Schottky-Dioden - Vorläufige Eigenschaften
Eine Schottky-Diode, auch Sperrdiode oder Hot-Carrier- Diode genannt, ist eine Halbleiterdiode, die durch Kombinieren eines Halbleiters (im Allgemeinen Silizium) mit einem Metall gebildet wird. Es zeichnet sich durch einen geringen Spannungsabfall in Durchlassrichtung (ca. 150 mV - 500 mV gegenüber 600..700 mV, typisch für eine Silizium-Sperrschichtdiode) und ein sehr schnelles Schalten von Signalen aus . Kristalldetektoren, die in den frühen Tagen der Funkkommunikation verwendet wurden, und die Metall-Selen-Gleichrichter, die in frühen Gleichstromversorgungen verwendet wurden, können als die ersten primitiven Schottky-Dioden angesehen werden.
Aufbau einer Schottky-Diode
Der Sperrübergang wird in dieser Diode zwischen dem Metall und dem Halbleiter gebildet, wodurch die sogenannte Schottky-Barriere. Typische verwendete Metalle sind Molybdän, Platin, Chrom oder Wolfram; der Halbleiter ist typischerweise Silizium vom N-Typ.Die Metallseite ist die Anode und das Silizium ist die Kathode. Die Wahl der Kombination aus Metall und Halbleiter bestimmt die Durchlassspannung der Diode. Die metallische Schicht wird typischerweise unter Verwendung physikalischer Vakuumabscheidungsverfahren auf ein Halbleitersubstrat aufgebracht. Aufgrund der geringen Dicke der metallischen Schicht und der Tatsache, dass sie auch als ohmscher Kontakt für die Anode fungiert, sind Dioden dieses Typs in der Regel weniger durchschlagfest und im Allgemeinen weniger langlebig als herkömmliche Sperrschichtdioden. Der Sperrübergang steht in direktem Kontakt mit der temperaturempfindlichen Metallisierung, daher kann eine Schottky-Diode weniger Wärme abführen als ein PN-Äquivalent gleicher Größe.
Shottki-Diode - Funktionsprinzip
Im Gegensatz zu Sperrschichtdioden ist die Schottky-Diode eine Vorrichtung mit Majoritätsträgern - nur die Elektronen, deren Überschuss sich im N-Typ-Halbleiter befindet, der die Kathode des Elements darstellt, spielen in dieser Halbleitervorrichtung die Rolle der elektrischen Stromträger. Die metallische Anode ist elektrisch neutral. Der größte Unterschied zu PN-Übergangsdioden ist die Regenerationszeit im Moment des Übergangs vom leitenden in den sperrenden Zustand. Bei der Schottky-Diode ist sie viel kürzer, da hier der verarmte Bereich am Übergang nicht auftritt. Aus diesem Grund reicht die Zeit dieser Regeneration in einer Schottky-Diode von mehreren hundert Pikosekunden bis zu mehreren zehn Nanosekunden, während sie bei gewöhnlichen PN-Dioden von 100 ns bis zu mehreren Mikrosekunden beträgt.
Übliche Schottky-Dioden-Anwendungen
Schottky-Dioden werden in vielen spezifischen Anwendungen verwendet, in denen ihre einzigartigen Parameter verwendet werden. Schaltwandler sind eine typische Anwendung für diese Komponenten. Niedrige Durchlassspannung und schnelle Erholzeit führen zu einer erhöhten Effizienz des Netzteils. Aufgrund des geringen Spannungsabfalls werden sie auch zum Anschluss redundanter Stromquellen und als Gleichrichterdioden in Pulsstromrichtern verwendet . Aufgrund der hohen Stromdichte funktionieren diese Elemente auch gut in Überspannungsschutzsystemen an empfindlichen Systemeingängen .
