Диод Шоттки

      В основном же, приходится иметь дело с утечками (причем зачастую с тепловыми  утечками) диодов Шоттки. А вот утечки, выявить таким способом невозможно. «Утекающий» диод при проверках тестером в режиме «диод» является в подавляющем большинстве случаев полностью исправным. Гарантированную точность диагностики, на наш взгляд, позволяет дать только такой метод, как замена диода на заведомо исправный аналогичный прибор.

      Но  все-таки, выявить «подозрительный» диод можно попытаться с помощью методики, заключающейся в измерении сопротивления его обратного перехода. Для этого будем пользоваться не режимом проверки диодов, а обычным омметром. Внимание! При использовании этой методики следует помнить, что разные тестеры могут давать отличающиеся показания, что объясняется различием самих тестеров.

      Итак, устанавливаем предел измерений на значение (20К) и измеряем обратное сопротивление диода. Как показывает практика, исправные диоды на этом пределе измерений должны показывать бесконечно большое сопротивление. Если же при измерении выявляется некоторое, как правило, небольшое сопротивление (2-10 КОм), то такой диод можно считать «очень подозрительным» и его лучше заменить, или хотя бы проверить методом замены. Если же проводить проверку на пределе измерений (200К), то даже исправные диоды могут показывать в обратном направлении очень небольшое сопротивление (единицы и десятки кОм), поэтому и рекомендуется использовать предел (20К). Естественно, что на больших пределах измерений (2 Мом, 20 Мом и т.д.) даже абсолютно исправный диод оказывается полностью открытым, т.к. его p-n переходу прикладывается слишком высокое (для диодов Шоттки) обратное напряжение. На пределе (200К) можно проводить проверку сравнительным методом, т.е. брать гарантированно-исправный диод, измерять его обратное сопротивление и сравнивать с сопротивлением проверяемого диода. Значительные отличия в этих измерениях будут указывать на необходимость замены диодной сборки.

      Иногда  встречаются ситуации, когда выходит из строя только один из диодов сборки. В этом случае неисправность также легко выявляется методом сравнения обратного сопротивления двух диодов одной сборки. Диоды одной сборки должны иметь одинаковое сопротивление.

      Предложенную методику можно дополнить еще и проверкой на термическую устойчивость. Суть этой проверки заключается в следующем. В тот момент времени, когда проверяется сопротивление обратного перехода на пределе измерений (20K), необходимо коснуться разогретым паяльником контактов диодной сборки, обеспечивая тем самым прогрев ее кристалла. Неисправная диодная сборка практически мгновенно начинает «плыть», то есть ее обратное сопротивление начинает очень быстро уменьшаться, в то время как исправная диодная сборка достаточно долго удерживает обратное сопротивление на бесконечно большом значении. Эта проверка очень важна, т.к. при работе диодная сборка сильно нагревается (не зря же ее размещают на радиаторе) и вследствие нагрева изменяет свои характеристики. Рассмотренная методика обеспечивает проверку устойчивости характеристик диодов Шоттки к температурным колебаниям, ведь увеличение температуры корпуса до 100 или 125 °C увеличивает значение обратного тока утечки в сто раз.

      Вот так можно попытаться проверить  диод Шоттки, однако предложенными методиками не стоит злоупотреблять, т.е. не следует проводить проверки на слишком большом пределе измерений сопротивления и слишком сильно разогревать диод, т.к. теоретически, все это может привести к повреждению диода.

      Кроме того, из-за возможности отказа диодов Шоттки под действием температуры, необходимо строго соблюдать все рекомендуемые условия пайки (температурный режим и время пайки). Хотя надо отдать должное производителям диодов, так как многие из них добились того, что монтаж сборок можно в течение 10 секунд осуществлять при высокой температуре. 

      Таблица 2 Марки Диодов

Тип диодной сборки	Характеристики  диодных сборок
	VRRM V	VRMS V	VR V	IO, A	IFSM A	VFM V	IRM mA	dV/dt V/мкc	CJ pF	TJmax °C
MBR2530CT	30,0	21,00	30,0	30,0	150,0	0.82/ 0.73	0.2/40	10000,0	450,0	150,0
MBR2535CT	35,0	40687,0	3,00	30,0	150,0	0.82/ 0.73	0.2/40	10000,0	450,0	150,0
MBR2540CT	40,00	28,00	40,0	30,0	150,0	0.82/ 0.73	0.2/40	10000,0	450,0	150,0
MBR2545CT	45,00	40694,0	45,0	30,0	150,0	0.65/ 0.75	18264,0	10000,0	450,0	150,0
MBR2550CT	50,00	35,00	50,0	30,0	150,0	0.65/ 0.75	18264,0	10000,0	450,0	150,0
MBR2560CT	60,0	42,00	60,0	30,0	150,0	0.65/ 0.75	18264,0	10000,0	450,0	150,0
MBR3030PT	30,0	21,00	30,0	30,0	200,0	0.65/0.6	21916,0	10000,0	700,0	150,0
MBR3035PT	35,0	40687,0	35,0	30,0	200,0	0.65/0.6	21916,0	10000,0	700,0	150,0
MBR3040PT	40,0	28,00	40,0	30,0	200,0	0.65/0.6	21916,0	10000,0	700,0	150,0
MBR3045PT	45,0	40694,0	45,0	30,0	200	0.65/0.6	21916,0	10000,0	700,0	150,0
MBR3050PT	50,0	35,00	50,0	30,0	200,0	0.75/ 0.65	5/100	10000,0	700,0	150
MBR3060PT	60,0	42,00	60,0	30,0	200,0	0.75/0.6	5/100	10000,0	700,0	150,0
MBR4030PT	30,0	21,00	30,0	40,0	400,0	0.6/0.7	1/100	10000,0	1100	150,0
MBR4035PT	35,0	40687,0	35,0	40,0	400,0	0.6/0.7	1/100	10000,0	1100,0	150,0
MBR4040PT	40,0	28,00	40,0	40,0	400,0	0.6/0.7	1/100	10000,0	1100,0	150,0
MBR4045PT	45,0	40694,0	45,0	40,0	400,0	0.6/0.7	1/100	10000,0	1100,0	150,0
MBR4050PT	50,0	35,00	50,0	40,0	400,0	0.7/0.8	1/100	10000,0	1100,0	150,0
MBR4060PT	60,0	42,00	60,0	40,0	400,0	0.7/0.8	1/100	10000,0	1100,0	150,0
SB2030PT	30,0	21,00	30,0	20,0	250,0	0.55	18264,0	---	1100,0	150,0
SB2035PT	35,0	40687,0	3,00	20,0	250,0	0.55	18264,0	---	1100,0	150,0
SB2040PT	40,0	28,00	40,0	20,0	250,0	0.55	18264,0	---	1100,0	150,0
SB2045PT	45,0	40694,0	45,0	20,0	250,0	0.55	18264,0	---	1100,0	150,0
SB2050PT	50,0	35,00	50,0	20,0	250,0	0.75	18264,0	---	1100,0	150,0
SB2060PT	60,0	42,00	60,0	20,0	250,0	0.75	18264,0	---	1100,0	150,0
SB2020CT	20,0	14,00	20,0	20,0	150,0	0.55	0.5/50	---	---	150,0
SB2030CT	3,00	21,00	30,0	20,0	150,0	0.55	0.5/50	---	---	150,0
SB2040CT	40,0	28,00	40,0	20,0	150,0	0.55	0.5/50	---	---	150,0
SB2050CT	50,0	35,00	50,0	20,0	150,0	0.75	0.5/50	---	---	150,0
SB2060CT	60,0	42,00	60,0	20,0	150,0	0.75	0.5/50	---	---	150,0
SB2080CT	80,0	56,00	80,0	20,0	150,0	0.85	0.5/50	---	---	150,0
SB20100CT	100	70,00	100	20,0	150,0	0.85	0.5/50	---	---	150,0
SB2020FCT	20,0	14,00	20,0	20,0	150,0	0.55	0.5/100	---	---	125,0
SB2030FCT	30,0	21,00	30,0	20,0	150,0	0.55	0.5/100	---	---	125,0
SB2040FCT	40,0	28,00	40,0	20,0	150,0	0.75	0.5/100	---	---	125,0
SB2050FCT	50,0	35,00	50,0	20,0	150,0	0.75	0.5/100	---	---	125,0
SB2060FCT	60,0	42,00	60,0	20,0	150,0	0.75	0.5/100	---	---	125,0
SB2080FCT	80,0	56,00	80	20,0	150,0	0.85	0.5/100	---	---	125
SB20100FCT	100	70,00	100,	20,0	150,0	0.85	0.5/100	---	---	125,0
SB3020CT	20,0	14,00	20,0	30,0	275,0	0.55	0.5/75	---	---	125,0
SB3030CT	30,0	21,00	30,0	30,0	275,0	0.55	0.5/75	---	---	125,0
SB3040CT	40,0	28,00	40,0	30,0	275,0	0.55	0.5/75	---	---	125,0
SB3050CT	50,0	35,00	50,0	30,0	275,0	0.75	0.5/75	---	---	125,0
SB3060CT	60,0	42,00	60,0	30,0	275,0	0.75	0.5/75	---	---	125,0
SBL3030PT	30,0	21,00	30,0	30,0	275,0	0.55	27395	---	1100,0	150,0
SBL3035PT	35,0	40687	35,0	30,0	275,0	0.55	27395	---	1100,0	150,0
SBL3040PT	40,0	28,00	40,0	30,0	275,0	0.55	27395	---	1100,0	150,0
SBL3045PT	45,0	40694	45,0	30,0	275,0	0.55	27395	---	1100,0	150,0
SBL3050PT	50,0	35,00	50,0	30,0	275,0	0.70	27395	---	1100,0	150,0
SBL3060PT	60,0	42,00	60,0	30,0	275,0	0.70	27395	---	1100,0	150,0
Примечание: VRRM – максимальное импульсное обратное напряжение VRMS – действующее значение обратного напряжения VR – максимальное обратное напряжение постоянного тока IO – среднее значение выходного выпрямленного тока (измеряется обычно при 90°C или 100°C) IFSM – пиковое значение неповторяющегося импульса прямого тока, действующего в течение 8.3 мс VFM – падение напряжения в прямом направлении (через "/" указываются два значения – при температуре 25°C и при температуре 100 или 125°C) IRM – максимальное значение обратного тока при допустимой величине VR (через "/" указываются два значения – при температуре 25°C и при температуре 100 или 125°C) TJmax – максимальный верхний предел рабочей температуры dV/dt – скорость изменения напряжения    СJ – емкость перехода

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

2 РАСЧЁТНАЯ ЧАСТЬ 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

      РАСЧЕТНАЯ ЧАСТЬ 

      Задача:

        Известно, что при Т=300 К кремниевый  диод pn⁺-типа, то есть с повышенным уровнем легирования n-области, имеет следующие параметры: W_p=11 мкм; D_n=20 см²с^-1; t_n=0,2 мкс; А=10^-3 см². Вычислите:

        а) избыточную концентрацию электронов  в p-области как функцию расстояния от плоскости перехода, считая, что ток I=1,2 мА;

      б) электрический заряд, накопленный  в нейтральной p-области;

      в) номиналы основных элементов эквивалентной схемы диода для малого сигнала при заданном токе I, то есть  дифференциального (динамического) сопротивления и диффузной ёмкости. 

      Решение:

        а)  Диффузионная длина электронов  L_n=(D_nt_n)^1/2=(20*2*10^-7)^1/2=2*10^-3 см. Так как W_p=100 мкм, то W_p>L_n; имеем диод с толстой базой. Используя формулы: I=I_n(x_n)+I_p(xn) и I_нас=qn_i²A(D_n/(N_aL_n)+D_p/(N_dL_p)), получаем:

      I=I_n(0)=qAD_nn^’_pO(0)/L_{n ,}

      Откуда  избыточная концентрация носителя при  х=0

      n^’_pO(0)=IL_n/(qAD_n)=1.2*10^-3*2*10^-3/(1.6*10^-19*10^-3*20)=7.5*10^-14 см^-3.

      Находим распределение избыточных электронов в нейтральной n-области, по формуле:

      n^’_p(x)=n^’_pO*e^-x/Ln=7.5*10^-14e^{-x/(2*10^-13)} см ^-3 .

      б) Определим электрический заряд, накопленный в нейтральной p-области по формуле:

      Q_n=qAL_nn^’_pO(0)=1.6*10^-19*10^-3*2*10^-3*7.5*10¹⁴=2.4*10^-10 Кл.

      в) Дифференциальная проводимость определяется как крутизна (пропорциональная тангенсу угла наклона) вольтамперной характеристики диода

      tg a=1/r=dI/dU=(I_насexp(U/U_T))/U_T=I/U_T

      откуда  находим дифференциальное сопротивление

      r=U_T/I=21.7 Ом

      и в соответствии с уравнением: С_диф=(I_насexp(U/U_T))/U_T=dI_u/dU находим диффузную ёмкость:

      С_диф=t_pI/U_T=8.8 нФ 

      Ответ:

      Избыточная  концентрация электронов в нейтральной  р-области: n^’_pO(0)= 7.5*10^-14 см^-3; электрический заряд, накопленный в нейтральной p-области: Q_n=2.4*10^-10 Кл; дифференциальное сопротивление: r=21.7 Ом и диффузная ёмкость: С_диф=8.8 нФ. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

ЗАКЛЮЧЕНИЕ 

       Область применения диодов Шоттки определяется их основными характеристиками:

1. низкое прямое падение напряжение;
2. высокое быстродействие;
3. фактическое отсутствие заряда обратного восстановления.

      Предпочтительным  является применение диодов Шоттки в  низковольтых мощных выпрямителях с  выходным напряжением в несколько  десятков вольт, на высоких частотах переключения.

      Диоды могут успешно применяться в импульсных источниках питания, конверторах, устройства заряда батарей и так далее. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

5 СПИСОК  ЛИТЕРАТУРЫ 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

      СПИСОК  ЛИТЕРАТУРЫ

1. Росадо Л., Физическая электроника и микроэлектроника, М. – 1991;
2. «Идеальные диоды» от компании STMicroelectronics – Джафер Меджахед, Дмитрий Цветков/Новости электроники, 2009, №14;
3. http://www.rom.by/blog/Diody_Shottki$
4. http://www.symmetron.ru/suppliers/diodrus/index.shtml
5. Энциклопедический словарь, М. – 2009.