Що таке діод Шотткі і принцип його роботи
Більшість сучасних радіосхем використовує діод Шотткі. Його дія заснована на фізичному ефекті, який відкрив німецький вчений Вальтер Шоттки, тому він і носить його ім'я. Цей елемент має багато таких же параметрів, як і звичайні діоди, але є у нього і суттєві відмінності.
Принцип дії і позначення
Якщо звичайний напівпровідниковий діод заснований на властивостях p-n переходу, то принцип роботи діода Шотткі заснований на властивостях переходу при контакті металу і напівпровідника. Такий контакт отримав у фізиці отримав назву «бар'єр Шотткі». Як напівпровідника найчастіше використовується арсенід галію (GaAs), а з металів застосовують в основному такі:
- вольфрам;
- платину;
- срібло;
- золото;
- паладій.
На радіотехнічних схемах позначення діода Шотткі схоже на позначення звичайного напівпровідникового елемента, але є помітна різниця: з боку катода, де є невелика перпендикулярна до основної лінії риса, у неї додатково загинаються краї в різні боки під прямим кутом або з плавним вигином.
Іноді на принципових схемах важко графічно позначити цей елемент, його малюють, як звичайний діод, а в специфікації додатково вказують тип.
Позитивні і негативні якості
Напівпровідниковий елемент Шотткі широко застосовується в різних електронних і радіотехнічних пристроях через своїх позитивних властивостей. До них відносять такі:
- дуже низьке падіння напруги на переході, максимальне значення якого становить всього 0,55 В;
- велика швидкість спрацьовування;
- мала ємність бар'єру (переходу), що дає можливість застосовувати діод Шотткі в схемах з високою частотою струму.
Але є і кілька негативних властивостей, які необхідно враховувати при використанні цього радіотехнічного елемента. А саме:
- миттєвий незворотний вихід з ладу навіть при короткочасному підвищенні зворотної напруги вище граничного значення;
- виникнення теплового пробою на зворотному струмі через виділення тепла;
- часто зустрічаються витоку діодів, які визначити важко.
Сфера застосування і популярні моделі
Напівпровідниковий радіотехнічний елемент Шотткі характеризується відсутністю дифузійної ємності з-за відсутності неосновних носіїв. Тому цей елемент в першу чергу – це СВЧ-діод широкого спектру застосування. Його використовують в ролі таких елементів:
- тензодатчик;
- приймач випромінювання;
- модулятор світла;
- детектор ядерного випромінювання;
- випрямляч струму високої частоти.
Мале падіння напруги, на жаль, спостерігається у більшості цих елементів при робочій напрузі в межах 55-60 В. Якщо напруга вище цього значення, то діод Шотткі має такі ж якості, як і звичайний напівпровідниковий елемент на кремнієвій основі. Максимум зворотної напруги зазвичай становить близько 250 В, але є особливі моделі, які витримують і 1200 В (наприклад, VS-10ETS12-M3).
З здвоєних моделей популярної серед радіоаматорів є 60CPQ150. Цей радіоелемент має максимум зворотної напруги 150 В, а кожен окремий діод з збірки розрахований на пропускання струму в прямому включенні силою 30 А. У потужних імпульсних джерелах живлення іноді можна зустріти модель VS-400CNQ045, у якій сила струму на виході після випрямлення досягає 400 А .
У радіоаматорів користуються популярністю діоди Шотткі серії 1N581x. Такі зразки, як 1N5817, 1N5818, 1N5819 мають максимальний номінальний прямий струм 1 А, а зворотна напруга у них становить 20-40 В. Падіння напруги на бар'єрі (переході) в діапазоні від 0.45 до 0.55 В. Також в радіоаматорського практиці зустрічається елемент 1N5822 з прямим струмом до 3 А.
На друкованих платах використовують мініатюрні діоди серій SK12 – SK16.Незважаючи на дуже невеликі розміри, вони витримують прямий струм до 1 А, а напруга «обратки» становить від 20 до 60 В. Є і більш потужні діоди, наприклад, SK36. У нього прямий струм доходить до 3 А.
Діагностика можливих несправностей
Існує всього три види можливих несправностей. Це пробою, обрив і витік. Якщо перші два види можна діагностувати самостійно в домашніх умовах за допомогою звичайного мультиметра, то третя несправність в домашніх умовах практично не піддається діагностиці.
Для надійного визначення виходу з ладу діода його необхідно випаять зі схеми, інакше шунтування через інші елементи схеми буде спотворювати отримані свідчення. При пробої елемент поводиться як звичайний провідник. При вимірі його опору в обох напрямках вимірювальний прилад буде складати «0». При обриві деталь взагалі не пропускає електричний струм в будь-якому напрямку. Його опір одно нескінченності в кожному напрямку.
Непрямим ознакою витоку в елементі є його нестабільна робота. Іноді може спрацьовувати вбудований захист в блоці живлення комп'ютера, монітора і т. Д.
Мультиметром визначити витік неможливо, так як вона виникає при роботі елемента, а заміри необхідно проводити при його відключенні від схеми.