ss54 диод чем можно заменить

Что такое диод Шоттки, его характеристики и способ проверки мультиметром

Развитие электроники требует все более высоких стандартов от радиодеталей. Для работы на высоких частотах используют диод Шоттки, который по своим параметрам превосходит кремниевые аналоги. Иногда можно встретить название диод с барьером Шоттки, что в принципе означает то же самое.

Конструкция

Отличается диод Шоттки от обыкновенных диодов своей конструкцией, в которой используется металл-полупроводник, а не p-n переход. Понятно, что свойства здесь разные, а значит, и характеристики тоже должны отличаться.

Действительно, металл-полупроводник обладает такими параметрами:

Диод Шоттки изготавливается из таких материалов, как арсенид галлия, кремний, намного реже, но также может использоваться – германий. Выбор материала зависит от свойств, которые нужно получить, однако в любом случае максимальное обратное напряжение, на которое могут изготавливаться данные полупроводники, не выше 1200 вольт – это самые высоковольтные выпрямители. На практике же намного чаще их используют при более низком напряжении – 3, 5, 10 вольт.

На принципиальной схеме диод Шоттки обозначается таким образом:

Но иногда можно увидеть и такое обозначение:

Это означает сдвоенный элемент: два диода в одном корпусе с общим анодом или катодом, поэтому элемент имеет три вывода. В блоках питания используют такие конструкции с общим катодом, их удобно использовать в схемах выпрямителей. Часто на схемах рисуется маркировка обычного диода, но в описании указывается, что это Шоттки, поэтому нужно быть внимательными.

Диодные сборки с барьером Шоттки выпускаются трех типов:

1 тип – с общим катодом,

2 тип – с общим анодом,

3 тип – по схеме удвоения.

Такое соединение помогает увеличить надежность элемента: ведь находясь в одном корпусе, они имеют одинаковый температурный режим, что важно, если нужны мощные выпрямители, например, на 10 ампер.

Но есть и минусы. Все дело в том, что малое падение напряжения (0,2–0,4 в) у таких диодов проявляется на небольших напряжениях, как правило – 50–60 вольт. При более высоком значении они ведут себя как обычные диоды. Зато по току эта схема показывает очень хорошие результаты, ведь часто бывает необходимо – особенно в силовых цепях, модулях питания – чтобы рабочий ток полупроводников был не ниже 10а.

Еще один главный недостаток: для этих приборов нельзя превышать обратный ток даже на мгновение. Они тут же выходят из строя, в то время как кремниевые диоды, если не была превышена их температура, восстанавливают свои свойства.

Но положительного все-таки больше. Кроме низкого падения напряжения, диод Шоттки имеет низкое значение емкости перехода. Как известно: ниже емкость – выше частота. Такой диод нашел применение в импульсных блоках питания, выпрямителях и других схемах, с частотами в несколько сотен килогерц.

Вольтамперная характеристика светодиода (ВАХ)

ВАХ такого диода имеет несимметричный вид. Когда приложено прямое напряжение, видно, что ток растет по экспоненте, а при обратном – ток от напряжения не зависит.

Все это объясняется, если знать, что принцип работы этого полупроводника основан на движении основных носителей – электронов. По этой же самой причине эти приборы и являются такими быстродействующими: у них отсутствуют рекомбинационные процессы, свойственные приборам с p-n переходами. Для всех приборов, имеющих барьерную структуру, свойственна несимметричность ВАХ, ведь именно количеством носителей электрического заряда обусловлена зависимость тока от напряжения.

Миниатюризация

С развитием микроэлектроники стали широко применяться специальные микросхемы, однокристальные микропроцессоры. Все это не исключает использования навесных элементов. Однако если для этой цели использовать радиоэлементы обычных размеров, то это сведет на нет всю идею миниатюризации в целом. Поэтому были разработаны бескорпусные элементы – smd компоненты, которые в 10 и более раз меньше обычных деталей. ВАХ таких компонентов ничем не отличается от ВАХ обычных приборов, а их уменьшенные размеры позволяют использовать такие запчасти в различных микросборках.

Компоненты smd имеют несколько типоразмеров. Для ручной пайки подходят smd размера 1206. Они имеют размер 3,2 на 1,6 мм, что позволяет их впаивать самостоятельно. Другие элементы smd более миниатюрные, собираются на заводе специальным оборудованием, и самому, в домашних условиях, их паять невозможно.

Принцип работы smd компонента также не отличается от его большого аналога, и если, к примеру, рассматривать ВАХ диода, то она в одинаковой степени будет подходить для полупроводников любого размера. По току изготавливаются от 1 до 10 ампер. Маркировка на корпусе часто состоит из цифрового кода, расшифровка которого приводится в специальных таблицах. Протестировать на пригодность их можно тестером, как и большие аналоги.

Использование на практике

Выпрямители Шоттки используется в импульсных блоках питания, стабилизаторах напряжения, импульсных выпрямителях. Самыми требовательными по току – 10а и более – это напряжения 3,3 и 5 вольт. Именно в таких цепях вторичного питания приборы Шоттки используют чаще всего. Для усиления значений по току их включают вместе по схеме с общим анодом или катодом. Если каждый из сдвоенных диодов будет на 10 ампер, то получится значительный запас прочности.

Одна из самых частых неисправностей импульсных модулей питания – выход из строя этих самых диодов. Как правило, они либо полностью пробиваются, либо дают утечку. В обоих случаях неисправный диод нужно заменить, после чего проверить мультиметром силовые транзисторы, а также замерить напряжения питания.

Тестирование и взаимозаменяемость

Проверить выпрямители Шоттки можно так же, как и обычные полупроводники, так как они имеют похожие характеристики. Мультиметром необходимо прозвонить его в обе стороны – он должен показать себя так же, как и обычный диод: анод-катод, при этом утечек быть не должно. Если он показывает даже незначительное сопротивление – 2–10 килоом, это уже повод для подозрений.

Проверка диода Шоттки мультиметром

Диод с общим анодом или катодом можно проверить как два обычных полупроводника, соединенных вместе. Например, если анод общий, то это будет одна ножка из трех. На анод ставим один щуп тестера, другие ножки – это разные диоды, на них ставится другой щуп.

Можно ли его заменить на другой тип? В некоторых случаях диоды Шоттки меняют на обычные германиевые. К примеру, Д305 при токе 10 ампер давал падение всего 0,3 вольта, а при токах 2–3 ампера их вообще можно ставить без радиаторов. Но главная цель установки Шоттки – это не малое падение, а низкая емкость, поэтому заменить получится не всегда.

Как видим, электроника не стоит на месте, и дальнейшие варианты применения быстродействующих приборов будет только увеличиваться, давая возможность разрабатывать новые, более сложные системы.

Источник

Диод Шоттки

Что такое диод Шоттки

Диод Шоттки относится к семейству диодов. Выглядит он почти также, как и его собратья, но есть небольшие отличия.

Простой диод выглядит на схемах вот так:

обозначение диода на схеме

Стабилитрон уже обозначается, как диод с «кепочкой»

Диод Шоттки имеет две «кепочки»

обозначение диода шоттки на схеме

Чтобы проще запомнить, можно добавить голову и ножки и представить себе человечка, танцующего ламбаду)

Обратное напряжение диода Шоттки

Итак, как вы помните, диод пропускает электрический ток только в одном направлении, а в другом направлении блокирует прохождение электрического тока до какого-то критического значения, называемым обратным напряжением диода.

Это значение можно найти в даташите

обратное напряжение диода

Для каждой марки диода оно разное

Если превысить это значение, то произойдет пробой, и диод выйдет из строя.

Падение напряжения на диоде Шоттки

Если пропустить через такой диод прямой ток, то мощность, которая будет на нем рассеиваться, будет определяться формулой:

V_f — прямое падение напряжение на диоде, В

Поэтому, одним из главных преимуществ диода Шоттки является то, что его прямое падение напряжения намного меньше, чем у простого диода. Следовательно, он будет меньше рассеивать тепло, или простым языком, меньше нагреваться.

Давайте рассмотрим один из примеров. Возьмем диод 1N4007. Его прямое падение напряжения составляет 0,83 Вольт, что типично для простого полупроводникового диода.

падение напряжение на диоде в прямом включении

В настоящий момент через него проходит сила тока, равная 0,5 А. Давайте рассчитаем его рассеиваемую мощность в данный момент. P=0,83 x 0,5 = 0,415 Вт.

Если рассмотреть этот случай через тепловизор, то можно увидеть, что его температура корпуса составила 54,4 градуса по Цельсию.

Теперь давайте проведем тот же самый эксперимент с диодом Шоттки 1N5817. Как вы видите, его прямое падение напряжения составило примерно 0,35 В.

падение напряжения на диоде Шоттки при прямом включении

При прохождении силы тока через диод Шоттки в 0,5 А, мы получим рассеиваемую мощность P=0,5 x 0,35 = 0,175 Вт. При этом тепловизор нам покажет, что температура корпуса уже будет 38,2 градуса.

Следовательно, Шоттки намного эффективнее, чем простой полупроводниковый диод в плане пропускания через себя прямого тока, так как он обладает меньшим падением напряжения, а следовательно, меньше рассеивает тепло в окружающее пространство и меньше нагревается.

Прямое падение напряжения можно также посмотреть и в даташитах. Например, прямое падение напряжения на диоде Шоттки 1N5817 можно найти из графика зависимости прямого тока от падения напряжения на диоде Шоттки

график зависимости прямого тока от напряжения

В нашем случае если следовать графо-аналитическому способу, то мы как раз получаем значение 0,35 В

Диод Шоттки в ВЧ цепях

Также диоды Шоттки обладают быстрой скоростью переключения. Это значит, что мы можем использовать их в высокочастотных (ВЧ) цепях.

Итак, возьмем генератор частоты и выставим синус частотой в 60 Гц

Возьмем диод 1N4007 и диод Шоттки 1N5817. Подключим их по простой схеме однополупериодного выпрямителя

и будем снимать с них показания

Как вы видите, оба они прекрасно справляются со своей задачей по выпрямлению сигнала на частоте в 60 Гц.

Но что будет, если мы увеличим частоту до 300 кГц?

Ого! Диод Шоттки более-менее справляется со своей задачей, что нельзя сказать о простом диоде 1N4007. Простой диод не может справиться со своей задачей не пропускать обратный ток, поэтому на осциллограмме мы видим отрицательный выброс

Отсюда можно сделать вывод: диоды Шоттки рекомендуется использовать в ВЧ цепях.

Обратный ток утечки

Но раз уж диоды Шоттки такие крутые, то почему бы их не использовать везде? Почему мы до сих пор используем простые диоды?

Если мы подключим диод в обратном направлении, то он будет блокировать прохождение электрического тока. Это верно, но не совсем. Очень маленький ток все равно будет проходить через диод. В некоторых случаях это не принимают во внимание. Этот маленький ток называется обратным током утечки. На английский манер это звучит как reverse leakage current.

Он очень мал, но имеет место быть.

Проведем простой опыт. Возьмем лабораторный блок питания, выставим на нем 19 В и подадим это напряжение на диод в обратном направлении

Замеряем ток утечки

обратный ток утечки диода

Как вы видите, его значение составляет 0,1 мкА.

Давайте теперь повторим этот же самый опыт с диодом Шоттки

обратный ток утечки диода Шоттки

Ого, уже почти 20 мкА! Ну да, в некоторых случаях это сущие копейки и ими можно пренебречь. Но есть схемы, где все-таки недопустим такой незначительный ток. Например, в схемах пикового детектора

схема пик детектора

В этом случае эти 20 мкА будут весьма значительны.

Но есть также еще один камень преткновения. С увеличением температуры обратный ток утечки возрастает в разы!

зависимость обратного тока утечки от температуры корпуса диода Шоттки

Поэтому, вы не можете использовать Шоттки везде в схемах.

Но и это еще не все. Обратное напряжение для диодов Шоттки в разы меньше, чем для простых выпрямительных диодов. Это можно также увидеть из даташита. Если для диода 1N4007 обратное напряжение составляет 1000 В

То для диода Шоттки 1N5817 это обратное напряжение уже будет составлять всего-то 20 В

Поэтому, если это напряжение превысит значение, которое описано в даташите, мы в итоге получим:

Применение диодов Шоттки

Диоды Шоттки находят достаточно широкое применение. Их можно найти везде, где требуется минимальное прямое падение напряжения, а также в цепях ВЧ. Чаще всего их можно увидеть в компьютерных блоках питания, а также в импульсных стабилизаторах напряжения.

Также эти диоды нашли применение в солнечных панелях, так как солнечные панели генерируют электрический ток только в светлое время суток. Чтобы в темное время суток не было обратного процесса потребления тока от аккумуляторов, в панели монтируют диоды Шоттки

В компьютерной технике чаще всего можно увидеть два диода в одном корпусе

При написании данной статьи использовался материал с этого видео

Источник

Вопрос На какой заменить транзистор и «диод или не диод»?

pazyzy

New member

Помогите, пожалуйста, с общими вопросами про управление питанием (про диоды, транзистор и про утечку).

В кратце схема:
ATTiny13 (на самом деле не важно что) всегда работает и по желанию включает остальную часть схемы (потребление до 2А) с помощью IRL2203N. Обратная связь приходит от ESP с GPIO(c) в GPIO(a).

Вопрос 0. Это нормально прерывать питание по земле, а не по +5V? Можно ли сделать тоже самое но по +5V?
Снаружи коробочки торчит разьем антены, и если он касается железа в машине, то схема сразу включается, т.к. цепь замыкается. Не хорошо.

Вопрос 3. Когда основная часть схемы выключена, то напряжение на ESP все равно есть около 0.5В. Это утечка через GPIO(c)? Если да, то как этого избежать?
ATTiny воспринимает как HIGH напряжение в 0.6Vcc = 3В. А ESP выдает около 3.1-3.2, т.е. диод ставить не вариант. Можно что-то сделать? Это pin RX, переведенный в режим OUTPUT, может просто к +5V его подтянуть?

nikolz

Well-known member

Помогите, пожалуйста, с общими вопросами про управление питанием (про диоды, транзистор и про утечку).

В кратце схема:
ATTiny13 (на самом деле не важно что) всегда работает и по желанию включает остальную часть схемы (потребление до 2А) с помощью IRL2203N. Обратная связь приходит от ESP с GPIO(c) в GPIO(a).
Посмотреть вложение 6405
Вопрос 0. Это нормально прерывать питание по земле, а не по +5V? Можно ли сделать тоже самое но по +5V?
Снаружи коробочки торчит разьем антены, и если он касается железа в машине, то схема сразу включается, т.к. цепь замыкается. Не хорошо.

Вопрос 3. Когда основная часть схемы выключена, то напряжение на ESP все равно есть около 0.5В. Это утечка через GPIO(c)? Если да, то как этого избежать?
ATTiny воспринимает как HIGH напряжение в 0.6Vcc = 3В. А ESP выдает около 3.1-3.2, т.е. диод ставить не вариант. Можно что-то сделать? Это pin RX, переведенный в режим OUTPUT, может просто к +5V его подтянуть?

Источник

Диоды Шоттки от ST – самый широкий выбор

Кремниевые силовые диоды Шоттки уже много лет как стали привычными компонентами. Широко известны их основные преимущества — сниженное (по сравнению с «обычными» кремниевыми диодами) прямое падение напряжения и отсутствие накопления заряда, задерживающего выключение диода (т.е. потенциально лучшие частотные свойства).

Однако ничто в технике не дается бесплатно. За улучшение одних свойств всегда приходится чем-то платить, не только деньгами, но и изменением других характеристик. Чем больше таких зависимостей, тем больше оказывается «степеней свободы» при оптимизации элемента под конкретное применение. Не являются исключением из этого правила и диоды Шоттки.

В конструкции «обычных» диодов этих «степеней свободы» в общем, всего три, и они мало влияют друг на друга — площадь p-n перехода, уровень легирования (удельное сопротивление) высокоомной области и время жизни неосновных носителей. Прямое падение напряжения в установившемся режиме при заданном токе зависит в основном от температуры и площади p-n перехода, и то очень слабо: от площади — по логарифмическому закону (минус

20 мВ на удвоение площади/снижение тока вдвое), от температуры — в пределах +1…-2 мВ на градус. Удельное сопротивление материала высокоомной области у «обычных» диодов благодаря эффекту модуляции проводимости почти не влияет на прямое падение напряжения. Время жизни носителей определяет время обратного восстановления диода на основе p-n перехода (и косвенно — его ток утечки).

Для диодов Шоттки время жизни носителей не имеет прямого влияния на характеристики диода в рабочих режимах, но зато добавляется две других «степени свободы». Это выбор величины потенциального барьера (то есть, фактически, порогового напряжения — и тока утечки) и необходимость обеспечения защиты от перенапряжений (незащищенный переход Шоттки, в отличие от обычного p-n перехода, практически всегда выходит из строя при пробое обратным напряжением). Именно поэтому внутри подавляющего большинства диодов Шоттки есть еще и параллельно включенный p-n переходный «охранный» диод Кроме того, у диодов Шоттки есть сильная связь между удельным сопротивлением высокоомной области и прямым падением напряжения на больших токах (из-за отсутствия механизма модуляции проводимости). Отсутствие же эффекта модуляции проводимости уменьшает устойчивость диодов к ударному току, что вынуждает увеличивать площадь перехода (снижать плотность тока). Из-за этого емкость диодов Шоттки, отнесенная к единице номинального тока, как правило, выше, чем у обычных диодов. Наглядный пример — UF4001 имеют емкость около 15…20 пФ, 1N5819 — около 50…80 пФ (при обратном напряжении 4 В). По той же причине диоды Шоттки изготавливают с более «плотным» рядом по величине допустимого обратного напряжения — чтобы не вводить излишний запас, увеличивающий прямое сопротивление диодов.

Даже из этого упрощенного описания видно, что в конструкции диодов Шоттки намного больше вариантов для выбора компромиссов, чем в «обычных» диодах.

Именно поэтому разнообразие типов диодов Шоттки столь велико. И для осмысленного выбора лучших (для требуемого применения) вариантов нужно учитывать большее число параметров, чем при выборе «обычных» диодов. Высоковольтным диодам Шоттки на основе карбида кремния была посвящена статья [1], однако в применениях с рабочими напряжениями ниже 100…200 В лучшие характеристики (благодаря меньшему прямому падению напряжения) в настоящее время обеспечивают кремниевые диоды Шоттки.

Диоды Шоттки от STMicroelectronics

Одним из лидеров по выпуску высококачественных диодов Шоттки является компания ST Microelecronics (далее — ST), входящая в десятку лидеров в производстве компонентов для силовой электроники (См. табл. 1…5). Ряд продуктов ST просто уникален: к примеру, никто больше не в состоянии массово производить 30+30 А/170 В диоды Шоттки в корпусе ТО-220.

Таблица 1. Диоды Шоттки на ток до 200 мА…1 А

Таблица 2. Диоды Шоттки на ток до 2…3 А (включая сдвоенные, для них — данные одного диода)

Таблица 3. Диоды Шоттки на ток до 2…3 А (включая сдвоенные, для них — данные одного диода)

Таблица 4. Диоды Шоттки на ток до 10…25 А (включая сдвоенные, для них — данные одного диода)

Таблица 5. Диоды Шоттки на ток до 30…120А (включая сдвоенные, для них — данные одного диода)

Обозначение выпрямительных диодов Шоттки у ST состоит из следующих элементов:

Пример: STPS160U — диод Шоттки на 1 А, 60 В, в корпусе SMB.

При выборе диодов Шоттки нужно четко различать две группы областей применения — относительно низкочастотную коммутацию (OR-ing источников питания, cуммирование напряжений, выпрямление 50/60 Гц с минимальными потерями), где нужны минимальные потери от прямого падения напряжения и/или токов утечки, и применение в высокочастотных импульсных преобразователях, где важна минимальная величина общих потерь, то есть нужен минимум суммы статических и динамических потерь.

Диоды, оптимизированные для первой группы применений — это диоды с минимальными прямыми падениями напряжения, получаемыми, как правило, за счет больших площадей переходов (больших емкостей), или специальные микросхемы с использованием управляемого МОП-транзистора, внешне выглядящие как диод, но с чрезвычайно малым падением напряжения. Пример первого подхода — изделие ONSemi MBRB2515, с V_F

250 мВ при токе 56 А, и с емкостью перехода, приближающейся к 10 нФ. Диод подобного класса от ST — STPS40L15CT, сдвоенный и с примерно вдвое меньшей емкостью переходов. Пример второго подхода — диод от ST SPV1001T40, V_F

80…100 мВ при токе 5…6 А, 230…250 мВ при токе 15 А. Преимущество этого решения от ST очевидно.

Что же касается диодов Шоттки для применения в DC/DC-конверторах, то минимальные общие потери совершенно необязательно обеспечит диод с минимальным V_F. Особенно при широком диапазоне нагрузок (когда нужно учитывать потери не только от прямого падения напряжения, но и от токов утечки — их величина экспоненциально зависит не только от температуры, но и от начального падения напряжения). Связано это с тем, что за снижение прямого падения напряжения приходится платить либо ростом площади перехода (и емкости диода, что приводит к росту коммутационных потерь, пропорциональных fґСдU2/2), либо резким ростом тока утечки (когда для минимизации прямого падения напряжения выбрано практически нулевое пороговое напряжение за счет подбора материала контакта металл-полупроводник). Примером диода, имеющего минимальные емкости, но небольшой диапазон рабочих токов и температур, может служить поставляемый NXP PMEG1030 (3 A, 10 В), обратный ток которого при температуре перехода 25…30°С составляет около 1 мА, но при 125°С достигает порядка 100 мА (это не опечатка!).

ST Microelectronics, как один из лидеров в силовой электронике, предлагает, пожалуй, самую широкую в индустрии гамму диодов Шоттки на токи от 0,5 до 200 А, оптимизированных по соотношению статических и динамических потерь.

Обратим к примеру, внимание на серию ULVF. STPS50U100C — сдвоенный (25+25 А) 100 В диод в корпусе ТО-220, обладающий одновременно низким прямым падением напряжения (

600 мВ при 15 А/диод) и умеренными как токами утечки (

10 мА при 125°С), так и емкостью перехода (

1500 пФ при 10 В, с резким снижением выше 20 В, до 300 пФ на 100 В). Потери переключения каждого такого диода на частоте 100 кГц составляют десятые доли ватта, на частоте 500 кГц — единицы ватт.

Далее, для популярных в настоящее время максимально компактных применений ST выпускает серию 15/30 А диодов в корпусе для поверхностного монтажа Power Flat (PQFN8) — его высота чуть больше 1 мм, размер в плане — 5х6 мм. Это STPS15L30CDJF (7,5+7,5 А), STPS3045DJF, STPS30M100DJF, STPS30U100DJF, STPS30120DJF, STPS30170DJF. Эти диоды рассчитаны на использование в печатных платах с малым тепловым сопротивлением, например, на металлическом основании.

Для сильноточных применений ST производит самые мощные диоды Шоттки из имеющихся в корпусах TO-220 (STPS40M100CT, STPS40120CT, STPS50U100C, STPS60H100CT, STPS60150CT, STPS60170CT, STPS61L45CT, STPS61L60CT) и TO-247/MAX247 (STPS61H100CW, STPS80L60CW, STPS80H100CY, STPS80150CY, STPS80170CY). Наличие столь мощных диодов в стандартных широко распространенных корпусах позволяет упростить и удешевить конструкцию устройств с их применением.

Для приложений, требующих еще больших токов, ST выпускает сдвоенные диоды в изолированном корпусе ISOTOP/ISOT4D (SOT227) — STPS80H100TV, STPS120L15TV, STPS12045TV, STPS160H100TV, STPS24045TV, STPS200170TV (ток до 100…120 А на диод, напряжение 15…170 В).

Другой край ассортимента — диоды, оптимизированные для маломощных применений, такие как STPS0520Z (0,5 А, 20 В) — емкость

320…350 мВ при 0,5 А, ток утечки

80 мкА при температуре перехода 30°С и

5 мА при 100°С. Такие диоды, благодаря малым емкостям и умеренным утечкам — очень полезный компонент для самых распространенных относительно маломощных преобразователей. Малые емкости позволяют поднять рабочую частоту без ущерба для КПД. Аналогичную область применения имеют диоды BAT30, TMBAT49, TMBYV10-40, TMBYV10-60, BAT20, BAT60.

Естественно, кроме этих «марочных» продуктов, ST выпускает аналоги популярных стандартных продуктов, от BAT30-0X, BAT41, BAT42, TMBAT49, TMBYV10-40, TMBYV10-60, BAT60, 1N5817-1N5819, 1N5821-1N5822, до MBR20100 (STPS20S100C).

Весьма существенной особенностью большинства диодов Шоттки от ST является подробное нормирование динамических тепловых параметров и работы в режиме лавинного пробоя (абсорбции выбросов перенапряжений, возникающих, к примеру, на индуктивностях монтажа). Это позволяет использовать диоды с меньшим допустимым обратным напряжением, получая выигрыш либо в виде снижения потерь (за счет меньших V_F и/или Cд), либо снижения стоимости комплектующих. Экономия на стоимости диодов возможна благодаря тому, что вместо диодов с большим максимальным напряжением часто можно выбрать диод, рассчитанный на меньшее максимальное напряжение и максимальный ток, но обеспечивающий при данном рабочем токе то же значение потерь и V_F, что и более высоковольтный, рассчитанный на больший ток. В результате получается, что можно либо снизить потери в выпрямителях примерно на 20…25%, либо на примерно такую же величину снизить стоимость используемых диодов.

Однако автор хотел бы предостеречь от распространенной ошибки — попытки использования диодов Шоттки «на пределе» по току, особенно в схемах с «жестким» переключением токов. Во-первых, это крайне нежелательно с точки зрения динамических потерь, поскольку при больших токах (соответствующих падениям напряжения более 0,6…0,9 В в зависимости от типа диода) в структуре диодов Шоттки начинает работать параллельно включенный p-n переходный «охранный» диод. В первую очередь это проявляется появлением накопления заряда выключения, что может вызывать большие импульсные токи/напряжения.

Во-вторых, нужно помнить, что нагрев диодов Шоттки почти не влияет на прямое падение напряжения при больших токах, но вызывает резкий рост токов утечек. Последнее опасно проявлением эффекта саморазогрева обратными токами. Увеличение размера радиатора, необходимое для предотвращения этого риска, часто в итоге обходится дороже, чем использование диодов на больший ток, имеющих меньшие статические потери. Нормирование лавинных характеристик у диодов ST в этом отношении оказывается весьма кстати, поскольку позволяет обойтись диодами на минимальное обратное напряжение (и соответственно, как более дешевыми, так и имеющими меньшее V_F).

В заключение стоит сказать, что номенклатура быстродействующих выпрямительных диодов, производимых ST, не ограничивается диодами Шоттки. ST производит большое число Ultrafast-диодов (trr

50…80 нс), в том числе высоковольтных (на напряжения до 1200 В) и токи до 60 А/диод, 120 А на корпус (серия STTH). В ряде случаев их применение обеспечивает еще меньшие динамические потери, чем у диодов Шоттки (за счет меньших емкостей переходов), см. например структуру PFC, описанную в US pat.№ 6987379.

Естественно, в производственной программе ST есть и большое число «малосигнальных» диодов Шотки, таких как BAS70-0X, BAR18, TMM6263, TMMBAT41…43, TMMBAT46, TMMBAT48, BAT54.

Стоит также отметить, что многие изготовители до сих пор считают излишним предоставлять SPICE-модели своих диодов. У ST их можно получить на сайте. Качество этих моделей, конечно, не идеальное, но они вполне пригодны для оценочных расчетов с «инженерной точностью», т.е. с погрешностями не более 10…20%.

Примечания к таблицам

1. Величины прямых падений напряжения даны для температуры перехода 25°С, максимальные значения (типовые — на 50…80 мВ меньше), с указанием тока в амперах. ТКН прямых напряжений при малых токах всегда отрицателен, но при больших токах — часто может становиться положительным, особенно для диодов с UR > 40…60 В.

2. Величины обратных токов (IR) даны типовые, в миллиамперах.

3. IFSM — величина однократного ударного тока в виде одного полупериода частоты 50 Гц, амплитудное значение.

4. Емкость диода — величина нелинейная, здесь дана в пикофарадах при обратном напряжении 4 В. Позволяет оценить порядок динамических потерь переключения (точнее, заряда переключения) в большинстве схем применения.

5. «ВАХ» — условный параметр. Качественно описывает поведение диода при больших токах. «R» — резистивный характер, «R+» — резистивный с заметным положительным ТКН, «D» — «диодный» (сильно выражено влияние параллельного p-n переходного диода), «D-» — диодный с выраженным отрицательным ТКН, «DёR» — нечто среднее.

6. Звездочкой («*») отмечены сдвоенные диоды.

Литература

1. «Идеальные диоды» от компании STMicroelectronics — Джафер Меджахед, Дмитрий Цветков/Новости электроники, 2009, №14, c.23-25.

Источник