ST Schottky диоди - най-широкият избор

Сергей Агеев (Москва)

Силициевите диоди на Schottky са често срещани компоненти в продължение на много години. Основните им предимства са широко известни - намалено (в сравнение с "конвенционалните" силициеви диоди) спадане на напрежението напред и липса на натрупване на заряд, което забавя изключването на диода (т.е. потенциално по-добри честотни свойства).

Нищо в технологията обаче не е безплатно. Винаги трябва да плащате за подобряването на някои имоти, не само в пари, но и чрез промяна на други характеристики. Колкото повече такива зависимости има, толкова повече "степени на свобода" има при оптимизиране на елемент за конкретно приложение. Диодите на Шотки не са изключение от това правило.

В дизайна на "обикновените" диоди тези "степени на свобода" като цяло са само три и те имат малък ефект един върху друг - площта на pn кръстовището, нивото на допиране (специфично съпротивление) на регион с висока устойчивост и продължителност на живота на малцинствените превозвачи. Спадът на напрежението напред в стационарен режим при даден ток зависи главно от температурата и площта на p-n прехода, а след това много слабо: от площта - според логаритмичния закон (минус

20 mV за удвояване на площта/намаляване на тока наполовина), от температура - в рамките на + 1 ... -2 mV на градус. Специфичното съпротивление на материала от областта с високо съпротивление в "конвенционалните" диоди, поради ефекта на модулация на проводимостта, почти няма ефект върху спада на напрежението напред. Животът на носителя определя времето за обратно възстановяване на диода въз основа на p-n прехода (и косвено, тока му на изтичане).

За диодите на Шотки животът на носителя няма пряк ефект върху характеристиките на диода в работни режими, но са добавени две други „степени на свобода“. Това е изборът на размера на потенциалната бариера (т.е. всъщност праговото напрежение - и токът на утечка) и необходимостта от осигуряване на защита от пренапрежение (незащитен кръстовище на Шотки, за разлика от конвенционалния pn кръстовище, почти винаги се проваля с обратен пробив на напрежението). Ето защо вътре в преобладаващото мнозинство от диодите на Шотки има и паралелно свързан pn преходен "предпазен" диод. В допълнение, диодите на Шотки имат силна връзка между съпротивлението на областта с високо съпротивление и директния спад на напрежението при високи токове (поради липсата на механизъм за модулация на проводимостта). Липсата на ефект на модулация на проводимостта намалява съпротивлението на диодите на ударния ток, което налага увеличаване на площта на кръстовището (намаляване на плътността на тока). Поради това капацитетът на диодите на Шотки на единица номинален ток обикновено е по-висок от този на конвенционалните диоди. Илюстративен пример - UF4001 имат капацитет от около 15 ... 20 pF, 1N5819 - около 50 ... 80 pF (с обратно напрежение 4 V). По същата причина диодите на Шотки се правят с „по-плътен“ диапазон по отношение на допустимото обратно напрежение - за да не се въведе прекомерен марж, който увеличава съпротивлението на диодите напред.

Дори от това опростено описание може да се види, че дизайнът на диодите на Шотки има много повече възможности за избор на компромиси, отколкото при "конвенционалните".

Диоди на Шотки от STMicroelectronics

Един от лидерите в производството на висококачествени диоди на Шотки е ST Microelecronics (оттук нататък - ST), един от десетте лидери в производството на компоненти за силова електроника (виж таблици 1 ... 5). Гамата от ST продукти е просто уникална: например никой друг не е в състояние да произвежда масово 30 + 30 A/170 V диоди на Шотки в опаковка TO-220.

маса 1. Диоди на Шотки за токове до 200 mA ... 1 A

таблица 2. Диоди на Шотки за токове до 2 ... 3 A (включително двойни, за тях - данните на един диод)

Таблица 3. Диоди на Шотки за токове до 2 ... 3 A (включително двойни, за тях - данните на един диод)

Таблица 4. Диоди на Шотки за токове до 10 ... 25 A (включително двойни, за тях - данните на един диод)

Таблица 5. Диоди на Шотки за токове до 30 ... 120A (включително двойни, за тях - данни от един диод)

Обозначението на токоизправителни диоди на Шотки в ST се състои от следните елементи:

префикс STPS (ST Power Shottky);
първото число, обозначаващо номиналния ток в ампери;
незадължителен суфикс (например H, L, M, S, SM, U), показващ серия от диоди: H - високо напрежение/висока температура (Tj MAX = 150 ... 175 ° C), L - ниско VF, U- ултра ниско VF (за диоди с относително високо напрежение);
второто число е допустимото обратно напрежение във волта;
незадължително буквено обозначение на схемата за свързване: с общ катод - C, единичен в многопинов корпус - S;
буквено обозначение на типа корпус: A- SMA, AF- SMA Flat, B- DPAK, D- DO-220, DJF- PQFN8, FP- TO-220 ISO, G- D2PAK, H- IPAK, R- I2PAK, S - SMC, T- TO-220, TV- ISOTOP (SOT-227), U- SMB, UF- SMB Flat, W- TO-247, Y- MAX-247, Z- SOD123.

Пример: STPS160U - Диод на Шотки 1 A, 60 V, в SMB пакет.

При избора на диоди на Шотки е необходимо ясно да се прави разлика между две групи приложения - относително нискочестотно превключване (ИЛИ захранване, сумиране на напрежението, коригиране на 50/60 Hz с минимални загуби), където минималните загуби от падане на напрежението напред и/или изтичащи токове се изискват и прилагане във високочестотни импулсни преобразуватели, където минималната стойност на общите загуби е важна, тоест изисква се минимум от сумата на статичните и динамичните загуби.

Диодите, оптимизирани за първата група приложения, са диоди с минимални падащи напрежения напред, обикновено получени поради големи зони на кръстовища (големи капацитети), или специални микросхеми, използващи контролиран MOSFET, който прилича на диод, но с изключително малък спад на напрежението. Пример за първия подход - ONSemi продукт MBRB2515, с VF