Диод шоттки принцип работы: описание, характеристики

Выбор выпрямительных диодов

При приобретении устройства необходимо руководствоваться такими параметрами:

значениями вольт-амперной характеристики максимально обратного и пикового тока;
максимально допустимым обратным и прямым напряжением;
средней силой выпрямленного тока;
материалом прибора и типом монтажа.

В зависимости от физических характеристик на корпус устройства наносится соответствующее обозначение. Каталог с маркировкой выпрямительных диодов представлен в специализированном справочнике. Необходимо знать, что маркировка импортных аналогов отличается от отечественных.

Также стоит обратить внимание на то, что выпрямительные схемы отличаются по количеству фаз:

Однофазные. Широко применяются для бытовых электроприборов. Существуют диоды автомобильные и для электродуговой сварки.
Многофазные. Незаменимы для промышленного оборудования, общественного и специального транспорта.

Диод Шоттки

Отдельную позицию занимает диод Шоттки. Изобрели его в связи с растущими потребностями в развивающейся отрасли радиоэлектроники. Основное отличие его от остальных диодов заключается в том, что в его конструкцию заложен металл-полупроводник как альтернатива p-n переходу. Соответственно, диод Шоттки обладает своими, уникальными свойствами, которыми не могут похвастаться кремниевые выпрямительные диоды. Некоторые из них:

оперативная возобновляемость заряда благодаря его низкому значению;
минимальное падение напряжения на переходе при прямом включении;
ток утечки обладает большим значением.

При изготовлении диода Шоттки применяют такие материалы, как кремний и арсенид галлия, но иногда применяется и германий. Свойства материалов немного отличаются, но в любом случае, максимально допустимое обратное напряжение для выпрямителя Шоттки составляет не более 1200 V.

Советуем изучить — Электрооборудование металлорежущих станков

В противовес всем достоинствам конструкция данного вида имеет и минусы. Например, в сборке моста устройство категорически не воспринимает превышение обратного тока. Нарушение условия приводит к поломке выпрямителя. Также малое падение напряжения происходит при невысоком напряжении около 60-70 V. Если значение превышает этот показатель, то устройство превращается в обыкновенный выпрямитель.

Стоит отметить, что достоинства диода мощного выпрямительного Шоттки значительно превышают недостатки.

Диод-стабилитрон

Для стабилизации напряжения используют специальное приспособление, способное работать в режиме пробоя, – стабилитрон, зарубежное название которого «диод Зенера». Выполняет свою функцию устройство, работая в режиме пробоя при напряжении обратного смещения. Возрастание силы тока происходит в момент пробоя, одновременно опускается до минимума дифференциальное значение, вследствие чего напряжение стабильное и охватывает достаточно серьезный диапазон обратных токов.

Диоды Шоттки: описание, принцип работы, схема, основные параметры, применение, характеристики

В конце 30-х годов XX века немецкий физик Вальтер Шоттки обнаружил, что внешнее электрическое поле заставляет свободные электроны покидать зону проводимости и в буквальном смысле выходить из твёрдого тела. Данная квантовая зависимость впоследствии была названа именем её первооткрывателя и теперь известна, как эффект Шоттки.

Несмотря на то, что открытие германского учёного относится к области теоретической физики, оно находит применение в практической радиотехнике и лежит в основе функциональности таких радиокомпонентов, как диоды Шоттки. Их отличие от обычных электрических вентилей заключается в отсутствии классического полупроводникового p-n-перехода. Его роль играет контакт между полупроводником и металлом.

Металл и полупроводник: особенности контакта.

В контактной области полупроводниковых и металлических материалов эффект Шоттки приводит к образованию в полупроводнике слоя, сильно обеднённого электронами. Он обладает вентильными свойствами, присущими полупроводниковому p-n-переходу. Эта зона представляет собой преграду для носителей заряда, поэтому данные радиокомпоненты часто называют диодами с барьером Шоттки.

Элементы отличаются от обычных полупроводниковых вентилей следующими качествами:

пониженное падение напряжения при прямом смещении;
незначительная собственная ёмкость;
малый обратный ток;
низкое допустимое обратное напряжение.

При прямом смещении разность потенциалов на диоде Шоттки не превышает 0,5 В, тогда как на обычном выпрямительном вентиле падение напряжения составляет около 2-3 В. Это объясняется небольшим сопротивлением переходного участка между полупроводником и металлом.

Хорошие частотные характеристики диодов Шоттки обусловлены отсутствием в переходной зоне неосновных носителей заряда. Из-за этого в контактной области не протекают обычные для чисто полупроводникового p-n-перехода процессы диффузии и рекомбинации дырок и электронов. Следовательно, собственная ёмкость этого слоя стремится к нулю. Данное свойство делает диоды с барьером Шоттки предпочтительными для использования в высоко- и сверхвысокочастотных схемах, а также аппаратуре с импульсными режимами работы – всевозможных цифровых устройствах, системах управления электроникой и импульсных блоках питания.

Низковольтные диоды.

Особенность диодов Шоттки состоит в том, что они являются низковольтными. Если приложенная разность потенциалов превышает некоторый допустимый уровень, то в соответствии с квантовыми законами происходит пробой, который в обычном полупроводниковом радиокомпоненте может быть туннельным, лавинным или тепловым. После первых двух диод восстанавливается и продолжает исправно работать. Тепловой пробой означает фатальную поломку.

В диодах с барьером Шоттки пробой всегда бывает только тепловым. Такова особенность металло-полупроводникового перехода. При большом обратном смещении элемент выходит из строя и нуждается в замене. Этим, кстати, объясняется сильная чувствительность диодов Шоттки к статическому электричеству – при их монтаже и обслуживании радиоаппаратуры с этими элементами необходимо заземлять спецодежду и инструменты.

Однако чувствительность этих радиокомпонентов не всегда является их недостатком. Например, благодаря этой характеристике диоды с барьером Шоттки используются в особо чувствительных гетеродинах, которые получают способность обрабатывать радиосигналы очень малой мощности.

Максимальное постоянное обратное напряжение;
Максимальное импульсное обратное напряжение;
Максимальный (средний) прямой ток;
Максимальный импульсный прямой ток;
Постоянное прямое напряжение на диоде при заданном прямом токе через него;
Обратный ток диода при предельном обратном напряжении;
Максимальная рабочая частота диода;
Время обратного восстановления;
Общая емкость диода.

Особенности применения

Рассматривая характеристики диода 1n5819, нужно уделить внимание его эксплуатационным особенностям и ограничениям, которые накладывает конструкция. Модель часто используют как шток для шунтирования выводов маломощных транзисторных устройств

В тех электросхемах, где существует риск повышения обратного показателя напряжения, по сравнению с отмеченным в техническом описании, ставить такие барьерные диоды не стоит. При установке в такую схему они вскоре становятся непригодными к дальнейшей эксплуатации. Варианты 1n5818 и 1n5817 еще более требовательны к обратному напряжению: первую модель допускается устанавливать только в условиях, когда параметр не превышает 30 вольт, а для второй он должен быть не выше 20 вольт.

Используются детали серии диодов 1n5817-1n5819 в следующих областях:

зарядных устройствах для аккумуляторных батареек;
импульсных блоках питания разных видов;
для приема альфа,- и бета-излучения;
для шунтирования транзисторных приборов;
в выпрямляющих устройствах высокой частоты;
в производстве солнечных батареек;
в распознавателях нейтронных лучей.

Важно! Хотя эти детали обладают значительным температурным диапазоном эксплуатации и могут выдерживать значения до 125 градусов Цельсия, при монтаже нужно позаботиться об отведении избыточной теплоты от пластикового корпуса элемента. Очень высокая температура способна вызвать бесконтрольное повышение обратного тока, что весьма опасно, так как влечет за собой распад перехода либо его пробивание

Полярность диодов 1N5817

Очень важными моментами для монтажа любых компонентов печатной платы являются правильное определение и соблюдение полярности. С обозреваемой моделью диода в этом плане все просто – сторону корпуса, где располагается вывод катода, снабжают полосой другого цвета (зачастую светлого), оборачивающейся вокруг корпуса. Анодный вывод никак специально не помечают. На остальной части корпуса наносят лаконичную маркировку тем же красящим составом, каким выполнена полоса.

Монтаж диода 1N5817 на плату

Монтаж компонентов диодной серии 1n5817-1n5819 реализуется посредством припаивания с использованием технологии ТНТ. В этом случае выводы устанавливаются в специально подготовленные на плате дырочки. Сам корпус может помещаться как параллельно поверхности, так и перпендикулярно. Что касается максимального значения температуры, оно не должно превышать +250 градусов Цельсия, время его воздействия допускается не больше, чем 10 секунд. Пониженная и повышенная средовые температуры тоже имеют ограничения: не меньше -65 и не больше +150 градусов, соответственно.

Закрытый диод Шоттки

Диодный элемент считается закрытым в ситуации блокировки им прохождения тока. В некоторых случаях такая установка диода практикуется целенаправленно. Достоверно оценить, насколько хорошо элемент проводит электроток, можно, воспользовавшись измерительным прибором (амперметром или мультиметром) и узнав величину проходящего тока.

Открытый и закрытый диоды

Открытый диод Шоттки

На схемах диодные элементы обозначаются как стрелки, демонстрирующие направление прохождения тока в ситуации открытости диода. В нормальных условиях эта ситуация создается подсоединением анода к положительному полюсу источника тока (или напряжения), а катода – к отрицательному. Помимо этого, обязательно, чтобы напряжение превышало порог, при котором элемент начинает открываться (около 0,5 В). Проверить прохождение можно, замерив ток измерительным прибором. Косвенным показателем может быть напряжение – результаты измерения должны превышать порог и отвечать прямому соединению.

Устройство диода Шоттки 1N5817

Используемые для производства диодов корпусы-цилиндрики принадлежат к типажу DO-41. Сделаны они из литой пластмассы, с боковых сторон (донец) цилиндра помещаются луженые стержневые выводные элементы, обладающие поляризацией. Делают эти стержни из проволоки. В отношении горючести диодные тела проходят по категории UL 94 со спецификацией V-0. Это обозначает, что завершение горения происходит по истечении 10 секунд.

Как проверить диод мультиметром

Наглядное изображение данного рисунка указывает на правильное пользование прибором «Цифровой мультиметр» при проведении диагностики полупроводникового диода.

Что для этого необходимо сделать? Как правильно провести диагностику данного элемента электроники?

При проведении диагностики любого из элементов электроники, — необходимо следовать важному правилу пользования таким прибором, а именно, переключение прибора для выполнения какого либо замера проделывается при отключенном питании \измерительного прибора\. После того как Вы выставили прибор для проведения необходимого замера,- выполняется включение прибора

Для измерения сопротивления необходимо:

выставить цифровой мультиметр в позицию измерения сопротивления;
разъем красного провода соединить с гнездом прибора — электрическое сопротивление \значок «омега»\;
разъем черного провода соединить с гнездом «COM»;
к двум щупам прибора подсоединить два выхода \ножек диода\.

рис.2

Изображение \рис.2\ наглядно дает пояснение,- к каким именно гнездам прибора выполняется подключение двух щупов.

Вот и получается как бы прямая подсказка, что электрический p — n — переход является проводящим или прямым, а противоположное направление тока n -p — перехода является обратным или запирающим.

Электрические параметры

У каждого типа диодов есть свои рабочие и предельно допустимые параметры, согласно которым их выбирают для работы в той или иной схеме:

Iобр – постоянный обратный ток, мкА;
Uпр – постоянное прямое напряжение, В;
Iпр max – максимально допустимый прямой ток, А;
Uобр max – максимально допустимое обратное напряжение, В;
Р max – максимально допустимая мощность, рассеиваемая на диоде;
Рабочая частота, кГц;
Рабочая температура, С.

Здесь приведены далеко не все параметры диодов, но, как правило, если надо найти замену, то этих параметров хватает.

Схема простого выпрямителя переменного тока на одном диоде

На вход выпрямителя подадим сетевое переменное напряжение, в котором положительные полупериоды выделены красным цветом, а отрицательные – синим. К выходу выпрямителя подключим нагрузку (Rн), а функцию выпрямляющего элемента будет выполнять диод (VD). При положительных полупериодах напряжения, поступающих на анод диода диод открывается. В эти моменты времени через диод, а значит, и через нагрузку (Rн), питающуюся от выпрямителя, течет прямой ток диода Iпр (на правом графике волна полупериода показана красным цветом).

При отрицательных полупериодах напряжения, поступающих на анод диода диод закрывается, и во всей цепи будет протекать незначительный обратный ток диода (Iобр). Здесь, диод как бы отсекает отрицательную полуволну переменного тока (на правом графике такая полуволна показана синей пунктирной линией).

В итоге получается, что через нагрузку (Rн), подключенную к сети через диод (VD), течет уже не переменный, поскольку этот ток протекает только в положительные полупериоды, а пульсирующий ток – ток одного направления. Это и есть выпрямление переменного тока. Но таким напряжением можно питать лишь маломощную нагрузку, питающуюся от сети переменного тока и не предъявляющую к питанию особых требований, например, лампу накаливания.

Будет интересно Диод 1n4007: характеристики, маркировка и datasheets

Напряжение через лампу будет проходить только во время положительных полуволн (импульсов), поэтому лампа будет слабо мерцать с частотой 50 Гц. Однако, за счет тепловой инертности нить не будет успевать остывать в промежутках между импульсами, и поэтому мерцание будет слабо заметным. Если же запитать таким напряжением приемник или усилитель мощности, то в громкоговорителе или колонках мы будем слышать гул низкого тона с частотой 50 Гц, называемый фоном переменного тока. Это будет происходить потому, что пульсирующий ток, проходя через нагрузку, создает в ней пульсирующее напряжение, которое и является источником фона.

Этот недостаток можно частично устранить, если параллельно нагрузке подключить фильтрующий электролитический конденсатор (Cф) большой емкости. Заряжаясь импульсами тока во время положительных полупериодов, конденсатор (Cф) во время отрицательных полупериодов разряжается через нагрузку (Rн). Если конденсатор будет достаточно большой емкости, то за время между импульсами тока он не будет успевать полностью разряжаться, а значит, на нагрузке (Rн) будет непрерывно поддерживаться ток как во время положительных, так и во время отрицательных полупериодов. Ток, поддерживаемый за счет зарядки конденсатора, показан на правом графике сплошной волнистой красной линией.

Силовой выпрямительный диод.

Но и таким, несколько сглаженным током тоже нельзя питать приемник или усилитель потому, что они будут «фонить», так как уровень пульсаций (Uпульс) пока еще очень ощутим. В выпрямителе, с работой которого мы познакомились, полезно используется энергия только половины волн переменного тока, поэтому на нем теряется больше половины входного напряжения и потому такое выпрямление переменного тока называют однополупериодным, а выпрямители – однополупериодными выпрямителями. Эти недостатки устранены в выпрямителях с использованием диодного моста.

Аналог 1N5819

Часто при работе с платами возникает вопрос, как подобрать для компонента 1n5819 аналог отечественный. Полноценных заменителей на рынке не существует, но российские производители выпускают ряд изделий, которые допускается использовать в качестве аналога. Это модели КД268-КД273, а также КД238.

Нужно помнить! Они выпускаются в несколько ином исполнении корпуса – Т0-220. В Белоруссии производят диод КДШ2105В, имеющий эксплуатационные характеристики, идентичные 1n5819.

Рассматриваемый диод отличается высоким быстродействием и меньше понижает напряжение, по сравнению со стандартными изделиями, что делает его использование выгодным в ряде ситуаций. При установке изделия нужно правильно определить полярность.

Предельные эксплуатационные характеристики

Превышение этих параметров приводит к необратимому ухудшению свойств или потере работоспособности любого п/п прибора.

Характеристика, ед. измерения	Обозначение	Особенности измерений	Величина
Максимальное повторяющееся обратное напряжение, В	U_RRM	—	1000
Максимальное среднеквадратичное обратное напряжение, В	U_RMS	—	700
Максимальное блокирующее обратное напряжение постоянного тока, В	U_DC	—	1000
Максимальный среднеквадратичный прямой ток, А	I_F(AV)	T_a = 75°C, длина выводов при монтаже 9,5 мм	3
Максимальный неповторяющийся ударный прямой ток, А	I_FSM	T_J = 125°C, синусоидальная полуволна тока длительностью 8,3 мс.	200
Предельная рассеиваемая мощность, Вт	P_D	—	6,25
Тепловое сопротивление p/n-переход – внешняя среда, °С/Вт	R_ƟJA	—	20…40 ٭
Допустимое значение интеграла плавления (интеграла Джоуля), А2с	I2t	Длительность не более 8,3 мс.	166
Диапазон рабочих температур п/п структуры, °С	T_J	—	-55°С…+150°С
Диапазон температур хранения, °С	T_stg	—	-55°С…+150°С

٭ — для разных производителей.

Характеристики

Диод 1N4007 относится к кремниевым выпрямительным, предназначенным для общих задач. Рабочая температура диода может варьироваться от -65 до 160 °C. Максимальное значение постоянного обратного напряжения достигает 1000 B. В свою очередь, наибольшее значение импульсивного обратного напряжения может доходить до 1200 B. Значение прямого импульсного тока при максимальном значении достигает 30 A, а выпрямленного – 1 А.

При токе 1.0A напряжение на диоде составляет 1.1 B. Максимальное значение обратного тока может доходить до 5мкA, но при температуре превышающей 70°C это значение изменится до 50 мкA. Скорость обратного восстановления составляет – 2 мc. Показатель прямого тока может достигать 1 А. Даташит на данный диод вы можете посмотреть тут.

Далее представлена таблица с типовыми размерами диода в миллиметрах.

	Миллиметры
№ на рис.	Минимум	Максимум
1	4.10	5.20
2	2	2.70
3	0.71	0.86
4	25.40
5		1.27

Полупроводники Шоттки в современном мире

Диоды Шоттки получили широкую популярность и распространение во всех сферах современной жизни, особенно в электронике. Их можно найти как сдвоенные выпрямительные диоды, где два полупроводника установлены в одном корпусе и концы анодов или катодов связаны между собой, так и простые, также бывают очень маленькими (например, очень часто встречается в мелких электрических деталях).

Этот полупроводник очень часто используют в импульсных блоках питания в бытовой технике, что значительно снижает потери и улучшает тепловой режим работы. Также данные электронные элементы используются в транзисторах в качестве выпрямителей тока, и в таких специальных диодах, которые используют для объединения параллельных источников питания.

1N5819 от 1.21 рублей в наличии 84080 шт производства DC COMPONENTS 1N5819

всего в наличии
84080 шт

Количество	Цена ₽/шт
+10	8.09
+100	2.31
+130	1.26
+1740	1.21

Минимально 10 шт и кратно 10 шт

Условия

Срок поставки 5-15 днейЦена включает НДС
Cрок поставки и цену сообщим по вашему запросу
Артикул

1N5819
Производитель

DC COMPONENTS
Техническое описание:

Вы можете запросить у нас любое количество 1N5819, просто отправьте нам запрос на поставку. Мы работаем с частными и юридическими лицами.

Работаем с частными и юридическими лицами.

1N5819 описание и характеристики

Диод: выпрямительный Шоттки; THT; 40В; 1А; DO41

Производитель

DC COMPONENTS
Монтаж

THT
Корпус

DO41
Вид упаковки

Ammo Pack
Прямой ток

1А
Обратное напряжение макс.

40В
Тип диода

выпрямительный Шоттки
Конструкция диода

одиночный диод
Импульсный ток

30А

Бесплатная доставка заказов от 5000 ₽

Доставим прямо в руки или до ближайшего пункта выдачи в вашем городе

Аналог 1N5819

Характеристики Шоттки диода 1N5819

Диод SS14 : характеристики

У обоих типов исполнения конструкции in5819 характеристики эксплуатационного плана одинаковы. Здесь стоит отметить:

усредненное значение тока после выпрямления – 1 Ампер;
суммарную емкость корпуса и кристаллического элемента – 110 пикофарад;
наибольшее обратное напряжение эксплуатации – 40 вольт (такая же цифра для пикового показателя);
значение переменного обратного напряжения – 28 вольт;
температура эксплуатации находится в диапазоне от -65 до +125 градусов Цельсия; таким образом, барьерные элементы могут работать в широком спектре температур, включая и экстремальные.

Технические характеристики

При ознакомлении с техническими характеристиками 1n5822 с барьером Шоттки в первую очередь необходимо обратить внимание на требования к электропитанию, которое не должно превышать допустимые 40 В. Надо учитывать, что у рассматриваемого изделия относительно небольшое падение напряжения при прямом включении (от 525 до 600 мВ) и предельном токе до 3 А

При этом, благодаря отсутствию p-n-перехода оно обладает достаточно высоким быстродействием, поэтому слабо подвержено перегреву на высоких частотах, особенно при работе с большими токами. В сравнении с обычными диодами, при одинаковых температурных режимах, менее требовательно к дополнительным мерам охлаждения (установке радиатора и т.п.)

Максимальные значения параметров

Вместе с положительными качествами 1N5822 нужно отметить и отрицательные. Например, даже при кратковременном превышении пикового обратного напряжения (VRRM свыше 40 В) устройство неминуемо выходит из строя. К негативным факторам можно отнести нагрев изделия, особенно при повышении температуры окружающей среды (ТА). В этом случае почти мгновенно вырастают токи утечки и если их значения превысят допустимые пределы (IR от 0.5 до 2.0 мА) – может произойти тепловой пробой.

Рассмотрим максимально допустимые параметры диода 1N5822 более подробно (при ТА = +25oС):

напряжения: пиковое обратное (VRRM) до 40 В; среднеквадротическое (VRMS) до 28 В; запирающее (VRRM) до 40 В;
токи: прямой выпрямленный (IO) до 3 А; импульсный до 80 А (в течении 8.3 мсек. по методу Jedec);
падение напряжения (VF): до 0.525 В (при IO до 3 А); до 0.950 В (при IO до 9 А);
ёмкость перехода (Cj) до 200 пФ;
тепловое сопротивление (RθJA) до 40 oС/Вт;
ток утечки (IR): до 0,2 мА (при ТА до +25oС); до 10 мА (при ТА = +125oС);
температуры кристалла (TJ) и хранения (Tstg): от -65 до +125 oС.

Указанные значения справедливы для напряжения полуволны с частотой 60Гц. Для ёмкостных нагрузок необходимо снижать ток на 20 процентов.

Аналоги

У 1N5822 существует достаточно качественный современный аналог. Им является более мощный диод 31DQ04 в корпусе С-16 от компании Vishay (IO до 3 А). У последний немного другой рабочий диапазон температур (ТА от +25 до + 150 oС). Вместе с этим у него немного большее VF до 0.57 В (при IO до 3 А). Возможно, в качестве замены подойдут: SB340; MBR340P. Последние почти полностью идентичны по своим параметрам с рассматриваемым.

Диод Шоттки применение

Эти электронные элементы, представленные выше, можно встретить в нашем мире практически везде: в компьютерах, стабилизаторах, бытовой технике, радиовещании, телевидении, блоках питания, солнечных батареях, транзисторах и во многих других приборах из всех сферах жизни.

Во всех случаях поднимает эффективность и работоспособность, уменьшает численность потерь динамики напряжения, восстанавливает обратное сопротивление тока, принимает на себя излучение альфа, бета и гамма- зарядов, позволяет работать достаточно много времени без пробоев, удерживает ток в напряжении электрической цепи.