Tehnik-ast.ru

Электро Техник
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Диод Шоттки — Schottky diode

Диод Шоттки — Schottky diode

Диод Шоттки (назван в честь немецкого физика Вальтера Шоттки Х. ), также известный как барьер Шоттки диод или диода горячих носителей , представляет собой полупроводниковый диод , образованный на стыке с полупроводника с металлом. Он имеет низкое прямое падение напряжения и очень быстрое переключение. Детекторы « кошачьи усы», использовавшиеся в первые дни беспроводных и металлических выпрямителей, используемых в ранних приложениях питания, можно считать примитивными диодами Шоттки.

Когда приложено достаточное прямое напряжение, ток течет в прямом направлении. Кремниевый p – n-диод имеет типичное прямое напряжение 600–700 мВ, в то время как прямое напряжение Шоттки составляет 150–450 мВ. Это более низкое требование к прямому напряжению обеспечивает более высокую скорость переключения и лучшую эффективность системы.

СОДЕРЖАНИЕ

Строительство

Переход металл-полупроводник образуется между металлом и полупроводником, создавая барьер Шоттки (вместо перехода полупроводник-полупроводник, как в обычных диодах). Типичные металлы , используемые молибден, платина, хром или вольфрам, и некоторые силициды (например, палладий силицидов и платины силицида ), в то время как полупроводник, как правило , будет п-типа кремния. Металлическая сторона действует как анод , а полупроводник n-типа действует как катод диода; это означает, что обычный ток может течь от металлической стороны к полупроводниковой, но не в обратном направлении. Этот барьер Шоттки обеспечивает как очень быстрое переключение, так и низкое прямое падение напряжения.

Выбор комбинации металла и полупроводника определяет прямое напряжение диода. Полупроводники n- и p-типа могут создавать барьеры Шоттки. Однако р-тип обычно имеет гораздо более низкое прямое напряжение. Поскольку обратный ток утечки резко увеличивается с понижением прямого напряжения, он не может быть слишком низким, поэтому обычно используемый диапазон составляет около 0,5–0,7 В, а полупроводники p-типа используются лишь изредка. Силицид титана и другие тугоплавкие силициды, которые способны выдерживать температуры, необходимые для отжига истока / стока в процессах КМОП, обычно имеют слишком низкое прямое напряжение, чтобы их можно было использовать, поэтому в процессах с использованием этих силицидов обычно не используются диоды Шоттки.

При увеличении легирования полупроводника ширина обедненной области уменьшается. Ниже определенной ширины носители заряда могут туннелировать через обедненную область. При очень высоких уровнях легирования переход больше не ведет себя как выпрямитель и становится омическим контактом. Это можно использовать для одновременного формирования омических контактов и диодов, поскольку между силицидом и слаболегированной областью n-типа образуется диод, а между силицидом и сильно легированной областью n- или p-типа образуется омический контакт. . Слаболегированные области p-типа создают проблему, поскольку результирующий контакт имеет слишком высокое сопротивление для хорошего омического контакта, но слишком низкое прямое напряжение и слишком высокую обратную утечку, чтобы сделать хороший диод.

Поскольку края контакта Шоттки довольно острые, вокруг них возникает высокий градиент электрического поля, который ограничивает величину порога обратного напряжения пробоя. Используются различные стратегии, от защитных колец до перекрытий металлизации для распределения градиента поля. Защитные кольца занимают ценную площадь кристалла и используются в основном для больших высоковольтных диодов, в то время как перекрывающаяся металлизация используется в основном для низковольтных диодов меньшего размера.

Диоды Шоттки часто используются как фиксаторы антинасыщения в транзисторах Шоттки . Диоды Шоттки из силицида палладия (PdSi) превосходны благодаря более низкому прямому напряжению (которое должно быть ниже прямого напряжения перехода база-коллектор). Температурный коэффициент Шоттки ниже, чем коэффициент перехода B – C, что ограничивает использование PdSi при более высоких температурах.

Для силовых диодов Шоттки важными становятся паразитные сопротивления скрытого слоя n + и эпитаксиального слоя n-типа. Сопротивление эпитаксиального слоя более важно, чем для транзистора, поскольку ток должен проходить по всей его толщине. Однако он служит в качестве распределенного балластирующего резистора по всей площади перехода и, в обычных условиях, предотвращает локальный тепловой пробой.

По сравнению с силовыми p – n-диодами диоды Шоттки менее надежны. Переход находится в прямом контакте с термочувствительной металлизацией, поэтому диод Шоттки может рассеивать меньшую мощность, чем аналог pn аналогичного размера с глубоко заглубленным переходом до выхода из строя (особенно во время обратного пробоя). Относительное преимущество более низкого прямого напряжения диодов Шоттки уменьшается при более высоких прямых токах, когда в падении напряжения преобладает последовательное сопротивление.

Время обратного восстановления

Наиболее важным различием между pn- диодом и диодом Шоттки является время обратного восстановления (t rr ), когда диод переключается из проводящего состояния в непроводящее. В ap – n-диоде время обратного восстановления может составлять от нескольких микросекунд до менее 100 нс для быстрых диодов и в основном ограничивается диффузионной емкостью, вызванной неосновными носителями, накопленными в диффузионной области во время проводящего состояния. Диоды Шоттки значительно быстрее, поскольку они униполярные устройства, и их скорость ограничена только емкостью перехода. Время переключения составляет

100 пс для малосигнальных диодов и до десятков наносекунд для специальных мощных диодов большой емкости. При переключении p – n-перехода возникает также обратный ток восстановления, который в мощных полупроводниках вызывает повышенный шум электромагнитных помех. В диодах Шоттки переключение происходит практически мгновенно с небольшой емкостной нагрузкой, что не вызывает беспокойства.

Это «мгновенное» переключение происходит не всегда. В частности, в устройствах Шоттки с более высоким напряжением структура защитного кольца, необходимая для управления геометрией поля пробоя, создает паразитный pn-диод с обычными атрибутами времени восстановления. Пока этот защитный кольцевой диод не смещен в прямом направлении, он добавляет только емкость. Однако, если переход Шоттки приводится в движение достаточно сильно, прямое напряжение в конечном итоге смещает оба диода вперед, и это сильно влияет на фактическое значение t rr .

Часто говорят, что диод Шоттки — это полупроводниковый прибор с « основной несущей ». Это означает, что если тело полупроводника является легированным n-типом, только носители n-типа (подвижные электроны ) играют значительную роль в нормальной работе устройства. Большинство носителей быстро вводятся в зону проводимости металлического контакта на другой стороне диода, становясь свободно движущимися электронами . Следовательно, не происходит медленной случайной рекомбинации носителей n- и p-типа, так что этот диод может прекращать проводимость быстрее, чем обычный выпрямительный диод p − n . Это свойство, в свою очередь, позволяет уменьшить площадь устройства, что также способствует более быстрому переходу. Это еще одна причина, по которой диоды Шоттки используются в импульсных преобразователях мощности : высокая скорость диода означает, что схема может работать на частотах в диапазоне от 200 кГц до 2 МГц, что позволяет использовать небольшие катушки индуктивности и конденсаторы с большей эффективностью. чем это было бы возможно с другими типами диодов. Диоды Шоттки малой площади являются сердцем радиочастотных детекторов и смесителей , которые часто работают на частотах до 50 ГГц.

Читайте так же:
Глубина резания на токарном станке

Ограничения

Наиболее очевидными ограничениями диодов Шоттки являются их относительно низкие номинальные значения обратного напряжения и относительно высокий ток обратной утечки . Для кремний-металлических диодов Шоттки обратное напряжение обычно составляет 50 В или меньше. Доступны некоторые конструкции с более высоким напряжением (200 В считается высоким обратным напряжением). Обратный ток утечки, поскольку он увеличивается с температурой, приводит к проблеме термической нестабильности . Это часто ограничивает полезное обратное напряжение намного ниже фактического номинального значения.

Хотя более высокие обратные напряжения достижимы, они будут представлять более высокое прямое напряжение, сравнимое с другими типами стандартных диодов. Такие диоды Шоттки не имели бы никаких преимуществ, если бы не требовалась большая скорость переключения.

Диод Шоттки из карбида кремния

Диоды Шоттки, изготовленные из карбида кремния, имеют гораздо меньший обратный ток утечки, чем кремниевые диоды Шоттки, а также более высокое прямое напряжение (около 1,4–1,8 В при 25 ° C) и обратное напряжение. По состоянию на 2011 год они были доступны у производителей в вариантах обратного напряжения до 1700 В.

Карбид кремния обладает высокой теплопроводностью, а температура мало влияет на его переключение и тепловые характеристики. В специальной упаковке карбидокремниевые диоды Шоттки могут работать при температурах перехода более 500 К (около 200 ° C), что позволяет использовать пассивное радиационное охлаждение в аэрокосмической сфере .

Приложения

Фиксация напряжения

В то время как стандартные кремниевые диоды имеют прямое падение напряжения около 0,7 В, а германиевые диоды 0,3 В, падение напряжения на диодах Шоттки при прямом смещении около 1 мА находится в диапазоне от 0,15 В до 0,46 В (см. 1N5817 и 1N5711), что делает их полезными в приложениях для ограничения напряжения и предотвращения насыщения транзисторов . Это связано с более высокой плотностью тока в диоде Шоттки.

Защита от обратного тока и разряда

Благодаря низкому прямому падению напряжения диодов Шоттки меньше энергии расходуется в виде тепла, что делает их наиболее эффективным выбором для приложений, чувствительных к эффективности. Например, они используются в автономных («автономных») фотоэлектрических (PV) системах, чтобы предотвратить разряд аккумуляторов через солнечные панели в ночное время, так называемые «блокирующие диоды». Они также используются в системах, подключенных к сети, с несколькими цепочками, соединенными параллельно, чтобы предотвратить протекание обратного тока от соседних цепочек через заштрихованные цепочки, если «байпасные диоды» вышли из строя.

Импульсные источники питания

Диоды Шоттки также используются в качестве выпрямителей в импульсных источниках питания . Низкое прямое напряжение и быстрое время восстановления приводят к повышению эффективности.

Их также можно использовать в цепях « ИЛИ » источника питания в продуктах, которые имеют как внутреннюю батарею, так и вход сетевого адаптера , или аналогичные. Однако в этом случае большой обратный ток утечки представляет проблему, поскольку любая схема измерения напряжения с высоким импедансом (например, отслеживание напряжения батареи или определение наличия сетевого адаптера) будет видеть напряжение от другого источника питания через диод. утечка.

Цепи выборки и хранения

Диоды Шоттки могут использоваться в схемах выборки и хранения на основе диодных мостов . По сравнению с обычными диодными мостами на основе pn-перехода диоды Шоттки могут иметь преимущества. Диод Шоттки с прямым смещением не имеет накопителя заряда неосновных носителей. Это позволяет им переключаться быстрее, чем обычные диоды, что сокращает время перехода от образца к этапу удержания. Отсутствие накопителя заряда неосновных носителей также приводит к более низкому шагу удержания или ошибке выборки, что приводит к более точной выборке на выходе.

Контроль заряда

Благодаря эффективному контролю электрического поля диоды Шоттки могут использоваться для точной загрузки или разгрузки отдельных электронов в полупроводниковых наноструктурах, таких как квантовые ямы или квантовые точки.

Обозначение

Обычно встречающиеся диоды Шоттки включают выпрямители серии 1N58xx , такие как детали для сквозных отверстий 1N581x (1 A ) и 1N582x (3 A), а также детали для поверхностного монтажа SS1x (1 A) и SS3x (3 A). Выпрямители Шоттки доступны в различных вариантах корпусов для поверхностного монтажа .

Слабосигнальные диоды Шоттки, такие как серии 1N5711, 1N6263, 1SS106, 1SS108 и BAT41–43, 45–49, широко используются в высокочастотных приложениях в качестве детекторов, смесителей и нелинейных элементов и заменили германиевые диоды. Они также подходят для защиты от электростатического разряда (ESD) чувствительных устройств, таких как полупроводниковые устройства III-V , лазерные диоды и, в меньшей степени, открытые линии схем КМОП .

Переходы металл-полупроводник Шоттки используются в преемниках семейства логических устройств 7400 TTL , сериях 74S, 74LS и 74ALS, где они используются в качестве зажимов Бейкера параллельно с переходами коллектор-база биполярных транзисторов для предотвращения их насыщения. , тем самым значительно сокращая задержки выключения.

Альтернативы

Когда требуется меньшее рассеивание мощности, вместо этого можно использовать полевой МОП-транзистор и схему управления в рабочем режиме, известном как активное выпрямление .

Супер диод , состоящий из р-диода или диода Шоттки и операционный усилитель обеспечивает почти идеальную характеристику диода за счет эффекта отрицательной обратной связи, хотя его использование ограничено частот операционного усилителя используется может обрабатывать.

Электросмачивание

Электросмачивание можно наблюдать, когда диод Шоттки сформирован с использованием капли жидкого металла, например ртути , в контакте с полупроводником, например кремнием . В зависимости от типа легирования и плотности в полупроводнике растекание капли зависит от величины и знака напряжения, приложенного к капле ртути. Этот эффект получил название «электросмачивание Шоттки».

Решено Диод Шоттки

Информация Неисправность Прошивки Схемы Справочники Маркировка Корпуса Сокращения и аббревиатуры Частые вопросы Полезные ссылки

Справочная информация

Этот блок для тех, кто впервые попал на страницы нашего сайта. В форуме рассмотрены различные вопросы возникающие при ремонте бытовой и промышленной аппаратуры. Всю предоставленную информацию можно разбить на несколько пунктов:

  • Диагностика
  • Определение неисправности
  • Выбор метода ремонта
  • Поиск запчастей
  • Устранение дефекта
  • Настройка

Неисправности

Все неисправности по их проявлению можно разделить на два вида — стабильные и периодические. Наиболее часто рассматриваются следующие:

  • не включается
  • не корректно работает какой-то узел (блок)
  • периодически (иногда) что-то происходит

О прошивках

Большинство современной аппаратуры представляет из себя подобие программно-аппаратного комплекса. То есть, основной процессор управляет другими устройствами по программе, которая может находиться как в самом чипе процессора, так и в отдельных микросхемах памяти.

На сайте существуют разделы с прошивками (дампами памяти) для микросхем, либо для обновления ПО через интерфейсы типа USB.

Читайте так же:
Как мультиметром проверить конденсатор на микрофарады

Схемы аппаратуры

Начинающие ремонтники часто ищут принципиальные схемы, схемы соединений, пользовательские и сервисные инструкции. Это могут быть как отдельные платы (блоки питания, основные платы, панели), так и полные Service Manual-ы. На сайте они размещены в специально отведенных разделах и доступны к скачиванию гостям, либо после создания аккаунта:

    (запросы) (хранилище) (запросы) (запросы)

Справочники

На сайте Вы можете скачать справочную литературу по электронным компонентам (справочники, таблицу аналогов, SMD-кодировку элементов, и тд.).

Marking (маркировка) — обозначение на электронных компонентах

Современная элементная база стремится к миниатюрным размерам. Места на корпусе для нанесения маркировки не хватает. Поэтому, производители их маркируют СМД-кодами.

Package (корпус) — вид корпуса электронного компонента

При создании запросов в определении точного названия (партномера) компонента, необходимо указывать не только его маркировку, но и тип корпуса. Наиболее распостранены:

  • DIP (Dual In Package) – корпус с двухрядным расположением контактов для монтажа в отверстия
  • SOT-89 — пластковый корпус для поверхностного монтажа
  • SOT-23 — миниатюрный пластиковый корпус для поверхностного монтажа
  • TO-220 — тип корпуса для монтажа (пайки) в отверстия
  • SOP (SOIC, SO) — миниатюрные корпуса для поверхностного монтажа (SMD)
  • TSOP (Thin Small Outline Package) – тонкий корпус с уменьшенным расстоянием между выводами
  • BGA (Ball Grid Array) — корпус для монтажа выводов на шарики из припоя

Краткие сокращения

При подаче информации, на форуме принято использование сокращений и аббревиатур, например:

СокращениеКраткое описание
LEDLight Emitting Diode — Светодиод (Светоизлучающий диод)
MOSFETMetal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor — Полевой транзистор с МОП структурой затвора
EEPROMElectrically Erasable Programmable Read-Only Memory — Электрически стираемая память
eMMCembedded Multimedia Memory Card — Встроенная мультимедийная карта памяти
LCDLiquid Crystal Display — Жидкокристаллический дисплей (экран)
SCLSerial Clock — Шина интерфейса I2C для передачи тактового сигнала
SDASerial Data — Шина интерфейса I2C для обмена данными
ICSPIn-Circuit Serial Programming – Протокол для внутрисхемного последовательного программирования
IIC, I2CInter-Integrated Circuit — Двухпроводный интерфейс обмена данными между микросхемами
PCBPrinted Circuit Board — Печатная плата
PWMPulse Width Modulation — Широтно-импульсная модуляция
SPISerial Peripheral Interface Protocol — Протокол последовательного периферийного интерфейса
USBUniversal Serial Bus — Универсальная последовательная шина
DMADirect Memory Access — Модуль для считывания и записи RAM без задействования процессора
ACAlternating Current — Переменный ток
DCDirect Current — Постоянный ток
FMFrequency Modulation — Частотная модуляция (ЧМ)
AFCAutomatic Frequency Control — Автоматическое управление частотой

Частые вопросы

После регистрации аккаунта на сайте Вы сможете опубликовать свой вопрос или отвечать в существующих темах. Участие абсолютно бесплатное.

Кто отвечает в форуме на вопросы ?

Ответ в тему Диод Шоттки как и все другие советы публикуются всем сообществом. Большинство участников это профессиональные мастера по ремонту и специалисты в области электроники.

Как найти нужную информацию по форуму ?

Возможность поиска по всему сайту и файловому архиву появится после регистрации. В верхнем правом углу будет отображаться форма поиска по сайту.

По каким еще маркам можно спросить ?

По любым. Наиболее частые ответы по популярным брэндам — LG, Samsung, Philips, Toshiba, Sony, Panasonic, Xiaomi, Sharp, JVC, DEXP, TCL, Hisense, и многие другие в том числе китайские модели.

Какие еще файлы я смогу здесь скачать ?

При активном участии в форуме Вам будут доступны дополнительные файлы и разделы, которые не отображаются гостям — схемы, прошивки, справочники, методы и секреты ремонта, типовые неисправности, сервисная информация.

Полезные ссылки

Здесь просто полезные ссылки для мастеров. Ссылки периодически обновляемые, в зависимости от востребованности тем.

Диоды Шоттки

Диоды Шоттки в системных блоках питания. Характеристики, особенности применения и методы проверки.

Как показывает текущая статистика отказов современных системных блоков питания, наибольшее количество неисправностей возникает во вторичных цепях источников питания. Отказы силовых транзисторных ключей (наиболее типовая неисправность блоков питания предыдущих поколений) на сегодняшнее время случаются крайне редко, что является показателем тех успехов, которые были достигнуты за прошедшее пятилетие производителями силовой полупроводниковой электроники. Одним из самых проблематичных узлов современных блоков питания становятся вторичные выпрямители на диодах Шоттки, что обусловлено большими значениями выходных токов блока питания.

Диод Шоттки (назван в честь немецкого физика Baльтера Шоттки) – полупроводниковый диод с малым падением напряжения при прямом включении. Диоды Шоттки используют переход металл-полупроводник в качестве барьера Шоттки (вместо p-n перехода, как у обычных диодов). Допустимое обратное напряжение промышленно выпускаемых диодов Шоттки ограничено 250 В (MBR40250 и аналоги), на практике большинство диодов Шоттки применяется в низковольтных цепях при обратном напряжении порядка единиц и нескольких десятков Вольт.

Достоинства диодов Шоттки

В то время как обычные кремниевые диоды имеют прямое падение напряжения около 0.6 – 0.7 В, применение диодов Шоттки позволяет снизить это значение до 0.2 – 0.4 В. Столь малое прямое падение напряжения присуще только диодам Шоттки с максимальным обратным напряжением порядка десятков вольт. При больших обратных напряжениях, прямое падение становится сравнимым с аналогичным параметром кремниевых диодов, что ограничивает применение диодов Шоттки низковольтными цепями. Например, для силового диода Шоттки 30Q150 с максимально возможным обратным напряжением (150 В) при прямом токе 15 А падение напряжение нормируется на уровне от 0.75 В (T = 125°C) до 1.07 В (T = -55°C).

Барьер Шоттки также имеет меньшую электрическую ёмкость перехода, что позволяет заметно повысить рабочую частоту диода. Это свойство используется в интегральных микросхемах, где диодами Шоттки шунтируются переходы транзисторов логических элементов. В силовой электронике малая ёмкость перехода (т.е. короткое время восстановления) позволяет строить выпрямители, работающие на частотах в сотни кГц и выше. Например, диод MBR4015 (15 В, 40 А), оптимизированный под высокочастотное выпрямление, нормирован для работы при dV/dt до 1000 В/мс.Б.

Благодаря лучшим временным характеристикам и малым емкостям перехода, выпрямители на диодах Шоттки отличаются от традиционных диодных выпрямителей пониженным уровнем помех, что делает их наиболее предпочтительными для применения в импульсных блоках питания аналоговой и цифровой аппаратуры.

Недостатки диодов Шоттки

Во-первых, при кратковременном превышении максимального обратного напряжения, диод Шоттки необратимо выходит из строя, в отличие от кремниевых диодов, которые переходят в режим обратного пробоя, и при условии непревышения рассеиваемой на диоде максимальной мощности, после падения напряжения диод полностью восстанавливает свои свойства.

Читайте так же:
Как резать фанеру на лазерном станке

Во-вторых, диоды Шоттки характеризуются повышенными (относительно обычных кремниевых диодов) обратными токами, возрастающими с ростом температуры кристалла. Для вышеупомянутого 30Q150 обратный ток при максимальном обратном напряжении изменяется от 0.12 мА при +25°C до 6.0 мА при +125°C. У низковольтных диодов в корпусах ТО-220 обратный ток может превышать величину в сотни миллиампер (MBR4015 — до 600 мА при +125°C). При неудовлетворительных условиях теплоотвода положительная обратная связь по теплу в диоде Шоттки приводит к его катастрофическому перегреву.

Вольт-амперная характеристика барьера Шоттки (рис.1) имеет ярко выраженный несимметричный вид. В области прямых смещений ток экспоненциально растёт с увеличением приложенного напряжения. В области обратных смещений ток от напряжения не зависит. В обоих случаях, при прямом и обратном смещении, ток в барьере Шоттки обусловлен основными носителями заряда — электронами. По этой причине диоды на основе барьера Шоттки являются быстродействующими приборами, поскольку в них отсутствуют рекомбинационные и диффузионные процессы. Несимметричность вольт-амперной характеристики барьера Шоттки является типичной для барьерных структур. Зависимость тока от напряжения в таких структурах обусловлена изменением числа носителей, принимающих участие в процессах зарядопереноса. Роль внешнего напряжения заключается в изменении числа электронов, переходящих из одной части барьерной структуры в другую.

Диоды Шоттки в блоках питания

В системных блоках питания, диоды Шоттки используются для выпрямления тока каналов +3.3В и +5В, а, как известно, величина выходных токов этих каналов составляет десятки ампер, что приводит к необходимости очень серьезно относиться к вопросам быстродействия выпрямителей и снижения их энергетических потерь. Решение этих вопросов способно значительно увеличить КПД источников питания и повысить надежность работы силовых транзисторов первичной части блока питания.

Итак, для уменьшения динамических коммутационных потерь и устранения режима короткого замыкания при переключении, в самых сильноточных каналах (+3.3В и +5В), где эти потери наиболее значительны, в качестве выпрямительных элементов используются диоды Шоттки. Применение диодов Шоттки в этих каналах обусловлено следующими соображениями:

1. 1) Диод Шоттки является практически безынерционным прибором с очень малым временем восстановления обратного сопротивления, что приводит к уменьшению обратного вторичного тока и к уменьшению броска тока через коллекторы силовых транзисторов первичной части в момент переключения диода. Это в значительной степени снижает нагрузку на силовые транзисторы, и, как результат, увеличивает надежность блока питания.
2. 2) Прямое падение напряжения на диоде Шоки также очень мало, что при величине тока 15-30 А обеспечивает значительный выигрыш в КПД.

Так как в современных блоках питания очень мощным становится и канал напряжения +12В, то применение диодов Шоттки в этом канале также дало бы значительный энергетический эффект, однако их применение в канале +12В нецелесообразно. Это связано с тем, что при обратном напряжении свыше 50В (а в канале +12В обратное напряжение может достигать величины и 60В) диоды Шоттки начинают плохо переключаться (слишком долго и при этом возникают значительные обратные токи утечки), что приводит к потере всех преимуществ их применения. Поэтому в канале +12В используются быстродействующие кремниевые импульсные диоды. Хотя промышленностью сейчас выпускаются диоды Шоттки и с большим обратным напряжением, но их использование в блоках питания считается нецелесообразным по разным причинам, в том числе и экономического плана. Но в любых правилах имеются исключения, поэтому в отдельных блоках питания можно встретить диодные сборки Шоттки и в каналах +12В.

В современных системных блоках питания компьютеров диоды Шоттки представляют собой, как правило, диодные сборки из двух диодов (диодные полумосты), что однозначно повышает технологичность и компактность блоков питания, а также улучшает условия охлаждения диодов. Использование отдельных диодов (рис.2), а не диодных сборок, является сейчас показателем низкокачественного блока питания.

Диодные сборки выпускается, в основном, в трех типах корпусов (рис.3):

1. — TO-220 (менее мощные сборки с рабочими токами до 20 А, иногда до 25-30А);
2. — TO-247 (более мощные сборки с рабочими токами 30 – 40 А);
3. — TO-3P (мощные сборки).

Электрическая схема и цоколевка диодной сборки Шоттки представлены на (рис.4).

Электрические характеристики диодных сборок, наиболее часто используемых в современных системных блоках питания представлены в табл.1.

Взаимозаменяемость диодных сборок определяется, исходя из их характеристик. Естественно, что при невозможности использовать диодную сборку с абсолютно такими же характеристиками, лучше проводить замену на прибор с большими значениями тока и напряжения. В противном случае гарантировать стабильную работу блока питания будет невозможно. Известны случаи, когда производители применяют в своих блоках питания диодные сборки со значительным запасом по мощности (хотя чаще приходится наблюдать ситуацию, как раз, обратную), и при ремонте можно установить прибор с меньшими значениями тока или напряжения. Однако при такой замене необходимо самым тщательным образом проанализировать характеристики блока питания и его нагрузки, и вся ответственность за последствия такой доработки, естественно, ложится на плечи специалиста, производящего ремонт.

Проявление неисправностей диодов Шоттки

Как уже отмечалось, неисправность диодов Шоттки является одной из основных проблем современных блоков питания. Так по каким же предварительным признакам можно предположительно определить их неисправность? Таких признаков несколько.

Во-первых, при пробоях и утечках вторичных выпрямительных диодов, как правило, срабатывает защита, и блок питания не запускается. Это может проявляться по-разному:

1. 1) При включении блока питания вентилятор «дергается», т.е. совершает несколько оборотов и останавливается; после этого выходные напряжения полностью отсутствуют, т.е. источник питания блокируется.
2. 2) После включения блока питания вентилятор «дергается» постоянно, на выходах блока питания можно наблюдать пульсации напряжения, т.е. защита срабатывает периодически, но блок питания при этом полностью не блокируется.
3. 3) Признаком неисправности диодов Шоттки является чрезвычайно сильный разогрев вторичного радиатора, на котором они установлены.
4. 4) Признаком утечки диодов Шоттки может являться самопроизвольное выключение блока питания, а значит и компьютера, при увеличении нагрузки (например, при запуске программ, обеспечивающих 100% загрузку процессора), а также невозможность запустить компьютер после «апгрейда», хотя мощность блока питания является достаточной.

Кроме того, необходимо осознавать, что в блоках питания с плохой и непродуманной схемотехникой, утечки выпрямительных диодов приводят к перегрузкам первичной цепи и к всплескам тока через силовые транзисторы, что может стать причиной их отказа. Таким образом, профессиональный подход к ремонту блоков питания, диктует обязательную проверку вторичных выпрямительных диодов при каждой замене силовых транзисторов-ключей первичной части блока питания.

Диагностика диодов Шоттки

Проверка и точная диагностика диодов Шоттки, на практике, является достаточно непростым делом, т.к. многое здесь определяется типом используемого измерительного прибора и опытом подобных измерений, хотя определить обычный пробой одного или двух диодов диодной сборки Шоттки не составляет особого труда. Для этого необходимо выпаять диодную сборку и проверить тестером так, как это делается для обычных диодов. При подобной диагностике тестер необходимо установить в режим проверки диодов. Неисправный диод в обоих направлениях покажет одинаковое сопротивление (как правило, очень малое, т.е. покажет короткое замыкание), что и указывает на его непригодность для дальнейшего использования. Однако явные пробои диодных сборок в практике встречаются очень и очень редко.

Читайте так же:
Линия продольно поперечной резки металла

В основном же, приходится иметь дело с утечками (причем зачастую с тепловыми утечками) диодов Шоттки. А вот утечки, выявить таким способом невозможно. «Утекающий» диод при проверках тестером в режиме «диод» является в подавляющем большинстве случаев полностью исправным. Гарантированную точность диагностики, на наш взгляд, позволяет дать только такой метод, как замена диода на заведомо исправный аналогичный прибор.

Но все-таки, выявить «подозрительный» диод можно попытаться с помощью методики, заключающейся в измерении сопротивления его обратного перехода. Для этого будем пользоваться не режимом проверки диодов, а обычным омметром. Внимание! При использовании этой методики следует помнить, что разные тестеры могут давать отличающиеся показания, что объясняется различием самих тестеров.

Итак, устанавливаем предел измерений на значение [20К] и измеряем обратное сопротивление диода (рис.5). Как показывает практика, исправные диоды на этом пределе измерений должны показывать бесконечно большое сопротивление. Если же при измерении выявляется некоторое, как правило, небольшое сопротивление (2-10 КОм), то такой диод можно считать «очень подозрительным» и его лучше заменить, или хотя бы проверить методом замены. Если же проводить проверку на пределе измерений [200К], то даже исправные диоды могут показывать в обратном направлении очень небольшое сопротивление (единицы и десятки кОм), поэтому и рекомендуется использовать предел [20К]. Естественно, что на больших пределах измерений (2 Мом, 20 Мом и т.д.) даже абсолютно исправный диод оказывается полностью открытым, т.к. его p-n переходу прикладывается слишком высокое (для диодов Шоттки) обратное напряжение. На пределе [200К] можно проводить проверку сравнительным методом, т.е. брать гарантированно-исправный диод, измерять его обратное сопротивление и сравнивать с сопротивлением проверяемого диода. Значительные отличия в этих измерениях будут указывать на необходимость замены диодной сборки.

Иногда встречаются ситуации, когда выходит из строя только один из диодов сборки. В этом случае неисправность также легко выявляется методом сравнения обратного сопротивления двух диодов одной сборки. Диоды одной сборки должны иметь одинаковое сопротивление.

Предложенную методику можно дополнить еще и проверкой на термическую устойчивость. Суть этой проверки заключается в следующем. В тот момент времени, когда проверяется сопротивление обратного перехода на пределе измерений [20K] (см. предыдущий абзац), необходимо коснуться разогретым паяльником контактов диодной сборки, обеспечивая тем самым прогрев ее кристалла. Неисправная диодная сборка практически мгновенно начинает «плыть», т.е. ее обратное сопротивление начинает очень быстро уменьшаться, в то время как исправная диодная сборка достаточно долго удерживает обратное сопротивление на бесконечно большом значении. Эта проверка очень важна, т.к. при работе диодная сборка сильно нагревается (не зря же ее размещают на радиаторе) и вследствие нагрева изменяет свои характеристики. Рассмотренная методика обеспечивает проверку устойчивости характеристик диодов Шоттки к температурным колебаниям, ведь увеличение температуры корпуса до 100 или 125 °C увеличивает значение обратного тока утечки в сто раз (см. данные табл.1).

Вот так можно попытаться проверить диод Шоттки, однако предложенными методиками не стоит злоупотреблять, т.е. не следует проводить проверки на слишком большом пределе измерений сопротивления и слишком сильно разогревать диод, т.к. теоретически, все это может привести к повреждению диода.

Кроме того, из-за возможности отказа диодов Шоттки под действием температуры, необходимо строго соблюдать все рекомендуемые условия пайки (температурный режим и время пайки). Хотя надо отдать должное производителям диодов, так как многие из них добились того, что монтаж сборок можно осуществлять при высокой температуре 250 C в течение 10 секунд.

Как мультиметр поможет проверить диод на работоспособность

Проверить работоспособность светодиода возможно с помощью такого прибора, как мультиметр. Цифровой мультиметр или тестер – это многофункциональное измирительное устройство. Работоспособность светодиода проверяется с помощью функционала любого мультиметра. Поломка светодиода довольно распространённая причина выхода из строя целого ряда электроприборов.

Проверку исправности этого компонента можно провести и самостоятельно, но при этом необходимо иметь в наличии мультиметр.

Процесс не сложный, но, как показывает практика, ситуации бывают разные, особенно если речь идёт о новичках в таких вопросах. Электронщик с опытом уже по внешнему виду может определить параметры большинства светодиодов, а в некоторых случаях и их состояние – исправность или поломку.

Где встречаются диоды и зачем их проверять

Диод – это компонент электрической сети, который выступает в роли проводника с р-n переходом. Его конструкция позволяет пропускать электричество по цепи в одном направлении – от анода к катоду. При поломке, произвести проверку возможно с помощью тестера или мультиметра.

В радиоэлектронике различают следующие виды диодов:

  • Светодиод – при прохождении через него электротока он начинает излучать свет в следствии трансформации энергии в видимое свечение.
  • Обычный или защитный диод – это ограничитель напряжения или супрессор. Разновидностью такого диода есть диод Шоттки, который при прямом включении дает небольшое уменьшение напряжения, в нём применяется переход металл-полупроводник.

Применение обычных деталей и светодиодов применяется в большинстве устройств, а Шоттки – в основном для качественных блоков питания, таких как компьюеры. Проверка и тех и тех диодов по принципу ничем не отличается, разница только в том, что Шоттки встречаются сдвоенными, так как размещаются в общем корпусе, а также имеют общий катод. Что позволяет проверять эти детали без выпаивания, на месте.

Диоды Шоттки являются составляющими электронных схем, и довольно часто ломаются. Основными причинами чего являются:

  • Некачественные детали;
  • Нарушение правил эксплуатации устройства;
  • Превышение максимального разрешённого производителем уровня прямого тока;
  • Превышение обратного электронапряжения.

Проверять их работоспособность необходимо с помощью мультиметра, который позволит измерять напряжение, определить уровень сопротивления, а также проверить проводку на предмет наличия обрывов. Этот способ считается самым простым и удобным для всех типов светоизлучающих диодов, независимо от их исполнения и количества выводов. Проверка осуществляется с помощью «прозвона» диода, замыкая красный щуп на анод, а чёрный на катод. В следствии чего исправный светодиод должен засветиться, при смене полярности щупов на дисплее тестера должна отображаться единица.

Читайте так же:
Как расположить розетки на кухне схема

Как проверить выпрямительный диод

Защитный, выпрямительный или диод Шоттки возможно проверить с помощью мультиметра или применить омметр. Для этого необходимо переключить измерительное устройство в режим «прозвонки», после чего щупы тестера прикрепляются к выводам радиоэлемента. Для получения значения порогового напряжения проверяемого диода необходимо красный провод присоединить к аноду, а чёрный к катоду, после чего дисплей мультиметра или омметра должен загореться. После смены полярности измирительный прибор должен показать очень большое сопротивление, что говорит об исправности диода. Если же мультиметр показывает утечку, значит, радиоэлемент неисправен.

Как проверить светодиод мультиметром

Для осуществления проверки светодиода мультиметром необходимо перевести измерительный прибор в режим Hfe для проверки транзисторов, затем вставить светодиод в разъем С зоны PNP (плюс), а катод в свою очередь в разъем Е зоны NPN (минус). Если появилось свечение, тогда проверка осуществлена, если же нет, тогда допущена ошибка в полярности или же диод не работает.

Для проверки светодиода тестером необходимо переключить прибор на соответствующий режим «прозвонки» и подключить контакты к щупам мультиметра. При подключении не стоит забывать о полярности диода. Анода подключается к красному щупу, а катод – к черному. При отсутствии информации об электродах, где какой, возможно перепутать полярность, но это не страшно, и мультиметр не покажет никаких результатов. После правильного подключения светодиод загорается.

Проверка инфракрасного диода

Без сомнения, в каждом доме есть LED, в пульте для телевизора они нашли особое применение. Инфракрасный диод, который не виден человеческому глазу, легко можно увидеть через камеру телефона. Такие же диоды применяются для камер видео наблюдения.

Проверить инфракрасный диод мультиметром можно точно так же, как и обычный. Но можно воспользоваться и другим способом, подпаяв параллельно ему LED красного свечения, который будет наглядным показателем работы ИК диода. При его мерцании сигналы поступают на диод, и значит, нужно заменить ИК диод. Если мерцание отсутствует, следовательно, сигнал не поступает, тогда проблема в пульте, а не в диоде.

В схеме управления техники с дистанционного пульта есть еще один нюанс, а именно наличие фотоэлемента, для проверки которого мультиметром необходимо включить режим сопротивления. Если на фотоэлемент попадает свет, меняется состояние его проводимости, а значит, изменяется и его сопротивление в меньшую сторону.

Для проверки LED-лампы мультиметром необходимо снять рассеиватель, который зачастую приклеен. После того как откроется доступ к плате со светодиодами, нужно щупами тестера прикоснуться к их выводам, которые в следствии должны загореться тусклым светом. Также можно проверить исправность с помощью «прозвонки» от батареи «крона». Такую проверку нужно осуществлять кратковременными прикосновениями к полюсам диодов. Если полярность определена правильно и свет не загорается, значит, LED требуется замена.

Как можно проверить диод при помощи тестера не выпаивая

Принцип проверки остаётся прежним, но изменяется способ реализации данной проверки. Удобным и практичным способом является проверка светодиодов без выпаивания, с помощью щупов. Щупы стандартного размера не подойдут для разъема транзистора, режима Hfe. Но для него подойдут любые тонкие проводники, по типу швейных иголок, кусочка проводки (витая пара) или же отдельные жилы из многожильного кабеля. Припаяв такой проводник к щупу, и присоединив к щупам без штекеров, получится своего рода переходник. И тогда можно будет произвести прозвон светодиодов тестером не выпаивая.

Диоды Шоттки в низковольтных светодиодных лампах Е27 (12, 24, 36 вольт)

В первичной (входной) цепи драйверов наших низковольтных ламп на цоколе Е27 используются , имеющие структуру металл-полупроводник.

Их применение обусловлено многими задачами, основными из которых являются:

  1. повышение экономичности (эффективности) драйвера и лампы в целом;
  2. защита последующих деталей и цепей от перенапряжения.

Данные диоды, как и любые другие радиоэлементы, обладают как неоспоримыми достоинствами, так и некоторыми недостатками. Познакомим вас с некоторыми из них.

Достоинства диодов Шоттки

По сравнению с обычным p-n-переходом, у таких диодов меньшее прямое падение напряжения (примерно на 0,2 Вольт), тогда как обычные кремниевые диоды имеют прямое падение напряжения около 0,6 – 0,7 Вольт.

За счет этого свойства применение диодов Шоттки в выпрямителях позволяет уменьшить потери электроэнергии в приборе примерно на 10-15%.

Но нужно учитывать, что столь малое прямое падение напряжения присуще диодам Шоттки с максимальным обратным напряжением до 100-150 вольт. При обратных напряжениях, существенно превышающих эти величины, прямое падение становится сопоставимым с показателями кремниевых диодов, что нивелирует целесообразность применения диодов Шоттки.

Благодаря малым емкостям p-n перехода, выпрямители, выполненные на диодах Шоттки, отличаются от обычных диодных выпрямителей пониженным уровнем помех, что делает их использование в импульсных блоках питания аналоговой и цифровой аппаратуры максимально технически обоснованным, а, зачастую, просто необходимым.

Недостатки диодов Шоттки

При кратковременном превышении максимального обратного напряжения диод Шоттки с необратимостью выходит из строя. В отличие от них, обычные кремниевые диоды в аналогичных ситуациях переходят в режим обратного пробоя и, при условии некритического нагрева, после падения напряжения восстанавливают свои рабочие характеристики.

Это, на первый взгляд неудобное свойство диодов Шоттки используется в наших низковольтных светодиодных лампах Е27 как положительное, так как эти диоды, расположенные на входе цепей лампы, защищают все остальные, более дорогостоящие элементы от выхода из строя.

Диоды Шоттки, благодаря их физическим параметрам, легко удаляются с платы поверхностного монтажа драйвера пайкой и заменяются новыми. Таким образом, наши низковольтные светодиодные лампы Е27 являются ремонтопригодными, что позволяет экономить немалые денежные средства в случае выхода их из строя вследствие случайных ошибок или техногенных факторов, повлекших перенапряжение в питающей цепи.

Замечания по гарантии

Из вышесказанного следует, что

В сравнении с обычными кремниевыми диодами, диоды Шоттки характеризуются повышенными обратными токами, увеличивающимися с ростом температуры кристалла. У некоторых низковольтных диодов обратный ток может превышать величину в сотни миллиампер. При плохо организованном теплоотводе положительная обратная связь по тепловым возмущениям в диоде Шоттки приводит к его критическому перегреву.

Именно поэтому мы рекомендуем с осторожностью использовать наши низковольтные лампы в помещениях с повышенной температурой, таких как финские сауны и иные высокотемпературные парные и напоминаем [условия гарантии], что

Под это ограничение подпадают, например, все виды светильников в саунах, банях и т.п. помещениях.

Это правило распространяется на всё светодиодное оборудование, а не только на низковольтные светодиодные лампы.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector