Диод с барьером Шоттки. Его характеристики и как проверить

В большом семействе полупроводников есть так называемый диод Шоттки. Он назван по фамилии учёного Shottky, открывшего этот эффект. В радиоэлектронике занимает свою нишу благодаря своим параметрам. Что это за прибор и чем он отличается от обычных обсуждаем ниже.

Основные характеристики диодов

Для начала вспомним, что такое обычный диод и как он работает. Это полупроводниковый прибор, который стоит из двух зон. При определённых условиях через этот переход перемещаются электроны.

Основное свойство элемента — он пропускает ток в одном направлении, и не пропускает в другом. Диоды Шоттки имеет такие же характеристики, как и обычные. На некоторых заострим внимание поподробнее. Это падение напряжения, обратный ток, обратное напряжение, частота.

Диод Шоттки отличается от обычных кремниевых диодов

Диод Шоттки делают из кремния (Si), арсенида галлия (GaAs) и редко — на основе германия (Ge). Металл в соединении с полупроводником определяет многие параметры диода. Этим металлом, может быть, золото (Au), ралладий (Pd), платина (Pt), вольфрам (W) которые наносятся на полупроводники.

А также как и обычный диод соединение полупроводник-металл обладает односторонней проводимостью с рядом положительных, а также отрицательных качеств.

Вольт-амперная характеристика диода Шоттки отличается от обычного полупроводникового большей нелинейностью.

Что дает использование соединения металл-полупроводник? Два положительных момента:

1. 1. Очень небольшое падение напряжения на прямом переходе — 0,2-0,4 В. Для кремниевого диода «среднее» значение этого параметра — 0,7 В.  Правда, малое падение напряжения имеют только приборы с небольшим напряжением пробоя — до 100 В. Для более мощных это падение только чуть ниже, чем у кремниевых.
   2. Высокое быстродействие. То есть, он быстро меняет своё состояние. Переход из открытого состояния в закрытое и обратно происходит за очень короткий промежуток времени и определяется только барьерной ёмкостью. Их применяют в системах коммутации, где важна скорость реакции.

Есть у них и минусы. При повышении температуры у них значительно возрастает обратный ток.

Второй недостаток — при превышении максимально допустимого обратного напряжения происходит необратимый пробой. То есть, прибор выходит из строя. Есть и ещё один минус — малое падение прямого напряжения только у диодов Шоттки с малым напряжением пробоя (до сотни вольт). У вариантов с более высоким напряжением потери сравнимы с кремниевыми.

Применение в электронике

Такие свойства, как быстродействие и малое падение напряжения позволяет использовать диоды Шоттки в высокочастотных схемах. Например, в силовых высокочастотных выпрямителях (до сотен килогерц), где они работают как высокочастотные выпрямители. Применяют их и в усилителях звука, так как по сравнению с обычными диодами они дают меньший уровень помех.

Ещё одна область применения — составная часть более сложных полупроводниковых приборов. Например, МОП — транзисторы, диодные сборки и силовые диоды со встроенным диодом Шоттки имеют лучшие характеристики.

Сфера применения изделий велика, но наиболее часто их применяют в блоках питания компьютеров. А также в схемах для модуляции света в приёмниках излучения, солнечных батареях.

Условное обозначение и характеристики

На схеме диод Шоттки имеет особое обозначение. Отличие от обычного состоит в том, что перекладина у треугольника имеет загнутые края. Не один, как у стабилитрона, а оба. И края эти загнуты в разные стороны. На рисунке приведено обозначение по ГОСТу.

Про характеристики уже говорили. Это три основных параметра:

• Падение напряжения при прямом переходе. Для диодов Шоттки оно ниже, чем у обычных кремневых. При мощности обратного пробоя до 100 В оно будет порядка 0,2-0,4 В (у кремниевых в среднем 0,6–07 В).
• Напряжение пробоя. Обычное значение — до 200 В, но есть и изделия с напряжением более 1000 вольт.

• 

  Параметры популярной серии диодов Шоттки 1N58**

• Обратный ток. В нормальных условиях (до 20 °C) он не слишком велик — порядка 0,05 мА, но при повышении температуры резко повышается.

Приведённые параметры — средние. Есть довольно серьёзный разбег и для каждого случая можно подобрать нужные характеристики по каждому из пунктов. Иногда ещё важен такой параметр, как скорость переключения (быстродействие).

Виды диодов Шоттки

В настоящее время в электронных устройствах обычно применяют именно этот тип диодов. Бывают следующих видов:

• Одинарные.
• Сдвоенные
  • с общим анодом;
  • с общим катодом;
    

    Два варианта корпусов для сдвоенных диодов Шоттки

  • последовательно соединенные.

Сдвоенные диоды Шоттки (или диодные сборки) выполнены в одном корпусе, похожи на силовые ключи, имеют три вывода. Диоды в сборке имеют одинаковые или очень близкие параметры, так как выполняются в одном технологическом цикле.

Деталь имеет обычный корпус в виде небольших цилиндров с двумя проволочными выводами. Катод помечен полосой.

Таблица названий и характеристик

Диоды Шоттки выпускаются определёнными сериями. Не так много производителей в мире, несколько десятков серий. В таблице собраны наиболее часто встречающиеся элементы отечественного и импортного производства (некитайского).

Отечественные диоды Шоттки	Импортные диоды Шоттки	U max, V	Imax, А	Тип
	1N5817	20-25	1	Одинарный
	1N5820	20-25	3	Одинарный
КД269 А, АС		20-25	5	Одинарный/сдвоенный
КД238АС		20-25	7,5	Сдвоенный
КД270 А, АС		20-25	7,5	Одинарный/сдвоенный
КД271 А, АС		20-25	10	Одинарный/сдвоенный
КД272 А, АС	SR1620	20-25	15	Одинарный/сдвоенный
КД273 А, АС		20-25	20	Одинарный/сдвоенный
	1N5818	30-35	1	Одинарный
	1N5821	30-35	3	Одинарный
КД638 А, АС		30-35	5	Сдвоенные
КД238 А, АС		30-35	7,5	Сдвоенные
	10TQ0.5	30-35	10	Одинарный
	12TQ035	30-35	15	Одинарный
	20TQ035	30-35	20	Одинарный
	SR5030	30-35	50	Сдвоенные
	1N5819	40-45	1	Одинарный
	1N5822	40-45	3	Одинарный
КД638 АС	SR540	40-45	5	Одинарный
КД238 АС	6TQ045	40-45	7.5	Сдвоенные
	10TQ045	40-45	10	Одинарный
	12TQ045	40-45	15	Одинарный
	20TQ045	40-45	20	Одинарный
	SR350	50	3	Одинарный
КД269 Б, БС		50	5	Одинарный/сдвоенный
КД270 Б, БС	SR850	50	7.5	Одинарный/сдвоенный
КД271 Б, БС		50	10	Одинарный/сдвоенный
КД272 Б, БС		50	15	Одинарный/сдвоенный
КД273 Б, БС	18TQ050	50	20	Одинарный/сдвоенный
	SR160	60	1	Одинарный
	SR360	60	3	Одинарный
КД638 БС	SR560	60	5	Сдвоенные
КД636 АС	SR1660	60	15	Сдвоенные
КД637 АС		60	25	Сдвоенные
КД269 В, ВС	50SQ080	75	5	Одинарный/сдвоенный
КД270 В, ВС	8TQ060	75	7,5	Одинарный/сдвоенный
КД271 В, ВС		75	10	Одинарный/сдвоенный
КД272 В, ВС		75	15	Одинарный/сдвоенный
КД273 В, ВС		75	20	Одинарный/сдвоенный
	30CPQ80	75	30	Сдвоенные
	11DQ09	90-100	1.1	Одинарный
	31DQ10	90-100	3.3	Одинарный
КД638 ВС		90-100	5	Сдвоенные
КД269 Г, ГС	50SQ100	90-100	5	Одинарный/сдвоенный
КД270 Г, ГС	8TQ100	90-100	7.5	Одинарный/сдвоенный
КД271 Г, ГС		90-100	10	Одинарный/сдвоенный
КД272 Г, ГС		90-100	15	Одинарный/сдвоенный
КД273 Г, ГС		90-100	20	Одинарный/сдвоенный
	30CPQ100	90-100	30	Сдвоенные
КД638 ГС		150	5	Сдвоенные
КД269 Д, ДС		150	5	Одинарный/сдвоенный
КД638 ДС		150	5	Сдвоенные
КД270 Д, ДС		150	7,5	Одинарный/сдвоенный
КД271 Д, ДС	10CTQ150	150	10	Одинарный/сдвоенный
КД636 БС		150	15	Сдвоенные
КД272 Д, ДС		150	15	Одинарный/сдвоенный
КД273 Д, ДС		150	20	Одинарный/сдвоенный
КД637 БС		150	25	Одинарный/сдвоенный
	30CPQ150, SF303	150	30	Сдвоенные
	UF4003, SF14	200	1	Одинарный
	SF24	200	2	Одинарный
	SF34, HER303	200	3	Одинарный
КД369 Е, ЕС		200	5	Одинарный/сдвоенный
КД638 ЕС		200	5	Сдвоенные
КД270 Е, ЕС		200	7,5	Одинарный/сдвоенный
КД271 Е, ЕС		200	10	Одинарный/сдвоенный
КД272 Е, ЕС		200	15	Одинарный/сдвоенный
КД638 ВС		200	15	Сдвоенные
КД273 Е, ЕС		200	20	Одинарный/сдвоенный
КД637 ВС		200	25	Сдвоенные
	SF304, 30EPF02	200	30	Одинарный
	UF4004. SF16	400	1	Одинарный
	SF26	400	2	Одинарный
	SF26, HER305	400	3	Одинарный
КД640 А, АС		400	8	Одинарный/сдвоенный
КД271 К, КС, К1	10ETF04	400	10	Одинарный/сдвоенный
КД272 К, КС, К1	16CTU04	400	15	Одинарный/сдвоенный
КД641 А, АС		400	15	Одинарный/сдвоенный
КД636ГС		400	15	Сдвоенные
КД273К, КС, К1		400	20	Одинарный/сдвоенный
КД637ГС	30CPF04	400	25 (30)	Сдвоенные
КД640 Б, БС		500	8	Одинарный/сдвоенный
КД640 Е, ЕС		500	8	Одинарный/сдвоенный
КД271 Л, ЛС, Л1		500	10	Одинарный/сдвоенный
КД272 Л, ЛС, Л1		500	15	Одинарный/сдвоенный
КД640 Б, БС		500	15	Одинарный/сдвоенный
КД640 Е, ЕС		500	15	Одинарный/сдвоенный
КД273 Л, ЛС, Л1		500	20	Одинарный/сдвоенный
	UF4005, SF17	600	1	Одинарный
	SF27	600	2	Одинарный
	SF37, HER306	600	3	Одинарный
	HFA04TB60	600	4	Одинарный
КД640 В, ВС	HFA08TB60, HFA08pB60	600	8	Одинарный/сдвоенный
КД271, М, МС, М1	10ETF06	600	10	Одинарный/сдвоенный
КД636 ДС		600	12	Сдвоенные
КД272, М, МС, М1		600	15	Одинарный/сдвоенный
КД641В, ВС		600	15	Одинарный/сдвоенный
КД273, М, МС, М1		600	20	Одинарный/сдвоенный
КД637 ДС		600	25	Сдвоенные
	30СPF06	600	30	Одинарный/сдвоенный
	40EPF06	600	40	Одинарный
	60EPF06	600	60	Одинарный
КД640 Г, ГС		700	8	Одинарный/сдвоенный
КД640 Г, ГС		700	15	Одинарный/сдвоенный
	UF4006, SF18	800	1	Одинарный
	SF28	800	2	Одинарный
	SF38, HER307	800	3	Одинарный
КД636 ЕС		800	12	Сдвоенные
КД637 ЕС	20ETF08	800	25	Сдвоенные
	UF4007, SF19	1000-1200	1	Одинарный
	SF29	1000-1200	2	Одинарный
	SF39, HER308	1000-1200	3	Одинарный
	HFA06TB120	1000-1200	6	Одинарный
	HFA08TB120, HFA06PB120	1000-1200	8	Одинарный
	20ETF12	1000-1200	20	Одинарный
	30ETF12	1000-1200	30	Одинарный/сдвоенный
	60ETF12	1000-1200	60	Одинарный

Для удобства они отсортированы по напряжению пробоя. Внутри группы прямой ток идет по возрастающей. Так удобнее ориентироваться.

Некоторые из перечисленных супербыстрые: SF 17/18/19 в группе с высоким обратным напряжением (от 600 В). В группе с напряжением пробоя 400 В их несколько — всё по списку начиная от тока 8А. Такая же картина наблюдается с пробоем на 300 В. В этой группе почти все отличатся высоким быстродействием. Только три позиции (UF4003 и SF 24 и 34) имеют «нормальную» для диодов Шоттки скорость срабатывания. Она всё равно намного выше, чем у обычных кремниевых деталей.

Если проанализировать таблицу, можно заметить, что диоды с малым обратным током почти без исключений импортного производства.

Как проверить

Вообще, он проверяется как обычный диод. Проверка основана на том, что они в одном направлении пропускают ток и имеют малое сопротивление, во втором ток не пропускают и сопротивление имеют высокое — почти обрыв.

Чтобы проверить диод Шоттки мультиметром, переводим его в режим прозвонки. Прикладываем щупы к выводам проверяемой детали. В одном положении должно «звониться», поменяв щупы, должна получить обрыв. Если «звонится» и в любом положении щупов — переход пробит и диод неисправен. Но никакие другие характеристики мультиметром вы не проверите. Можно только сказать работает он или пробит, а также где анод и катод.

Где анод, а где катод? Анод там где положительный щуп, катод — где земляной при таком положении когда диод ток пропускает. В обычном исполнении (КД) катод там, где корпус имеет расширение.

Проверить исправность диода Шоттки вообще не проблема, если имеете универсальный тестер. В слоты вставляем ножки детали и нажимаем на кнопку тестирования. На экране должен высветиться символ диода и характеристики, которыми он обладает. Перечень характеристик зависит от модели измерителя, но падение напряжения на прямом переходе, напряжение пробоя и обратный ток должны быть обязательно. А ещё вам распишут, к какому слоту подключён анод, а к какому катод. Если он сдвоенный, то и общий коллектор/база будут прописаны.

Чем заменить

Заменить диод диодом Шоттки вполне возможно, лишь бы подходил по основным характеристикам, напряжение и ток. А вот обратная замена нежелательна. Дело в том, что Шоттки в силу своих характеристик, меньше греются. При такой замене он быстро выйдет из строя. Конечно если проанализировать схему, то можно подобрать аналог с запасом по мощности.