Diodo Schottky: caratteristiche, parametri e applicazioni

Il diodo è uno dei componenti di base comunemente usati nei progetti di circuiti elettronici, può essere comunemente trovato in raddrizzatori, clipper, morsetti e molti altri circuiti comunemente usati. Si tratta di un dispositivo semiconduttore a due terminali che consente il flusso di corrente in una sola direzione che va da anodo a catodo (da + a -) e blocca il flusso di corrente in direzione inversa, cioè da catodo ad anodo. Il motivo dietro a ciò che ha ca. Zero resistenza in avanti mentre infinita resistenza in senso inverso. Esistono molti tipi di diodi, ciascuno con le sue proprietà e applicazioni uniche. Abbiamo già imparato a conoscere i diodi Zener e il loro funzionamento, in questo articolo impareremo un altro tipo interessante di diodo chiamato Diodo Schottky e come può essere utilizzato nei nostri progetti di circuiti.

Il diodo Schottky (dal nome del fisico tedesco Walter H.Schottky) è un altro tipo di diodo semiconduttore, ma invece di avere una giunzione PN, il diodo Schottky ha una giunzione metallo-semiconduttore e che riduce la capacità e aumenta la velocità di commutazione del diodo Schottky, e questo lo rende diverso dagli altri diodi. Il diodo Schottky ha anche altri nomi come diodo a barriera di superficie, diodo a barriera Schottky, portante caldo o diodo a elettroni caldi.

Simbolo del diodo Schottky

Il simbolo del diodo Schottky si basa sul simbolo del diodo generico, ma invece di avere una linea retta ha una struttura simile a S all'estremità negativa del diodo come mostrato di seguito. Questo simbolo schematico può essere facilmente utilizzato per distinguere il diodo Schottky da altri diodi durante la lettura di uno schema circuitale. In tutto l'articolo confronteremo il diodo Schottky con il diodo normale per una migliore comprensione.

Anche dall'aspetto fisico del componente, un diodo Schottky sembra simile a un diodo generico e spesso è difficile capire la differenza senza leggere il numero di parte su di esso. Ma la maggior parte delle volte un diodo Schottky apparirà un po 'ingombrante rispetto ai diodi normali, ma non sempre deve essere così. Di seguito è mostrata un'immagine di pin-out del diodo Schottky.

Cosa rende speciale il diodo Schottky?

Come discusso in precedenza, un diodo Schottky ha un aspetto e prestazioni molto simili a un diodo generico, ma una caratteristica unica del diodo Schottky è la sua caduta di tensione molto bassa e l' elevata velocità di commutazione. Per capirlo meglio, colleghiamo un diodo Schottky e un diodo generico a un circuito identico e e verificate come funziona.

Nelle immagini sopra, abbiamo due circuiti uno per il diodo Schottky e l'altro del tipico diodo a giunzione PN. Questi circuiti verranno utilizzati per differenziare le cadute di tensione in entrambi i diodi. Quindi il circuito sinistro è per il diodo Schottky e quello destro è per un tipico diodo a giunzione PN. Entrambi i diodi sono alimentati a 5V. Quando la corrente viene trasmessa da entrambi i diodi, il diodo Schottky ha solo una caduta di tensione di 0,3 volt e lascia 4,7 volt per il carico, d'altra parte, il tipico diodo a giunzione PN ha una caduta di tensione di 0,7 volt e lascia 4,3 volt per carico. Quindi il diodo Schottky ha una caduta di tensione inferiore rispetto a un diodo a giunzione PN convenzionale. Tranne la caduta di tensione, il diodo Schottky presenta anche altri vantaggi su un tipico diodo a giunzione PN come il diodo Schottkyvelocità di commutazione più rapida, meno rumore e prestazioni migliori rispetto a un tipico diodo a giunzione PN.

Svantaggi del diodo Schottky

Se il diodo Schottky ha una caduta di tensione molto bassa e un'elevata velocità di commutazione che offre prestazioni migliori, perché abbiamo anche bisogno di diodi a giunzione PN generici? Perché non usiamo semplicemente il diodo Schottky per tutti i progetti di circuiti?

Sebbene sia vero, i diodi Schottky sono migliori dei diodi a giunzione PN e lentamente sono più preferiti rispetto ai diodi a giunzione PN. Due delle principali battute d'arresto per il diodo Schottky sono la sua bassa tensione di rottura inversa e la corrente di dispersione inversa alta rispetto al diodo generico. Questo lo rende non adatto per applicazioni di commutazione ad alta tensione. Anche i diodi Schottky sono relativamente più costosi dei normali diodi raddrizzatori.

Diodo Schottky vs diodo raddrizzatore

Un breve confronto tra il diodo PN e il diodo Schottky è riportato nella tabella seguente:

Diodo di giunzione PN	Diodo Schottky
Il diodo a giunzione PN è un dispositivo bipolare significa che la conduzione di corrente avviene a causa di portatori di carica sia minoritari che maggioritari.	A differenza del diodo a giunzione PN, il diodo Schottky è un dispositivo unipolare, il che significa che la conduzione della corrente avviene solo a causa della maggioranza dei portatori di carica.
Il diodo di giunzione PN ha una giunzione semiconduttore-semiconduttore.	Mentre il diodo Schottky ha una giunzione metallo-semiconduttore.
Il diodo di giunzione PN ha una grande caduta di tensione.	Il diodo Schottky ha una piccola caduta di tensione.
Alto sulle perdite di stato.	Basso sulle perdite di stato.
Velocità di commutazione lenta.	Velocità di commutazione rapida.
Alta tensione di accensione (0,7 volt)	Bassa tensione di accensione (0,2 volt)
Alta tensione di blocco inversa	Bassa tensione di blocco inversa
Bassa corrente inversa	Corrente inversa elevata

Struttura del diodo Schottky

I diodi Schottky sono costruiti utilizzando una giunzione metallo-semiconduttore come mostrato nell'immagine sottostante. I diodi Schottky hanno un composto metallico su un lato della giunzione e silicio drogato sull'altro lato, quindi, il diodo Schottky non ha uno strato di esaurimento. A causa di questa proprietà, i diodi Schottky sono noti come dispositivi unipolari, a differenza dei tipici diodi a giunzione PN che sono dispositivi bipolari.

La struttura di base di un diodo Schottky è mostrata nell'immagine sopra. Come puoi vedere nell'immagine, il diodo Schottky ha un composto metallico su un lato che può variare dal platino al tungsteno, molibdeno, oro, ecc. E un semiconduttore di tipo N sull'altro lato. Quando il composto metallico e il semiconduttore di tipo N vengono combinati, creano una giunzione metallo-semiconduttore. Questo incrocio è noto come Schottky Barrier. La larghezza della barriera Schottky dipende dal tipo di metallo e materiali semiconduttori utilizzati nella formazione della giunzione.

Schottky Barrier funziona in modo diverso in uno stato imparziale, orientato in avanti o inverso. Nello stato di polarizzazione diretta quando il terminale positivo della batteria è collegato al metallo e il terminale negativo è collegato a un semiconduttore di tipo n, il diodo Schottky consente il flusso di corrente. Ma nello stato di polarizzazione inversa quando il terminale positivo della batteria è collegato a un semiconduttore di tipo n e il terminale negativo è collegato al metallo, il diodo Schottky bloccherà il flusso di corrente. Tuttavia, se la tensione polarizzata inversa aumenta al di sopra di un determinato livello, romperà la barriera e la corrente inizierà a fluire in direzione inversa, e questo può danneggiare i componenti collegati al diodo Schottky.

Caratteristiche del diodo Schottky VI

Una caratteristica importante da considerare quando si seleziona il diodo è il grafico della tensione diretta (V) rispetto alla corrente diretta (I). Di seguito è mostrato il grafico VI dei diodi Schottky più popolari 1N5817, 1N5818 e 1N5819

Le caratteristiche VI del diodo Schottky sono molto simili al tipico diodo a giunzione PN. Avere una bassa caduta di tensione rispetto a un tipico diodo a giunzione PN consente al diodo Schottky di consumare meno tensione di un tipico diodo. Dal grafico sopra, puoi vedere che 1N517 ha la minore caduta di tensione diretta rispetto agli altri due, si può anche notare che la caduta di tensione aumenta all'aumentare della corrente attraverso il diodo. Anche per 1N517 a una corrente massima di 30 A la caduta di tensione attraverso di esso può raggiungere i 2V. Quindi questi diodi sono normalmente utilizzati in applicazioni a bassa corrente.

Parametri da considerare durante la selezione del diodo Schottky

Ogni ingegnere progettista deve selezionare il diodo Schottky giusto in base alle necessità della sua applicazione. Per i progetti di rettifica, saranno richiesti diodi nominali ad alta tensione, corrente bassa / media e bassa frequenza. Per i progetti di commutazione, la frequenza nominale del diodo dovrebbe essere alta.

Alcuni parametri comuni e importanti per un diodo da tenere a mente sono elencati di seguito:

Caduta di tensione diretta: la caduta di tensione per accendere un diodo polarizzato direttamente è una caduta di tensione diretta. Varia a seconda dei diversi diodi. Per il diodo Schottky in genere si presume che la tensione di accensione sia di circa 0,2 V.

Tensione di rottura inversa: la particolare quantità di tensione di polarizzazione inversa dopo la quale il diodo si rompe e inizia a condurre nella direzione inversa è chiamata Tensione di rottura inversa. La tensione di rottura inversa per un diodo Schottky è di circa 50 volt.

Tempo di recupero inverso: è il tempo necessario per commutare il diodo dallo stato di conduzione diretta o "ON" allo stato "OFF" inverso. La differenza più importante tra il tipico diodo a giunzione PN e il diodo Schottky è il tempo di ripristino inverso. In un tipico diodo a giunzione PN il tempo di ripristino inverso può variare da diversi microsecondi a 100 nanosecondi. I diodi Schottky non hanno un tempo di ripristino, perché il diodo Schottky non ha una regione di esaurimento alla giunzione.

Corrente di dispersione inversa: la corrente condotta da un dispositivo semiconduttore con polarizzazione inversa è corrente di dispersione inversa. Nel diodo Schottky, l'aumento della temperatura aumenterà in modo significativo la corrente di dispersione inversa.

Applicazioni del diodo Schottky

I diodi Schottky hanno molte applicazioni nell'industria elettronica a causa delle loro proprietà uniche. Alcune delle applicazioni sono le seguenti:

1. Circuiti di bloccaggio / taglio della tensione

I circuiti Clipper e i circuiti Clamper sono comunemente usati nelle applicazioni di wave shaping. Avere una proprietà di caduta di tensione bassa rende il diodo Schottky utile come diodo di bloccaggio.

2. Protezione da corrente inversa e scarica

Come sappiamo, il diodo Schottky è anche chiamato diodo di blocco perché blocca il flusso di corrente in senso inverso; può essere utilizzato come protezione contro le scariche. Ad esempio, in Emergency Flash Light, un diodo Schottky viene utilizzato tra un supercondensatore e un motore CC per impedire che il supercondensatore si scarichi attraverso il motore CC.

3. Circuiti sample-and-hold

Il diodo Schottky polarizzato in avanti non ha portatori di carica di minoranza e, per questo motivo, possono commutare più rapidamente rispetto ai tipici diodi a giunzione PN. Quindi i diodi Schottky vengono utilizzati in quanto hanno un tempo di transizione inferiore dal campione alla fase di mantenimento e questo si traduce in un campione più accurato in uscita.

4. Raddrizzatore di potenza

I diodi Schottky hanno un'elevata densità di corrente e una bassa caduta di tensione diretta significa che viene sprecata meno potenza rispetto a un tipico diodo a giunzione PN e questo rende i diodi Schottky più adatti per i raddrizzatori di potenza.

Inoltre è possibile trovare l'implementazione pratica di Diode in molti circuiti seguendo il collegamento.