1. Diode Schottky La diode Schottky, également connue sous le nom de diode à barrière Schottky (SBD en abrégé), est un dispositif semi-conducteur à faible puissance et ultra-rapide. La caractéristique la plus notable est que le temps de récupération inverse est extrêmement court (peut être aussi petit que quelques nanosecondes) et que la chute de tension directe n'est que d'environ 0,4 V. Il est principalement utilisé comme diodes de redressement haute fréquence, basse tension et haute intensité, diodes de roue libre et diodes de protection.Il est également utile comme diodes de redressement et diodes de détection de petits signaux dans les circuits de communication micro-ondes. Il est plus courant dans les alimentations de communication, les convertisseurs de fréquence, etc.
Description du paramètre de la diode Schottky :
(1) Chute de tension directe VF Chute de tension directe.
(2) Chute de tension directe maximale de VFM.
(3) Tension de claquage inverse VBR Tension de claquage.
(4) La tension d'entrée RMS inverse que VRMS peut supporter.
(5) Tension inverse répétée de crête VRRM Tension inverse répétitive de crête.
(6) Tension inverse de crête non répétitive VRSM (demi-onde, monophasé, 60 Hz) Tension inverse de crête non répétitive (demi-onde, monophasé, 60 Hz) (7) Tension inverse de crête de fonctionnement VRWM
.
(8) Tension de blocage CC maximale.
(9) Temps de récupération inverse Trr
(10) Courant direct IF(AV)
(11) Courant de surtension direct maximal IFSM
(12) Courant inverse IR Courant inverse
(13) TA Température ambiante ou température de l'air libre Température ambiante
(14) TJ Température de jonction de fonctionnement
(15) TSTG Température de stockage Plage de températures de stockage
(16) TC Température du boîtier
Inconvénients de Schottky
Le plus grand inconvénient des diodes Schottky est leur faible tension de polarisation inverse et leur courant de fuite inverse important.Par exemple, les diodes Schottky en silicium et en métal ont une tension nominale de polarisation inverse.La tension de tenue maximale n'est que de 50 V et la fuite inverse La valeur actuelle a une caractéristique de température positive, qui a tendance à augmenter rapidement à mesure que la température augmente.Dans la conception pratique, il est nécessaire de prêter attention au danger caché d'emballement thermique. Afin d'éviter les problèmes mentionnés ci-dessus, la tension de polarisation inverse des diodes Schottky en utilisation réelle sera bien inférieure à sa valeur nominale. Cependant, la technologie des diodes Schottky s'est également améliorée et sa tension nominale de polarisation inverse peut atteindre un maximum de 200 V. C'est-à-dire que Schottky peut atteindre jusqu'à 200V.
2. Les principaux paramètres des diodes semi-conductrices
(1).Le courant de fuite à saturation inverse IR
fait référence au courant traversant la diode lorsque la tension inverse est appliquée aux deux extrémités de la diode.Le courant est lié au matériau semi-conducteur et à la température. À température ambiante, l'IR du tube en silicium est au niveau du nanoampère (10-9A) et l'IR du tube en germanium est au niveau du microampère (10-6A).
(2).Courant de redressement nominal IF
Le courant de redressement nominal fait référence à la valeur de courant moyenne convertie en fonction de l'élévation de température admissible lorsque la diode est en fonctionnement à long terme.À l'heure actuelle, la valeur IF des diodes de redressement haute puissance peut atteindre 1000A. Le courant direct de la diode est en fait divisé en courant de redressement nominal IF, courant de crête répétable IFRM et courant de crête non répétable IFSM. IFSM est le courant de surtension maximal que la diode peut supporter.
(3).Courant redressé moyen maximum IO
Dans le circuit redresseur demi-onde, la valeur maximale du courant redressé moyen traversant la résistance de charge se réfère au courant continu redressé, qui est une valeur très importante dans la conception. Il est généralement inférieur à IF dans la spécification.
(4).Le courant de surtension maximum
est le courant direct excessif qui est autorisé à circuler.Ce n'est pas un courant normal, mais un courant instantané.Cette valeur est assez grande. (5). Même si la
tension de crête inverse maximale VRM n'a pas de courant inverse, tant que la tension inverse est continuellement augmentée, la diode sera endommagée tôt ou tard. La tension inverse qui peut être ajoutée n'est pas une tension instantanée, mais
Tension directe et inverse. Étant donné que le redresseur est alimenté en tension alternative, sa valeur maximale est un facteur important spécifié. La tension de crête inverse maximale VRM fait référence à la tension inverse maximale qui peut être ajoutée pour éviter une panne. Actuellement, la valeur VRM la plus élevée peut atteindre plusieurs milliers de volts.
(6). Tension CC inverse maximale VR
La tension de crête inverse maximale mentionnée ci-dessus est la tension de crête qui est ajoutée à plusieurs reprises. VR est la valeur lorsque la tension CC est appliquée en continu. Elle est utilisée dans les circuits CC. La tension inverse CC maximale est pour déterminer la valeur admissible et La valeur limite est très importante
(7). La fréquence de fonctionnement maximale fM
En raison de la capacité de jonction de la jonction PN, lorsque la fréquence de fonctionnement dépasse une certaine valeur, sa conductivité unidirectionnelle se détériore. La valeur fM de la diode de contact ponctuel est supérieure, supérieure à 100 MHz ; la fM de la diode de redressement est inférieure, généralement pas supérieure à quelques kilohertz. Une capacité de jonction excessive dans les lignes à haute fréquence entraîne une très faible réactance capacitive, qui peut contourner la diode.
La taille de la capacité de jonction et le temps de récupération inverse affectent conjointement la fréquence de fonctionnement maximale de la diode.
(8) Temps de récupération inverse Trr (quelle est la relation entre Trr et fM ?)
Lorsque la tension de fonctionnement passe de la tension directe à la tension inverse, la situation idéale de fonctionnement de la diode est que le courant peut être coupé instantanément. En fait, il faut généralement un peu de temps pour retarder, et ce temps peut être mesuré par le temps de récupération inverse Trr, c'est-à-dire que lorsque la diode s'inverse soudainement de la conduction, le courant inverse décroît d'une grande quantité à près de IR (inverse courant de fuite à saturation ) temps nécessaire. Bien que cela affecte directement la vitesse de commutation de la diode, cela ne signifie pas nécessairement que cette valeur est petite. Si le Trr du tube de commutation haute puissance fonctionne dans l'état de commutation haute fréquence, la vitesse de commutation sera affectée et le tube peut être surchauffé et brûlé.
Le facteur clé affectant le temps de récupération inverse est le nombre de porteurs minoritaires lorsque la jonction PN est réalisée. Lorsque le nombre de porteurs minoritaires est inférieur, le temps de récupération inverse est plus court.
(9) La puissance maximale P
La puissance maximale P est la tension appliquée aux deux extrémités de la diode multipliée par le courant circulant. Lorsque le produit de la tension appliquée aux bornes de la diode et du courant qui la traverse est supérieur à P, le tube grille en raison d'une surchauffe. Ce paramètre limite est particulièrement important pour les diodes Zener et les diodes à résistance variable.
3. Sélection des diodes
1. Sélectionner selon les paramètres principaux
(1) Courant de fonctionnement direct nominal
Le courant de fonctionnement direct nominal fait référence à la valeur de courant direct maximale autorisée à traverser la diode lorsqu'elle fonctionne en continu pendant une longue période.
(2) Courant de surtension maximal
Le courant de surtension maximal est le courant direct excessif autorisé à circuler. Il ne s'agit pas d'un courant normal, mais d'un courant instantané. Sa valeur est généralement d'environ 20 fois le courant de fonctionnement nominal direct.
(3) Tension de fonctionnement inverse maximale
Lorsque la tension de fonctionnement inverse appliquée aux deux extrémités de la diode atteint une certaine valeur, le tube se décompose et perd sa conductivité unidirectionnelle. Afin d'assurer la sécurité d'utilisation, la valeur électrique maximale de fonctionnement inverse est stipulée. Par exemple, la tension de tenue inverse de la diode lN4001 est de 50 V et la tension de tenue inverse de lN4007 est de 1000 V.
(4) Courant inverse
Le courant inverse fait référence au courant inverse circulant dans la diode sous l'action de la température spécifiée et de la tension inverse la plus élevée. Plus le courant inverse est faible, meilleure est la conductivité unidirectionnelle du tube.
Le courant inverse est étroitement lié à la température, environ tous les 10°C d'augmentation de température, le courant inverse double.
Les diodes au silicium ont une meilleure stabilité à haute température que les diodes au germanium.
(5) Temps de récupération inverse
Lors du passage de la tension directe à la tension inverse, le courant ne peut pas être coupé instantanément et doit être retardé pendant un certain temps.Ce temps est le temps de récupération inverse. Cela affecte directement la vitesse de commutation de la diode.
(6) Puissance maximale
La puissance maximale est la tension appliquée aux bornes de la diode multipliée par le courant circulant. Ce paramètre de limite est spécial pour les diodes Zener et similaires.
(7) Caractéristiques de fréquence
En raison de l'existence d'une capacité de jonction, lorsque la fréquence est élevée dans une certaine mesure, la réactance capacitive est si faible que la jonction PN est court-circuitée. En conséquence, la diode perd sa conductivité unidirectionnelle et ne peut pas fonctionner.Plus la surface de la jonction PN est grande, plus la capacité de jonction est grande et moins elle est capable de fonctionner à des fréquences élevées.
4. Sélection de différentes diodes
(1) Diode de détection
La diode de détection peut généralement être une diode au germanium à contact ponctuel. Lors de la sélection, la diode de détection avec une fréquence de fonctionnement élevée, un faible courant inverse et un courant direct suffisamment important doit être sélectionnée en fonction des exigences spécifiques du circuit.
(2) Diodes de redressement
Les diodes de redressement sont généralement des diodes planaires au silicium, qui sont utilisées dans divers circuits de redressement de puissance. Lors de la sélection d'une diode de redressement, des paramètres tels que son courant de redressement maximal, son courant de fonctionnement inverse maximal, sa fréquence de coupure et son temps de récupération inverse doivent être pris en compte. Les diodes de redressement utilisées dans les circuits d'alimentation régulés en série ordinaires n'ont pas d'exigences élevées pour le temps de récupération inverse de la fréquence de coupure, tant que les diodes de redressement avec le courant de redressement maximum et le courant de fonctionnement inverse maximum répondent aux exigences sont sélectionnées selon les exigences du circuit.
(3) Diodes Zener
Les diodes Zener sont généralement utilisées dans les alimentations régulées comme sources de tension de référence ou dans les circuits de protection contre les surtensions comme diodes de protection. La diode Zener sélectionnée doit répondre aux exigences des principaux paramètres du circuit d'application. La valeur de tension stable de la diode Zener doit être la même que la valeur de tension de référence du circuit d'application, et le courant stable maximum de la diode Zener doit être supérieur d'environ 50 % au courant de charge maximum du circuit d'application.
(4) Diodes de commutation Les
diodes de commutation sont principalement utilisées dans les appareils électroménagers tels que les magnétophones, les téléviseurs et les lecteurs de DVD, et les équipements électroniques tels que les circuits de commutation, les circuits de détection et les circuits de redressement d'impulsions haute fréquence.
Pour le circuit de commutation à vitesse moyenne et le circuit de détection, des diodes de commutation ordinaires de la série 2AK peuvent être sélectionnées. Le circuit de commutation à grande vitesse peut choisir les diodes de commutation à grande vitesse de la série RLS, de la série 1SS, de la série 1N et de la série 2CK.
Le modèle spécifique de la diode de commutation doit être sélectionné en fonction des principaux paramètres du circuit d'application (tels que le courant direct, la tension inverse maximale, le temps de récupération inverse, etc.).
(5) Lors de la sélection d'une diode varactor, vous devez vous concentrer sur la question de savoir si sa fréquence de fonctionnement, sa tension de fonctionnement inverse maximale, son courant direct maximal et sa capacité de jonction à polarisation nulle et d'autres paramètres répondent aux exigences du circuit d'application .
5. Sélection de la diode TVS
(1) Tension minimale de claquage VBR et courant de claquage IR. VBR est la tension minimale de claquage de TVS A 25°C, TVS ne produira pas d'avalanche en dessous de cette tension. Lorsque le TVS traverse le courant spécifié de 1 mA (IR), la tension appliquée aux deux pôles du TVS est sa tension de claquage minimale V BR . Selon le degré de dispersion entre VBR de TVS et la valeur standard, VBR peut être divisé en deux types : 5 % et 10 %. Pour 5 % VBR, VWM = 0,85 VBR ; pour 10 % VBR, VWM = 0,81 VBR. Afin de répondre à la norme internationale IEC61000-4-2, les diodes TVS doivent être capables de gérer des impacts ESD d'un minimum de 8kV (contact) et 15kV (air).Certains fabricants de semi-conducteurs utilisent des normes de résistance aux chocs plus élevées pour leurs produits. Pour certaines applications d'appareils portables avec des exigences particulières, les concepteurs peuvent sélectionner des composants en fonction de leurs besoins.
(2) Courant de fuite inverse maximal ID et tension de coupure inverse nominale VWM. VWM est la tension que la diode peut supporter à l'état normal, cette tension doit être supérieure ou égale à la tension de fonctionnement normale du circuit protégé, sinon la diode coupera la tension du circuit en continu ; mais elle doit être aussi proche que possible possible à la tension de fonctionnement normale du circuit protégé, de sorte qu'il n'exposera pas l'ensemble du circuit à la menace de surtension avant que le téléviseur ne fonctionne. Lorsque la tension de coupure inverse nominale VWM est appliquée entre les deux pôles du téléviseur, il se trouve dans un état de coupure inverse et le courant qui le traverse doit être inférieur ou égal à son ID de courant de fuite inverse maximal.
(3) Tension d'écrêtage maximale VC et courant d'impulsion de crête maximal I PP . Lorsque le courant de crête d'impulsion IPP d'une durée de 20 ms traverse TVS, la tension de crête maximale qui apparaît à ses deux extrémités est VC. VC et IPP reflètent la capacité de suppression des surtensions de TVS. Le rapport de VC à VBR est appelé facteur de serrage, généralement compris entre 1,2 et 1,4. VC est la tension fournie par la diode à l'état de coupure, c'est-à-dire la tension traversant TVS à l'état d'impact ESD. Elle ne peut pas être supérieure à la tension limite de tenue du circuit protégé, sinon les composants risquent de étant endommagé.
(4) Puissance d'impulsion nominale en ppm, basée sur la tension de coupure maximale et le courant d'impulsion de crête à ce moment. Pour les appareils portables, de manière générale, un téléviseur de 500W est suffisant. La consommation maximale d'énergie d'impulsion de crête PM est la valeur maximale de consommation d'énergie d'impulsion que TVS peut supporter. Sous une tension de blocage maximale spécifique, plus la consommation d'énergie PM est élevée, plus sa capacité à résister aux surintensités est grande. Sous une puissance PM donnée, plus la tension d'écrêtage VC est faible, plus sa capacité à supporter les surintensités est grande. De plus, la consommation d'énergie maximale des impulsions est également liée à la forme, à la durée et à la température ambiante de l'impulsion. De plus, l'impulsion transitoire que le TVS peut supporter n'est pas répétitive et la fréquence de répétition des impulsions (le rapport de la durée au temps intermittent) spécifiée par le composant est de 0,01 %. Si des impulsions répétitives apparaissent dans le circuit, l'accumulation de puissance d'impulsion doit être prise en compte, ce qui peut endommager le TVS.
(5) Capacité C. La capacité C est déterminée par la section transversale de jonction d'avalanche TVS, qui est mesurée à une fréquence spécifique de 1 MHz. La taille de C est proportionnelle à la capacité portante actuelle du tube TVS, si C est trop grand, le signal sera atténué. Par conséquent, C est un paramètre important pour sélectionner TVS pour le circuit d'interface de données. Condensateurs Pour les boucles avec des fréquences de données/signaux plus élevées, les condensateurs des diodes interféreront davantage avec le circuit, provoquant du bruit ou atténuant la force du signal.Par conséquent, il est nécessaire de déterminer la plage de condensateurs du composant sélectionné en fonction des caractéristiques de la boucle. En règle générale, les condensateurs doivent être sélectionnés aussi petits que possible pour les circuits haute fréquence (tels que SAC (500 W, 50 pF, ± 10 %), LCE (1,5 KW, 100 pF), TVS à faible condensateur) et les condensateurs pour les circuits qui ne nécessitent des condensateurs élevés peuvent être sélectionnés supérieurs à 40pF.