Zvyšování kvality výuky technických oborů Klíčová aktivita V. 2 Inovace a zkvalitnění výuky směřující k rozvoji odborných kompetencí žáků středních škol Téma V. 2.3 Polovodiče a jejich využití Kapitola 13 Schottkyho dioda Bc. Radim Miksa 30. 9. 2012
Obsah ÚVOD - ANOTACE... 1 1 SCHOTTKYHO DIODA... 2 1.1 POPIS SCHOTTKYHO DIODY... 2 1.2 KONSTRUKCE SCHOTTKYHO DIODY... 2 1.3 POUŽITÍ... 2 1.4 VOLTAMPÉROVÁ CHARAKTERISTIKA... 3 1.5 KONTROLNÍ OTÁZKY... 3 2 DOPORUČENÁ LITERATURA... 4 3 POUŽITÁ LITERATURA A ZDROJE... 5 4 SEZNAM OBRÁZKŮ... 6
Úvod - anotace Výukový materiál se zabývá popisem Schottkyho diody. Výklad je na konci kapitoly doplněn kontrolními otázkami. Tento materiál je především určen pro 2. a 3. ročník oboru 39-41-L/01 Autotronik. Cílem tohoto materiálu je podpora zvládnutí daného výukového celku v předmětu Aplikovaná elektronika (AEL) a seznámení studentů se základními pojmy z oblasti polovodičové techniky. Po prostudování všech kapitol by měl student být schopen základní orientace v oblasti polovodičových součástek a jejich aplikací. 1
1 Schottkyho dioda 1.1 Popis Schottkyho diody Schottkyho dioda ke své činnosti využívá usměrňovací vlastnosti přechodu kov - polovodič N. Jelikož nedochází k injekci minoritních nosičů náboje skrz přechod, vedení elektrického proudu je realizováno pouze majoritními nosiči. Obrázek 1 - schématická značka Schottkyho diody 1.2 Konstrukce Schottkyho diody Pro výrobu Schottkyho diod se nejčastěji používá křemík nebo GaAs. Základ struktury tvoří destička silně dotovaného polovodiče N+. Na ní se nanáší vrstva typu N. Kontakt kovpolovodič se vytváří napařování. Slabě dotovaná vrstva zajišťuje diodě dobré závěrné vlastnosti, silně dotovaná vrstva pak dobrý ohmický kontakt a malý sériový odpor. Obrázek 2 - Schottkyho dioda 1.3 Použití V aplikacích elektroniky při velmi vysokých frekvencích, nahrazují hrotové diody, proti nimž mají kromě kratší zotavovací doby také lepší mechanickou pevnost, menší šum a vyšší závěrné napětí. Jednoduchost výroby umožňuje vyrábět Schottkyho diody s velmi malou plochou přechodu. Používají se pro zpracování signálů s vysokými kmitočty - spínače s dobou sepnutí jednotky nanosekund, ochranné prvky a prvky rychlých logických integrovaných obvodů. Ve výkonové technice jako usměrňovače a spínače s větší energetickou účinností, menšími rozměry a hmotností než u klasických diod. 2
1.4 Voltampérová charakteristika Voltampérová charakteristika Schottkyho diody má charakteristiku dosti podobnou klasickému N přechodu, ale je zde několik důležitých rozdílů. Menší úbytek elektrického napětí při zapojení v propustném směru, než u N přechodu křemíkové diody (nižší o 0,3 ). Schottkyho diody mají také větší závěrný proud (až stovky A) a nižší povolené závěrné napětí (desítky, u nejnovějších D až stovky). Obrázek 3 - Voltampérová charakteristika Schottkyho diody 1.5 Kontrolní otázky 1. Jaký typ přechodu používá Schottkyho dioda? 2. Jakým typem nosičů je u Schottkyho diody realizováno vedení elektrického proudu? 3. Jak se vytváří u Schottkyho diody kontakt kov polovodič? 4. Co zajišťuje Schottkyho diodě dobré závěrné vlastnosti? 5. Jakou technologii se vyváří polovodičový kontakt v Schottkyho diodě? 6. Pro jaké frekvence je vhodná Schottkyho dioda? 7. Kde se Schottkyho diody používají? 8. Jaké mají SD výhody oproti klasickým diodám? 9. Má SD větší úbytek napětí než klasická polovodičová dioda? 10.Jde použít SD jako usměrňovače? 3
2 Doporučená literatura 1. VOŽENÍLEK, Ladislav a Miloš ŘEŠÁTKO. Základy elektrotechniky I. 1. Vyd. Praha: SNTL, 1984. 303 s. ISBN 04-508-86 2. TKOTZ, Klaus. Příručka pro elektrotechnika. 2. dopl. vyd. Praha: Europa-Sobotáles, 2006. 623 s. ISBN 80-867-0613-3. 3. MALINA, Václav. Poznáváme elektroniku I. 1. vyd. České Budějovice: Kopp, 1994. 173 s. ISBN 80-858-2817-0. 4. BEZDĚK, Miloslav. Elektronika: učebnice. 3. vyd. České Budějovice: Kopp, 2008. ISBN 978-80-7232-359-32. 5. KESL, Jan. Elektronika: učebnice. 1. vyd. Havlíčkův Brod: Fragment, 1998. 86 s. ISBN 80-720-0261-9. 4
3 Použitá literatura a zdroje 1. VOŽENÍLEK, Ladislav a Miloš ŘEŠÁTKO. Základy elektrotechniky I. 1. Vyd. Praha: SNTL, 1984. 303 s. ISBN 04-508-86 2. TKOTZ, Klaus. Příručka pro elektrotechnika. 2. dopl. vyd. Praha: Europa-Sobotáles, 2006. 623 s. ISBN 80-867-0613-3. 3. KESL, Jan. Elektronika: učebnice. 1. vyd. Havlíčkův Brod: Fragment, 1998. 86 s. ISBN 80-720-0261-9. 5
4 Seznam obrázků OBRÁZEK 1 - SCHÉMATICKÁ ZNAČKA SCHOTTKYHO DIODY... 2 OBRÁZEK 2 - SCHOTTKYHO DIODA... 2 OBRÁZEK 3 - VOLTAMPÉROVÁ CHARAKTERISTIKA SCHOTTKYHO DIODY... 3 6