Наиболее распространенный тип диодов (легированных кремниевых PN- диодов) имеет минимальное падение напряжения, чтобы преодолеть потенциал перехода, т.е. энергетическую яму, для проводимости носителей. Для кремния это примерно 0,6-0,65 Вольт и зависит от температуры.
Для некоторых применений падение напряжения диода ~ 0,65 В недопустимо. Причины включают в себя:
- Мощность впустую на диоде является функцией тока через него и напряжение перехода в этом токе, то есть
P = V x I. Таким образом, выделяемое тепло пропорционально этому напряжению
- Одним из факторов ( не единственным ) скорости переключения диодов является барьер напряжения, который необходимо преодолеть для возникновения проводимости. Таким образом, снижение этого напряжения будет одним из способов повышения производительности переключения диодов.
Логично, что простым ответом должно быть использование некоторого другого полупроводника вместо Si ... и это работает с некоторыми ограничениями: альтернативой для приложений с низким напряжением традиционно является германиевый pn-переходный диод: его потенциал перехода составляет приблизительно 0,15 В, намного меньше, чем ~ 0,65 Вольт выше. Однако Ge-диоды в значительной степени исчезают из-за проблем, при которых они теряют кремниевые диоды: например, высокий ток обратной утечки, низкая емкость прямого тока, низкое напряжение обратной блокировки и жалкая термическая стабильность.
Шоттки диод падает где - то между Si и Ge диодами в параметрах, но существенно отличается в том , как она работает: функция ректификации происходит между легированным полупроводником, почти всегда п-типом, и металлом образуя « барьер Шоттки » для полупроводника , Отметим, что дополнительный тип допанта (p <-> n в зависимости от обстоятельств) отсутствует в диодах Шоттки.
Напряжение энергетической ямы в случае барьера металл-полупроводник зависит от того, какая комбинация полупроводника и металла используется для формирования диода, и обычно намного ниже, чем у диода с pn-переходом (половина напряжения, как отметил Олин в его ответ).
Другое большое преимущество заключается в том, что время обратного восстановления барьера Шоттки в значительной степени бесконечно мало по сравнению с относительно медленным диодом pn-перехода. Это немного секрет для высокоскоростных приложений переключения / выпрямления.
Недостатком диодов Шоттки является то, что обратный ток утечки связан с достигнутым барьерным напряжением и резко возрастает с уменьшением этого потенциала перехода. Следовательно, хотя возможны очень низкие переходные потенциалы, для целей выпрямления слишком низкое напряжение не очень хорошая вещь.
Теперь перейдем к вопросам:
- Диоды Шоттки используются в цепях, где низкий потенциал перехода имеет важное значение, и обратная утечка не является прерывателем
- Оба малого сигнала высокой скорости переключения и мощности Шоттки диоды имеют свое применение в электронном дизайне: то есть и для применений низкого напряжения , где низкое падение диода и быстрое восстановление являются важными, так и для высоких текущих применений , где низкие результаты падения диода в меньшей мощности впустую , как высокая температура. Например, мой любимый силовой диод Шоттки, Vishay 95sq015 , имеет прямое напряжение всего 0,25 В при токе 9 Ампер!
- Одним из относительно недавних применений диодов Шоттки является высокотемпературное переключение, где кремниевые карбидные диоды Шоттки, например, 1N8032 , обеспечивают очень высокие напряжения обратной блокировки (типично> 600 В), не требуют обратного восстановления заряда и работают в номинальном режиме до 200-250 o. C. В то время как преимущество низкого прямого напряжения в этих диодах теряется, скорость переключения из-за нулевого обратного восстановления в сочетании с работой при безумно высоких температурах делает этот тип Шоттки уникальным бесценным в таких приложениях.
