Diody Schottky´ego - Serwis Elektroniki

Diody Schottky´ego
Diody Schottky´ego
Rajmund Wiśniewski
Co to jest dioda Schottky´ego?
Dioda Schottky´ego jest to dioda półprzewodnikowa warstwowa ze złączem metal-półprzewodnik zamiast złącza p-n.
Przewodnictwo diody polega na przepływie nośników większościowych, w przeciwieństwie do złączy p-n, w których
prąd w kierunku przewodzenia powstaje w związku z ruchem
nośników mniejszościowych. W przypadku zastosowania półprzewodnika typu n nośnikami większościowymi są elektrony
przepływające do warstwy metalu. W porównaniu z diodą
ostrzową dioda Schottky´ego ma bardziej stromą charakterystykę w zakresie małych napięć w kierunku przewodzenia,
znacznie mniejszy prąd wsteczny, mniejszy rozrzut parametrów, większą niezawodność i dużą odporność na wstrząsy
oraz mniejszą rezystancję w kierunku przewodzenia, ale nieco
większą pojemność pasożytniczą. Ponadto dioda Schottky´ego
ma małą bezwładność, co czyni ją szczególnie przydatną do
pracy przy przełączaniu i w zakresie wielkich częstotliwości.
Mała bezwładność wynika z faktu, że ładunek gromadzony w
złączu metal-półprzewodnik jest bardzo mały w porównaniu z
ładunkiem, który gromadzi się w diodzie warstwowej w złączu
p-n w czasie przewodzenia. Diody Schottky´ego stosuje się
w zasilaczach impulsowych, detektorach i mieszaczach, w
zakresie do około 2000GHz.
Podsumowując dioda Schottky’ego to dioda półprzewodnikowa, w której w miejsce złącza p-n zastosowano złącze metalpółprzewodnik, które też ma właściwości prostownicze (przepuszczanie prądu w jednym kierunku). Charakteryzuje się małą
pojemnością złącza, dzięki czemu typowy czas przełączania
wynosi tylko około 100 ps (100 pikosekund). Diody te znajdują
zastosowanie w układach działających przy dużej częstotliwości.
Diody Schottky’ego mają również mniejszy spadek napięcia w
kierunku przewodzenia (UF = 0.3 V) niż diody krzemowe (UF =
0.6 ÷ 0.7V). Zwykle maksymalne napięcie wsteczne jest niewielkie
i nie przekracza 100V. Nazwa tej diody pochodzi od nazwiska
niemieckiego fizyka Waltera Schottky’ego.
Diody Schottky´ego w zasilaczu monitora LCD
Fot.1. Jedno z zastosowań diod Schottky´ego
Przykład zastosowania diod Schottky´ego w zasilaczu
monitora LCD pokazuje fotografia 1.
Dioda Schottky´ego lub prostownik z barierą Schottky´ego
zostały zaprojektowane między innymi do zastosowań w układach
prostowania napięcia z wysoką sprawnością w takich aplikacjach
jak, przetwornice SMPS, regulatory przełączające, itp. Funkcją
diody Schottky´ego jest przetwarzanie napięcia zmiennego (AC)
na napięcie stałe (DC), które może być wykorzystywane w takich
różnych układach jak, mikrokontroler sterujący, pamięć EEPROM,
inwerter, itp. Obserwując niektóre schematy układów i nadruki na
płytkach drukowanych symbol diody Schottky´ego „wygląda” tak
samo jak symbol „normalnej” diody, aczkolwiek przewidziano dla
niej symbol pokazany na rysunku 1.
Anoda
Katoda
Rys.1. Symbol diody Schottky´ego
Podobieństwa między obiema diodami: Schottky´ego i
„normalną” są tak duże, że nawet widok, kształt i obudowy
mają takie same, a główną różnicą między „normalną” diodą
i diodą z barierą Schottky´ego jest numer części – oznaczenie
podzespołu naniesione na obudowie (fot.2). Z powodu właśnie
tylu podobieństw wielu elektroników myśli, że pomiary diody
Schottky´ego i interpretację wyników wykonuje się tak samo
jak testowanie „normalnej” diody.
Fot.2. Widok typowych diod Schottky´ego
Testowanie diod Schottky´ego
Jeśli do sprawdzania diody Schottky´ego zastosuje się tę
samą metodę testowania jak dla normalnej diody, szanse na
rozwiązanie problemu stają się znikome, tym bardziej, że należy
liczyć się z tym, że w zasilaczach monitorów i telewizorów LCD
spotkać można dwie diody Schottky´ego w pojedynczej obudowie, jak pokazano na fotografii 3. Obie diody są połączone
z sobą w przeciwnych kierunkach, ale metody testowania są
takie same jak przy sprawdzaniu pojedynczej diody.
W artykule chcemy przedstawić właściwą metodę testowania diod Schottky´ego, która pozwoli zaoszczędzić w przyszłości pomyłek. Korzystając z danych katalogowych lub z
pomocy wyszukiwarek internetowych, łatwo można stwierdzić,
czy dioda, którą chcemy sprawdzić jest diodą Schottky´ego,
diodą zwykłą, szybką diodą impulsową (określaną jako ultra
fast recovery) czy też diodą usprawniającą (damper diode). W
trakcie naprawy sprzętu elektronicznego nie ma czasu na to, aby
zastanawiać się lub zgadywać co to za element, który należy
sprawdzić i jaką metodą wybrać, aby wyniki był wiarygodne
i dające podstawy do decyzji o wymianie lub pozostawieniu
danego elementu w układzie.
SERWIS ELEKTRONIKI Diody Schottky´ego
Pokazuje małą
oporność
Na obudowach diod Schottky´ego naniesione są symbole
2 diod skierowane katodami do wspólnego punktu.
Na niektórych obudowach brak tych symboli
Fot.3. Widok dwóch diod Schottky´ego w pojedynczej
obudowie TO-220
Jeśli mamy pewność, że element w obudowie TO-220, który
będziemy testować jest na 100 procent diodą Schottky´ego,
wówczas należy użyć właściwej metody pomiarowej. Używając
do tego celu multimetru analogowego należy ustawić pomiar
rezystancji i wybrać zakres ×1 om. Następnie końcówkę czerwonego przewodu pomiarowego przyłożyć do środkowego
wyprowadzenia a końcówkę czarnego przewodu do jednego
ze skrajnych wyprowadzeń – wskazówka miernika powinna
pokazywać małą wartość rezystancji. Teraz należy zamienić
miejscami końcówki przewodów (czarną do środkowego wyprowadzenia, a czerwoną do skrajnego) – miernik nie powinien
pokazywać żadnej rezystancji. Jeśli jednak miernik będzie
pokazywał „jakąś” rezystancję, oznacza to, że dioda Schottky´ego jest „podejrzana” o zwarcie. Zwykle tylko jedna z diod (z
jednej strony) jest zwarta, bardzo rzadko można spotkać się z
równoczesnym uszkodzeniem obu diod (z obu stron). Na fotografiach 4 - 7 pokazano przebieg testowania diod Schottky´ego.
Teraz w mierniku należy wybrać zakres ×10k i końcówkę
czerwonego przewodu pomiarowego przyłożyć do katody, a
końcówkę czarnego przewodu do anody – wskazówka miernika
powinna wychylić się na pełną skalę. Następnie należy zamienić końcówki przewodów miejscami – wskazówka miernika
powinna odchylić się tylko niewiele, wskazując nieznaczną
wartość rezystancji (przypomina to wartość upływu). To jest
prawidłowy odczyt zgodny z charakterystyką diody Schottky´ego. Jednakże w przypadku zwykłej diody takie wskazania na
zakresie ×10k oznaczałyby jej uszkodzenie i konieczność jej
wymiany. Fotografie 8 i 9 ilustrują te czynności pomiarowe.
W przypadku zwartej diody Schottky´ego wskazówka
miernika będzie wychylała się na pełną skalę.
Podsumowując, nie wiedząc, że dioda Schottky´ego na
zakresie ×10 k w obie strony pokazuje rezystancję (w jednym
kierunku na pełny zakres, w drugą tylko nieznaczną wartość)
można by uznać ją za uszkodzoną, podczas gdy w rzeczywistości jest ona w pełni sprawna.
Zastępowanie diody Schottky´ego zwykłą diodą może spowodować w czulszych obwodach niestabilności. Jeśli wystąpi taka
konieczność najlepiej zastępować diodę takim samym elementem
(tzn, o tym samym oznaczeniu oryginalnym) lub diodą według
specyfikacji o większym napięciu i prądzie. Typowe oznaczenia
diod Schottky´ego to: SBL1040CT, STPR10, SB530 itd.
Warto sięgnąć do danych katalogowych tych półprzewodników i jeśli takie elementy są „pod ręką”, spróbować je przetestować, by w przyszłości nie być zaskoczonym uzyskaniem
dwóch różnych odczytów na zakresie ×10k.
SERWIS EELEKTRONIKI Zakres ×1 Na mierniku należy wybrać zakres ×1 i czerwoną
końcówkę dotknąć do środkowego wyprowadzenia,
a czarną końcówkę do lewego wyprowadzenia
– powinna być pokazywana mała oporność
Fot.4
Wskazanie
Teraz należy czarną końcówką dotknąć
prawego wyprowadzenia i odczyt powinien
być taki, jak pokazano
Fot.5
Diody Schottky´ego
Brak
wskazania
To jest prawidłowa charakterystyka
diody Schottky´ego
× 10k
Zakres ×1 Na mierniku należy wybrać zakres ×1 i czarną
końcówkę dotknąć do środkowego wyprowadzenia,
a czarną końcówkę do lewego wyprowadzenia diody.
Nie powinno być żadnego wskazania.
Fot.6
Wybrać zakres ×10k i czarną końcówkę
podłączyć do środkowego wyprowadzenia,
a czerwoną do lewego. Powinna być
wskazywana wysoka rezystancja.
Fot.8
Brak
wskazania
Wskazówka powinna
pokazywać pewną
wysoką rezystancję
Teraz czerwona końcówkę należy
przytknąć do prawego wyprowadzenia
i ponownie nie powinno być żadnego wskazania
Fot.7
Podobny rezultat powinien zostać osiągnięty
po dotknięciu czerwonej końcówki do
prawego wyprowadzenia.
Fot.9
SERWIS ELEKTRONIKI }