쇼트 키 배리어 다이오드는 최소 순방향 전압과 10ns만큼 낮은 빠른 스위칭 속도로 설계된 반도체 다이오드입니다. 이들은 500mA ~ 5A 및 최대 40V의 전류 범위에서 제조됩니다. 이러한 기능으로 인해 SMPS와 같은 저전압, 고주파 애플리케이션 및 효율적인 프리 휠링 다이오드에 특히 적합합니다.

“컴퓨터에서 nic이란 무엇입니까? ”

장치의 기호는 다음 이미지에 표시됩니다.

예의: https://en.wikipedia.org/wiki/Schottky_diode

내부 구조

쇼트 키 다이오드는 기존의 p-n 접합 다이오드와는 다르게 구성됩니다. p-n 접합 대신에 그들은 금속 반도체 접합 아래 그림과 같이.

반도체 부분은 대부분 n-type 실리콘을 사용하여 제작되며 백금, 텅스텐, 몰리브덴, 크롬 등과 같은 다양한 재료로 구성됩니다. 다이오드는 사용되는 재료에 따라 다른 특성을 가질 수 있으므로 성능을 향상시킬 수 있습니다. 스위칭 속도, 낮은 순방향 전압 강하 등

작동 원리

쇼트 키 다이오드에서 전자는 반도체 재료에서 대부분의 캐리어가되는 반면 금속에서는 극히 작은 소수 캐리어 (홀)를 나타냅니다. 두 물질이 연결되면 실리콘 반도체에 존재하는 전자가 연결된 금속을 향해 빠르게 흐르기 시작하여 대부분의 캐리어가 대량으로 이동합니다. 금속보다 운동 에너지가 증가하기 때문에 일반적으로 '핫 캐리어'라고합니다.

정상적인 p-n 접합 다이오드는 소수 캐리어가 서로 다른 인접 극성에 걸쳐 주입됩니다. 쇼트 키 다이오드에서 전자는 동일한 극성을 가진 영역에 주입됩니다.

금속으로 전자의 대량 유입은 다른 다이오드의 p-n 접합의 고갈 영역과 유사한 접합 표면에 가까운 영역에서 실리콘 재료의 캐리어 손실을 유발합니다. 금속의 추가 캐리어는 금속과 반도체 사이의 금속에 '음의 벽'을 생성하여 전류의 추가 유입을 차단합니다. 쇼트 키 다이오드 내부의 실리콘 반도체에서 음으로 하전 된 전자는 금속 표면의 음의 벽과 함께 캐리어없는 영역을 용이하게합니다.

아래 그림을 참조하면 1 사분면에 순방향 바이어스 전류를 적용하면이 영역에있는 전자의 양의 인력으로 인해 음의 장벽의 에너지가 감소합니다. 이것은 경계를 가로 질러 엄청난 양의 전자의 복귀 흐름으로 이어집니다. 이러한 전자의 크기는 바이어스에 적용되는 전위의 크기에 따라 다릅니다.

일반 다이오드와 쇼트 키 다이오드의 차이점

일반 p-n 접합 다이오드에 비해 쇼트 키 다이오드의 장벽 접합은 순방향 및 역방향 바이어스 영역 모두에서 더 낮습니다.

이를 통해 쇼트 키 다이오드는 순방향 및 역방향 바이어스 영역 모두에서 동일한 레벨의 바이어스 전위에 대해 훨씬 향상된 전류 전도를 가질 수 있습니다. 이것은 역방향 바이어스 영역에는 좋지 않지만 순방향 바이어스 영역에서는 좋은 기능으로 보입니다.

순방향 및 역방향 바이어스 영역에 대한 반도체 다이오드의 일반적인 특성 정의는 다음 방정식으로 표현됩니다.

나는 _디 = 나 _에스 (은 ^{kVd / Tk} -1)

여기서 Is = 역 포화 전류
k = 11,600 / η, 게르마늄 재료의 경우 η = 1, 실리콘 재료의 경우 η = 2

동일한 방정식은 다음 그림에서 쇼트 키 다이오드의 전류의 지수 상승을 설명하지만 계수 η는 다이오드의 구성 유형에 따라 결정됩니다.

역 바이어스 영역에서 현재 이다 주로 반도체 물질로 이동하는 금속 전자 때문입니다.

온도 특성

쇼트 키 다이오드의 경우 지속적으로 연구 된 주요 측면 중 하나는 100 ° C 이상의 고온에서 실질적인 누설 전류를 최소화하는 방법입니다.

이로 인해 -65 ~ + 150 ° C의 극한 온도에서도 효율적으로 작동 할 수있는 더 좋고 개선 된 장치가 생산되었습니다.

일반적인 실내 온도에서이 누설은 저전력 쇼트 키 다이오드의 경우 마이크로 암페어 범위이고 고전력 장치의 경우 밀리 암페어 범위 일 수 있습니다.

그러나 이러한 수치는 동일한 전력 사양에서 일반 p-n 다이오드와 비교할 때 더 큽니다. 또한 PIV 등급 쇼트 키 다이오드의 경우 기존 다이오드보다 훨씬 적을 수 있습니다.

예를 들어, 일반적으로 50 암페어 장치는 50V의 PIV 정격을 가질 수 있지만 일반 50 암페어 다이오드의 경우 최대 150V 일 수 있습니다. 즉, 최근의 발전으로 인해 유사한 암페어 값에서 PIV 정격이 100V 이상인 쇼트 키 다이오드가 가능해졌습니다.

위의 그래픽 표현에서 쇼트 키 다이오드가 크리스탈 다이오드 (점 접촉 다이오드)보다 훨씬 더 나은 거의 이상적인 특성 세트를 가지고 있다는 것이 분명해집니다. 점 접촉 다이오드의 순방향 강하는 일반적으로 일반 p-n 접합 다이오드보다 낮습니다.

쇼트 키 다이오드의 VT 또는 순방향 전압 강하는 대부분 내부의 금속에 의해 결정됩니다. 온도의 영향과 VT 레벨 사이에는 상충 관계가 있습니다. 이러한 매개 변수 중 하나가 증가하면 다른 매개 변수도 증가하여 장치의 효율성 수준이 저하됩니다. 또한 VT는 전류 범위에 따라 달라지며 허용 값이 낮을수록 VT 값이 낮아집니다. VT 순방향 하락은 대략적인 평가에서 주어진 낮은 레벨 단위에 대해 본질적으로 0으로 떨어질 수 있습니다. 중간 및 더 높은 전류 범위의 경우 순방향 강하 값은 약 0.2V 일 수 있으며 이는 훌륭한 대표 값으로 보입니다.

현재 사용 가능한 최대 허용 전류 범위 쇼트 키 다이오드는 약 75A이지만, 곧 최대 100A가 나올 수 있습니다.

쇼트 키 다이오드 응용

쇼트 키 다이오드의 주요 응용 분야는 20kHz 이상의 주파수에서 작동하도록 설계된 스위칭 전원 공급 장치 또는 SMPS에 있습니다.

일반적으로 실온에서 50 암페어 쇼트 키 다이오드는 순방향 전압이 0.6V이고 복구 시간이 10ns이며 SMPS 애플리케이션을 위해 특별히 설계되었습니다. 반면에 일반적인 p-n 접합 다이오드는 동일한 전류 사양에서 1.1V의 순방향 강하와 약 30-50ns의 복구 tome을 나타낼 수 있습니다.

“영구 자석 DC 모터 이론 ”

위의 순방향 전압 차이가 매우 작다는 것을 알 수 있지만 둘 사이의 전력 손실 수준을 살펴보면 P (핫 캐리어) = 0.6 x 50 = 30 와트, P (pn) = 1.1 x 50 = 측정 가능한 차이 인 55 와트는 SMPS의 효율성을 심각하게 손상시킬 수 있습니다.

역방향 바이어스 영역에서는 쇼트 키 다이오드의 손실이 약간 더 높을 수 있지만 순방향 및 역방향 바이어스 손실은 p-n 접합 다이오드보다 훨씬 낫습니다.