit aufgrund der Null-Rückwärts-Wiederherstellung in Verbindung mit dem Betrieb bei unglaublich hohen Temperaturen diesen Schottky-Typ in solchen Anwendungen einzigartig von unschätzbarem Wert.
