Typisk kredsløbsdiagram for tilslutning af en Schottky-diode. Hvad er en Schottky-diode, dens egenskaber og hvordan man kontrollerer med et multimeter

I dag er emnet for vores anmeldelse Schottky-dioden. Emnet er pædagogisk og trykt specielt til begyndere radioamatører. I moderne radiokredsløb er udtrykket "Schottky Diode" meget almindeligt, så lad os finde ud af, hvad det er. En Schottky-diode er en halvlederdiode lavet på basis af en metal-halvlederkontakt. Opkaldt efter Walter Schottky. Det skematiske diagram af en Schottky-diode ligner en konventionel diode med nogle mindre forskelle.

I stedet for et n-kryds bruger Schottky-dioder en metalhalvleder som en barriere i området for dette kryds, opstår der en potentiel barriere - en Schottky-barriere, hvis højde fører til en ændring i strømstrømmen gennem; enheden. Den vigtigste egenskab ved Schottky-dioder er det lave fremadgående spændingsfald efter overgangen og fraværet af omvendt genoprettelsesladning. Baseret på Schottky-barrieren fremstilles især højhastigheds- og ultrahurtige dioder, de tjener hovedsageligt som mikrobølgedioder til forskellige formål.

Diodestruktur: 1 - halvledersubstrat; 2 - epitaksial film; 3 - metal-halvleder kontakt; 4 - metalfilm; 5 - ekstern kontakt.

En sådan diode giver dig mulighed for at opnå den ønskede højde af den potentielle barriere, ved at vælge det rigtige metal, et meget lavt niveau af højfrekvent støj, som gør det muligt at bruge Schottky-dioden til at skifte strømforsyninger og i digitalt udstyr. Schottky-dioder bruges også som strålingsmodtagere, lysmodulatorer og er meget udbredt i solcellebatterier. Blandt ulemperne ved disse typer dioder er det værd at bemærke følsomheden over for omvendte strøm- og spændingsværdier, på grund af hvilken dioden kan overophedes og fejle.

Fungerer i et temperaturområde fra -65 til plus 160 grader Celsius, den tilladte omvendte spænding for industrielle Schottky-dioder er begrænset til 250 volt. Sådan en del er blevet en uundværlig halvlederenhed i dag. Schottky-dioder fås også i SMD-pakker. Oftest findes de i glas, plastik og metalkasser. Forfatter - AKA.

Halvlederdioden, der bruger barriereeffekten som princip for dens funktion, bærer navnet på den tyske videnskabsmand, der beskrev den, Walter Schottky.

Vigtig! Barriereeffekten er en alvorlig indflydelse af den samlede rumladning på udviklingen af ​​en udledning i et mellemrum med et stærkt ujævnt felt.

Yderligere Information. Hvad er en diode - et elektronisk element, der har en ulige evne til at lede elektrisk strøm, afhængigt af dets retning.

Schottky diode: funktionsprincip

Schottky-ventilen adskiller sig fra den klassiske type ved, at grundlaget for dens drift er et halvleder-metal-par. Dette par omtales ofte som Schottky-barrieren. Denne barriere har, ud over dens evne til at lede elektricitet i én retning, svarende til et pn-kryds, flere nyttige funktioner.

Galliumarsenid og silicium er de vigtigste leverandører af materiale til fremstilling af elektroniske elementer under industrielle forhold. I mere sjældne tilfælde bruges ædle kemiske elementer: platin, palladium og lignende.

Dets grafiske betingede udtryk på elektriske kredsløb falder ikke sammen med klassiske dioder. Mærkningerne på elektroniske komponenter er ens. Der er også dobbelte dioder i form af en samling.

Vigtig! En dobbelt diode er et par dioder kombineret i et fælles volumen.

Dobbelt Schottky barriere diode

For dobbeltventiler kombineres udgangene fra katoderne eller anoderne. Det følger heraf, at et sådant produkt har tre ender. Fælles katodesamlinger fungerer for eksempel, hvor der kræves skiftende strømforsyninger. Schottky-dioder med en fælles anode bruges meget sjældnere.

Dioderne er placeret i et enkelt hus og bruger den samme produktionsteknologi til deres fremstilling, så med hensyn til deres sæt af parametre er de som tvillingebrødre. Deres driftstemperatur er også den samme, fordi... er i et fælles rum. Denne egenskab reducerer betydeligt behovet for at udskifte dem på grund af tab af ydeevne.

De vigtigste karakteristiske egenskaber ved de pågældende ventiler er et lille fremadgående spændingsfald (op til 0,4 V) i overgangsøjeblikket og en høj responstid.

Det nævnte spændingsfald har dog et snævert område af påført spænding - ikke mere end 60 V. Og denne værdi i sig selv er lille, hvilket sætter et ret snævert anvendelsesområde for disse dioder. Hvis spændingen overstiger den specificerede værdi, forsvinder barriereeffekten, og dioden begynder at fungere i tilstanden af ​​en konventionel ensretterdiode. Omvendt spænding for de fleste af dem går ikke ud over 250 V, dog er der prøver med en omvendt spænding på 1,2 kV.

Når de designer elektriske kredsløb, fremhæver designere ofte ikke Schottky-dioden grafisk på kredsløbsdiagrammer, men i specifikationerne for rækkefølgen angiver de dens brug og specificerer den i typen. Når du bestiller udstyr, skal du derfor være meget opmærksom på dette.

Blandt ulemperne ved at arbejde med ventiler med en Schottky-barriere er det nødvendigt at bemærke deres ekstreme "ømhed" og intolerance til det mindste, endda meget kortsigtede, overskridelse af den omvendte spændingsværdi. I dette tilfælde svigter de simpelthen og bliver ikke længere genoprettet, hvilket i sammenligning med siliciumdioder ikke er til deres fordel, fordi sidstnævnte har egenskaben af ​​selvhelbredende, hvorefter de kan fortsætte med at arbejde som normalt uden at kræve udskiftning. Vi må heller ikke glemme, at den omvendte strøm i dem kritisk afhænger af graden af ​​overgang. Hvis der opstår en betydelig omvendt strøm, kan sammenbrud ikke undgås.

En øget driftsfrekvens på grund af lav transientkapacitans og en kort genopretningsperiode på grund af høj ydeevne er positive egenskaber, der gør det muligt at bruge disse dioder, for eksempel af radioamatører. De bruges også ved frekvenser, der når flere hundrede kHz, for eksempel i pulserende ensrettere. Et stort antal producerede dioder bruges i mikroelektronik. Det nuværende udviklingsniveau for videnskab og industri tillader brugen af ​​nanoteknologi i fremstillingsprocessen af ​​ventiler med en Schottky-barriere. De på denne måde skabte ventiler bruges til at shunte transistorer. Denne løsning øger sidstnævntes respons betydeligt.

Schottky dioder i strømforsyninger

Schottky-ventiler er ofte placeret i computerstrømforsyninger. Fem-volts spænding giver en seriøs strøm på snesevis af ampere, hvilket er rekord for lavspændingsstrømsystemer. Schottky-ventiler bruges til disse strømforsyninger. Grundlæggende bruges dobbelte dioder med en enkelt katode. Ikke en eneste moderne computerstrømforsyning af høj kvalitet kan undvære en sådan samling.

Diagnose. En "udbrændt" strømforsyningsenhed af en elektronisk enhed betyder oftest behovet for at erstatte en udbrændt Schottky-enhed. Der er kun to årsager til fejlen: øget lækstrøm og elektrisk nedbrud. Når de beskrevne forhold opstår, leveres der ikke længere strøm til computeren. Forsvarsmekanismerne virkede. Lad os se på, hvordan dette sker.

Der er ingen spænding ved computerens indgang på konstant basis. Strømforsyningen er fuldstændig blokeret af beskyttelsen indbygget i computeren.

Der er en "uforståelig" situation: køleventilatoren begynder at arbejde, så forsvinder den karakteristiske støj igen. Det betyder, at spændingen ved computerens indgang (strømforsyningsudgang) vises og forsvinder. De der. Beskyttelsen håndterer periodiske fejl, men har ikke travlt med at blokere kilden fuldstændigt. Har du en ubehagelig lugt fra en varm blok? Diodeblokken trænger bestemt til at blive udskiftet. En anden metode til hjemmediagnostik: når CPU-belastningen var stor, slukkede strømforsyningen af ​​sig selv. Dette er et tegn på en lækage.

Efter reparation af strømforsyningen, der er forbundet med udskiftning af dobbelte Schottky-dioder, er det nødvendigt at "ringe" transistorerne. I den omvendte procedure kræver dioder også kontrol. Denne regel gælder især, hvis årsagen til reparationen er en lækage.

Kontrollerer Schottky dioder

Et husholdningsmultimeter gør et godt stykke arbejde med at teste enhver type Schottky-barrierediode. Testmetoden ligner meget at kontrollere en almindelig diode. Der er dog nogle hemmeligheder. En elektronisk komponent med en lækage er især svær at kontrollere korrekt. Først skal diodesamlingen fjernes fra kredsløbet. Til dette skal du bruge en loddekolbe. Hvis dioden er brudt, vil en modstand tæt på nul i alle mulige driftstilstande indikere dens inoperabilitet. Med hensyn til fysiske processer ligner dette en lukning.

En "lækage" er sværere at diagnosticere. Det mest almindelige multimeter for offentligheden er dt-830 i de fleste tilfælde vil målinger i "diode"-positionen ikke opdage et problem. Når regulatoren flyttes til "ohmmeter"-positionen, vil den ohmske modstand gå til uendelig. Enheden bør heller ikke angive tilstedeværelsen af ​​ohmsk modstand. Ellers er udskiftning påkrævet.

Schottky-dioder er almindelige i elektrisk og radioelektronik. Omfanget af deres anvendelse er bredt, herunder alfastrålingsmodtagere og forskellige rumfartøjer.

Video

Mange store videnskabsmænd har studeret egenskaberne af p-n krydset. Som du måske har gættet, er dette en almindelig diode, der kan ses i ethvert elektronisk kredsløb. På tidspunktet for dets opfindelse var det et element, der producerede en reel revolution og ændrede alle ideer om fremtiden for elektronik. Også teknologien til dens produktion gik ikke ubemærket hen. Zenner og Gunn dioden dukkede op. Schottky-dioden blev også opfundet

har interessante egenskaber. Dets brug i elektronik var ikke så opsigtsvækkende som dets berømte "brødre". De særlige egenskaber ved dette element blev tidligere brugt i højt specialiserede kredsløb og fandt ikke bred anvendelse. Det er så meget desto mere interessant, at Schottky-dioden for nylig er begyndt at blive brugt som hovedelementet i at skifte strømforsyninger. Det fungerer i næsten alle elektroniske husholdningsapparater: TV, båndoptagere, personlige computere, bærbare computere osv.

Enhedens særlige egenskaber manifesteres i lavspændingsfaldet over p-n-krydset. Den overstiger ikke 0,4 volt. Det vil sige, at den med hensyn til denne parameter er så tæt som muligt på det ideelle element, der er brugt i beregningerne. Sandt nok, ved en spænding på mere end 50 volt forsvinder disse egenskaber. Men ikke desto mindre begyndte Schottky-dioden at blive meget brugt i kredsløb med strømforsyning til sådanne kredsløb oversteg ikke 15 volt jævnspænding, hvilket gjorde det muligt at drage fuld fordel af denne enheds egenskaber. Det kunne stå i feedbackkredsløbet som et begrænsende element eller deltage i driften af ​​regulatorer.

Ud over en så vigtig egenskab som ved p-n-krydset har Schottky-dioden en lille kapacitans. Dette gør det muligt at arbejde i højfrekvente kredsløb. De næsten "ideelle" egenskaber af dette element forvrænger ikke det højfrekvente signal. Derfor begyndte de at installere det i skiftende strømforsyninger, kommunikationsenheder og regulatorer.

Men ud over de positive egenskaber er det også nødvendigt at bemærke ulemperne. Schottky-dioder er meget følsomme selv for kortvarig overskridelse af omvendt spænding fra den tilladte værdi. Dette fører til svigt af elementet. I modsætning til sine silicium-"brødre" er den ikke restaureret. Termisk sammenbrud fører enten til udseendet af lækstrømme eller til "transformation" af enheden til en leder.

Den første fejl vil føre til ustabil drift af hele den elektroniske enhed. Det er ret svært at finde og fjerne. Hvad angår termisk nedbrud, vil dette for eksempel udløse beskyttelse fra Efter udskiftning af det defekte element vil strømforsyningen fungere normalt.

Moderne industri producerer ret kraftige Schottky-dioder. Pulsstrømmen i sådanne enheder kan nå 1,2 kA. Den konstante driftsstrøm i nogle typer når op til 120 A. Sådanne enheder har et bredt strømområde og gode ydeevneegenskaber. De bruges med succes i husholdningsapparater og industriel elektronik.

Schottky-dioden er en anden type typisk halvlederdiode, dens karakteristiske træk er dens lave spændingsfald, når den er tilsluttet direkte. Den fik sit navn til ære for den tyske fysiker og opfinder Walter Schottky. Disse dioder bruger en metal-halvlederforbindelse som en potentiel barriere i stedet for en p-n-forbindelse. Den tilladte omvendte spænding af Schottky-dioder er normalt omkring 1200 volt, for eksempel CSD05120 og dets analoger i praksis, de bruges i lavspændingskredsløb med omvendte spændinger på op til flere titusinder af volt.

På kredsløbsdiagrammer er de betegnet næsten som en diode, se figuren ovenfor, men med små grafiske forskelle er dobbelte Schottky-dioder ret almindelige.

En dobbelt Schottky-diode er to separate elementer samlet i et fælles hus, og terminalerne på disse komponenters katoder eller anoder er kombineret. Derfor er en dobbelt diode, normalt tre terminaler. I switch- og computerstrømforsyninger kan du ofte se dobbelte Schottky-dioder med en fælles katode.

Da begge dioder er placeret i et enkelt hus og samlet ved hjælp af den samme teknologiske proces, er deres tekniske parametre næsten identiske. Med en sådan placering i et tilfælde vil de under drift være i samme temperaturregime, og dette er en af ​​hovedfaktorerne for at øge pålideligheden af ​​enheden som helhed.

Fordele

Spændingsfaldet over dioden ved direkte tilslutning er kun 0,2-0,4 volt, mens denne parameter på typiske siliciumdioder er 0,6-0,7 volt. Et sådant lavt spændingsfald over en halvleder, når det er tilsluttet direkte, er kun karakteristisk for Schottky-dioder med en omvendt spænding på maksimalt 10 volt, men hvis det påførte spændingsniveau stiger, er spændingsfaldet over Schottky-dioden allerede sammenligneligt med en siliciumdiode, hvilket ret stærkt begrænser brugen af ​​Schottky-dioder i moderne elektronik.
Teoretisk set kan enhver Schottky-diode have en lav barrierekapacitans. Fraværet af et eksplicit klassisk p-n-kryds gør det muligt at øge enhedens driftsfrekvens betydeligt. Denne parameter har fundet bred anvendelse i produktionen af ​​integrerede kredsløb, hvor Schottky-dioder omgår overgangene af transistorer, der bruges som logiske elementer. Inden for effektelektronik er en anden parameter for Schottky-dioder vigtig, nemlig den lave genopretningstid gør det muligt at bruge strømensrettere ved frekvenser på hundredvis af kHz og højere. For eksempel bruges MBR4015-radiokomponenten (15 V og 40 A) til at ensrette RF-spænding, og dens genopretningstid er kun 10 kV/μs.
På grund af de ovennævnte positive egenskaber adskiller ensrettere bygget på Schottky-dioder sig fra ensrettere på standarddioder ved et lavere interferensniveau, så de bruges i analoge sekundære strømforsyninger.

Minusser

I tilfælde af en kortvarig overskridelse af det tilladte omvendte spændingsniveau svigter Schottky-dioden, i modsætning til typiske siliciumdioder, som blot vil gå i reversibel nedbrudstilstand, forudsat at krystallens effekttab ikke overstiger de tilladte værdier, og efter at spændingen er reduceret, genopretter dioden fuldstændigt sine egenskaber.
Schottky-dioder er kendetegnet ved højere værdier af omvendte strømme, som stiger med stigende krystaltemperatur og i tilfælde af utilfredsstillende driftsforhold for kølepladen, når der arbejdes med høje strømme, fører til termisk nedbrydning af radiokomponenten.

Schottky-dioder, som jeg bemærkede ovenfor, bruges aktivt i computerstrømforsyninger og skiftespændingsregulatorer. De bruges i lavspændings- og højstrømsdele af computerens UPS-kredsløb ved + 3,3 volt og + 5,0 volt. De mest brugte er dobbelte dioder med en fælles katode. Det er brugen af ​​dobbelte dioder, der betragtes som et tegn på høj kvalitet.

En udbrændt Schottky-diode er en af ​​de mest almindelige fejl ved. En diode kan have to ikke-fungerende tilstande: elektrisk nedbrud og lækage til kroppen. Under alle disse forhold er UPS'en blokeret på grund af det indbyggede beskyttelseskredsløb.

I tilfælde af elektrisk nedbrud er alle sekundære spændinger i strømforsyningen fraværende. I tilfælde af en lækage kan computerens strømforsyningsblæser "twitte", og udgangsspændingspulseringer kan forekomme ved udgangen og periodisk forsvinde. Det vil sige, at beskyttelsesmodulet udløses periodisk, men fuldstændig blokering forekommer ikke. Schottky-dioder brændes 100% ud, hvis radiatoren, som de er fastgjort på, er meget varm eller har en stærk brændt lugt fra dem.

Det skal siges et par ord, at når du reparerer en UPS efter udskiftning af dioder, især med mistanke om lækage til sagen, skal du ringe til alle strømtransistorer, der arbejder i skiftetilstand. Og også i tilfælde af udskiftning af nøgletransistorer er kontrol af dioderne obligatorisk og strengt nødvendigt.

Teknikken til at teste en Schottky diode er den samme som for en standard standard diode. Men der er også små forskelle her. Det er meget vanskeligt at teste en diode af denne type, der allerede er loddet ind i kredsløbet. Derfor skal samlingen eller det enkelte element først fjernes fra kredsløbet til inspektion. Det er ret nemt at bestemme et helt gennemboret element. Ved alle modstandsmålingsgrænser vil multimeteret vise en uendelig lav modstand eller kortslutning i begge retninger.

Det er sværere at kontrollere med en formodet lækage. Hvis vi tjekker med et typisk multimeter, for eksempel DT-830 i "diode" -tilstand, vil vi se en servicebar komponent. Men hvis du tager en måling i ohmmeter-tilstand, er den omvendte modstand ved "20 kOhm"-grænsen bestemt til at være uendelig stor (1). Hvis elementet viser en vis modstand, for eksempel 5 kOhm, er det bedre at betragte denne diode som mistænkelig og erstatte den med en, der absolut er funktionel. Nogle gange er det bedre straks at udskifte Schottky-dioderne på +3,3V og +5,0V busserne i en computer UPS.

De bruges nogle gange i alfa- og betastrålingsmodtagere (dosimetre), neutronstrålingsklemmer, og derudover samles solpaneler ved Schottky-barriereovergange, der leverer elektricitet til rumfartøjer, der pløjer vidderne af vores enorme univers.

En Schottky-diode er et elektrisk halvlederelement, der bruger en metal-halvlederforbindelse som en barriere. Som et resultat erhverves nyttige egenskaber: høj ydeevne og lavt spændingsfald i fremadgående retning.

Fra historien om opdagelsen af ​​Schottky-dioder

De korrigerende egenskaber ved metal-halvleder-overgangen blev først bemærket i 1874 af Ferdinand Braun ved at bruge eksemplet med sulfider. Ved at sende strøm i frem- og tilbagegående retning noterede han en forskel på 30%, hvilket fundamentalt modsagde Ohms velkendte lov. Brown kunne ikke forklare, hvad der skete, men ved at fortsætte sin forskning konstaterede han, at sektionens modstand er proportional med den strømmende strøm. Hvilket også så usædvanligt ud.

Eksperimenterne blev gentaget af fysikere. For eksempel bemærkede Werner Siemens lignende egenskaber af selen. Brown fandt ud af, at strukturens egenskaber er mest udtalte, når størrelsen af ​​kontakterne påført sulfidkrystallen er lille. Forskeren brugte:

• fjederbelastet ledning med et tryk på 1 kg;
• kviksølv kontakt;
• kobberbelagt platform.

Sådan blev punktdioden født, som i 1900 forhindrede vores landsmand Popov i at tage patent på en radiodetektor. I sine egne værker skitserer Brown sin forskning i manganmalm (psilomelane). Ved at presse kontakterne til krystallen med en klemme og isolere kæberne fra den strømførende del, opnåede videnskabsmanden fremragende resultater, men på det tidspunkt var der ingen ansøgning om effekten. Efter at have beskrevet de usædvanlige egenskaber ved kobbersulfid, lagde Ferdinand grundlaget for solid-state elektronik.

Ligesindede fandt praktiske anvendelser for Brown. Professor Jagdish Chandra Bose rapporterede den 27. april 1899 om skabelsen af ​​den første detektor-modtager til at fungere sammen med en radiosender. Han brugte galena (blyoxid) parret med en simpel ledning og fangede millimeterbølgelængder. I 1901 patenterede han sit udtænkte barn. Det er muligt, at under indflydelse af rygter om Popov. Bose-detektoren blev brugt i Marconis første transatlantiske radiotransmission. En lignende enhed på en siliciumkrystal blev patenteret i 1906 af Greenleaf Witter Pickard.

I sin tale ved Nobelprisen i 1909 bemærkede Brown, at han ikke forstod principperne for det fænomen, han opdagede, men han opdagede en række materialer, der udviser nye egenskaber. Disse er de ovennævnte galena, pyrit, pyrolusit, tetrahedrit og en række andre. De anførte materialer tiltrak sig opmærksomhed af en simpel grund: de førte elektrisk strøm, selvom de blev betragtet som forbindelser af elementer i det periodiske system. Tidligere blev sådanne egenskaber betragtet som privilegiet for simple metaller.

Endelig, i 1926, dukkede de første transistorer op med en Schottky-barriere, og teorien bag fænomenet blev opsummeret af William Bradford Shockley i 1939. Samtidig forklarede Neville Francis Mott de fænomener, der opstår ved krydset mellem to materialer, ved at beregne diffusionsstrømmen og driften af ​​de vigtigste ladningsbærere. Walter Schottky udvidede teorien ved at erstatte det lineære elektriske felt med et dæmpet og tilføje ideen om iondonorer placeret i overfladelaget af halvlederen. Rumladningen ved grænsefladen under metallaget blev opkaldt efter videnskabsmanden.

Davydov gjorde lignende forsøg på at bringe teorien under den eksisterende kendsgerning i 1939, men han angav forkert de begrænsende faktorer for strømmen og begik andre fejl. De mest korrekte konklusioner blev lavet af Hans Albrecht Bethe i 1942, som kædede strømmen sammen med termionisk emission af bærere gennem en potentiel barriere ved grænsefladen mellem to materialer. Således skulle det moderne navn på fænomenet og dioderne bære navnet på den sidste videnskabsmand. Schottkys teori afslørede fejl.

Teoretiske undersøgelser er begrænset af vanskeligheden ved at måle arbejdsfunktionen af ​​elektroner, der forlader et materiale i et vakuum. Selv for det kemisk inerte og stabile metalguld varierer visse aflæsninger fra 4 til 4,92 eV. Ved en høj grad af vakuum, i fravær af kviksølv fra pumpen eller en oliefilm, opnås værdier på 5,2 eV. Efterhånden som teknologien udvikler sig, forudsiges værdier mere præcist i fremtiden. En anden løsning ville være at bruge information om materialers elektronegativitet til korrekt at forudsige begivenheder ved overgangsgrænsen. Disse værdier (ifølge Paulling-skalaen) er kendt med en nøjagtighed på 0,1 eV. Fra ovenstående er det klart: i dag er det ikke muligt at forudsige barrierehøjden korrekt ved hjælp af de angivne metoder og derfor ensretteregenskaberne for Schottky-dioder.

De bedste måder at bestemme højden af ​​Schottky-barrieren på

Højden kan bestemmes ved hjælp af en velkendt formel (se figur). Hvor C er en koefficient, der er svagt afhængig af temperaturen. Afhængigheden af ​​den påførte spænding Va, på trods af dens komplekse form, anses for næsten lineær. Hældningen af ​​grafen er q/kT. Barrierehøjden bestemmes ud fra en graf af lnJ versus 1/T ved en fast spænding. Beregningen udføres ud fra hældningsvinklen.

En alternativ metode er at bestråle metal-halvlederforbindelsen med lys. Anvendte metoder:

1. Lys passerer gennem halvlederens tykkelse.
2. Lyset falder direkte på det følsomme område af fotocellen.

Hvis fotonenergien falder inden for energigabet mellem halvlederens båndgab og højden af ​​barrieren, observeres elektronemission fra metallet. Når parameteren er højere end begge disse værdier, stiger udgangsstrømmen kraftigt, hvilket let kan mærkes i forsøgsopstillingen. Denne metode giver os mulighed for at fastslå, at arbejdsfunktionerne for den samme halvleder, med forskellige typer ledningsevnetyper (n og p), summeres til materialets båndgab-bredde.

En ny metode til at bestemme Schottky-barrierens højde er at måle krydsets kapacitans som funktion af den påførte omvendte spænding. Grafen viser udseendet af en ret linje, der skærer x-aksen i et punkt, der karakteriserer den ønskede værdi. Resultatet af forsøgene afhænger stærkt af kvaliteten af ​​overfladebehandlingen. En undersøgelse af teknologiske bearbejdningsmetoder viser, at ætsning i flussyre efterlader et lag af oxidfilm 10 - 20 ångstrøm tykt på en siliciumprøve.

Effekten af ​​aldring bemærkes uvægerligt. Mindre typisk for Schottky-dioder dannet ved at hugge en krystal. Højderne på barriererne er forskellige for et bestemt materiale, i nogle tilfælde afhænger de stærkt af metallernes elektronegativitet. For galliumarsenid er faktoren næsten ikke manifesteret i tilfælde af zinksulfid, den spiller en afgørende rolle. Men i sidstnævnte tilfælde har kvaliteten af ​​overfladebehandlingen en svag effekt for GaAs. Cadmiumsulfid er i en mellemstilling i forhold til disse materialer.

Ved undersøgelse viste det sig, at de fleste halvledere opfører sig som GaAs, inklusive silicium. Mead forklarede dette med, at der dannes en række formationer på overfladen af ​​materialet, hvor elektronenergien ligger i området af en tredjedel af båndgabet fra valensbåndet. Som et resultat, ved kontakt med et metal, har Fermi-niveauet i sidstnævnte en tendens til at indtage en lignende position. Historien gentager sig med enhver guide. Samtidig bliver barrierehøjden forskellen mellem Fermi-niveauet og kanten af ​​ledningsbåndet i halvlederen.

En stærk indflydelse af metalelektronegativitet observeres i materialer med udtalte ionbindinger. Disse er primært tetravalent siliciumoxid og zinksulfid. Dette faktum forklares af fraværet af formationer, der påvirker Fermi-niveauet i metallet. Afslutningsvis tilføjer vi, at der ikke i dag er blevet skabt en omfattende teori om det emne, der er under overvejelse.

Fordele ved Schottky dioder

Det er ingen hemmelighed, at Schottky-dioder fungerer som ensrettere ved udgangen af ​​skiftende strømforsyninger. Producenter understreger, at strømtab og opvarmning i dette tilfælde er meget lavere. Det er blevet fastslået, at spændingsfaldet, når det tilsluttes direkte til en Schottky-diode, er 1,5 - 2 gange mindre end i enhver type ensretter. Lad os prøve at forklare årsagen.

Lad os overveje driften af ​​et konventionelt p-n-kryds. Når materialer med to forskellige typer ledningsevne kommer i kontakt, begynder majoritetsbærere at diffundere ud over kontaktgrænsen, hvor de ikke længere er majoriteten. I fysik kaldes dette et blokerende lag. Hvis et positivt potentiale påføres n-området, vil størstedelens bærerelektroner øjeblikkeligt blive tiltrukket af terminalen. Så vil blokeringslaget udvide sig, ingen strøm vil flyde. Med direkte tænding træder de fleste luftfartsselskaber tværtimod på blokeringslaget, hvor de aktivt rekombinerer med det. Krydset åbner, strømmen løber.

Det viser sig, at du ikke vil være i stand til at åbne eller lukke en simpel diode med det samme. Processerne med dannelse og eliminering af barrierelaget finder sted, hvilket kræver tid. Schottky-dioden opfører sig lidt anderledes. En påført fremadspænding åbner krydset, men der forekommer praktisk talt ingen indsprøjtning af huller i n-halvlederen, der er få sådanne bærere i metallet. Når de tændes igen, kan stærkt dopede halvledere tillade en tunnelstrøm at flyde.

Læsere, der er bekendt med emnet LED-belysning, er allerede klar over, at Henry Joseph Round oprindeligt gjorde en opdagelse i 1907 ved hjælp af en krystaldetektor. Dette er en Schottky-diode i en første tilnærmelse: grænsen for metal og siliciumcarbid. Forskellen er, at de i dag bruger n-type halvleder og aluminium.

Overgangens egenskaber afhænger af de anvendte materialer og de geometriske dimensioner. Volumenladningen i det pågældende tilfælde er mindre, end når to halvledere af forskellig type er i kontakt, hvilket betyder, at koblingstiden reduceres væsentligt. I et typisk tilfælde falder det inden for intervallet fra hundredvis af ps til titusinder af ns. For konventionelle dioder er minimum en størrelsesorden højere. I teorien ser dette ud til, at der ikke er nogen stigning i barriereniveauet, når der påføres omvendt spænding. Det er let at forklare det lille spændingsfald med, at en del af krydset består af en ren leder. Relevant for enheder designet til relativt lave spændinger på snesevis af volt.

På grund af egenskaberne ved Schottky-dioder bruges de i vid udstrækning til at skifte strømforsyninger til husholdningsapparater. Dette giver dig mulighed for at reducere tab og forbedre de termiske driftsforhold for ensrettere. Det lille krydsområde resulterer i lave gennembrudsspændinger, som kompenseres lidt af en stigning i metalliseringsarealet på chippen, der dækker en del af området isoleret af siliciumoxid. Dette område, der minder om en kondensator, når dioden tændes igen, udtømmer de tilstødende lag af de vigtigste ladningsbærere, hvilket forbedrer ydeevnen betydeligt.

På grund af deres hastighed bruges Schottky-dioder aktivt i integrerede kredsløb, der tager sigte på at bruge høje frekvenser - drifts- og klokfrekvenser.