Практически каждый электротехник слышал фразу «сверхбыстрый диод» (как вариант – ультрабыстрый, супербыстрый и т.п.). Многие, даже специалисты, считают, что это диод с барьером Шоттки. Действительно ли сверхбыстрый диод, правильное название которого «диод с резким восстановлением» — ДРВ (от англ. Step Recovery Diode или SRD), является диодом Шоттки? Разберем принцип работы ДРВ и выясним, так ли это.
Принцип работы
Начнем с принципа работы ДРВ. Основной такого диода, как и обычного, является p-n структура. Область p- — это анод. Носителем заряда в ней являются неосновные носители, так называемые дырки. Область n- — это катод, в нем роль носителей заряда являются основные — электроны. Эти области расположены настолько плотно, что между ними образуется так называемый p-n переход.
Важно! Образование той ли иной области зависит от донорных примесей в полупроводнике. Этот вопрос мы рассматривать не будем, кого он интересует, могут почитать соответствующие статьи о любых диодах.
Пока к электродам не приложено напряжение, то есть разности потенциалов между ними нет, все дырки расположены на аноде, электроны на катоде.
Подадим на электроды прямое напряжение — на анод плюс, на катод минус. Электроны и дырки начнут меняться местами. Электрон «перескочит» в дырку и на его месте образуется новая дырка. Начнется так называемая рекомбинация и через переход потечет ток.
На заметку. Разность потенциалов между электродами должно превышать определенное значение. Для кремниевых диодов, к примеру, этот порог составляет порядка 0.7 В, для германиевых – 0.3 В. В противном случае диод не откроется и тока не будет. Эта величина называется прямым падением напряжения на приборе.
Сменим полярность. Анод — минус, катод — плюс. Начнется обратный процесс — электроны с анода устремятся к катоду, дырки к аноду. Как только на аноде кончатся электроны, а на катоде дырки, диод закроется и ток прекратится.
На этот процесс требуется определенное время, которое называют временем запирания или восстановления. Чем оно больше, тем ниже быстродействие диода. У обычного диода это время относительно велико. Но если принять определенные меры, то время восстановления можно существенно уменьшить. Для этого используют ряд технологических приемов и «играют» с присадками, уменьшающими время жизни неосновных носителей заряда (дырок) и метод переноса их и электронов из области в область. Рассматривать этот вопрос мы тоже не будем – нам важна сама суть.
ДРВ – это Шоттки?
С ДРВ мы разобрались — по сути, это обычный диод, грубо говоря, напичканный теми или иными присадками. Так Шоттки они или не Шоттки? Давайте кратенько рассмотрим структуру и принцип работы диодов с барьером Шоттки.
Здесь цифрами обозначены:
- 1 – кремниевая подложка структуры n-;
- 2 – эпитаксиальная пленка (пленка полупроводника, наращиваемая на подложку);
- 3 – переход металл-полупроводник (барьер);
- 4 – металл;
- 5 – вывод.
Таким образом, особенность диода Шоттки состоит в том, что вместо обычного p-n перехода используется переход металл-полупроводник, называемый барьером, и открытый Вальтером Шоттки.
Как видите, конструктивно и принципиально ДРВ и Шоттки в корне отличаются друг от друга. Это абсолютно разные приборы. Ну а сходство диодов Шоттки с ДРВ лишь в одном – в малом времени их восстановления. Но это совсем не повод путать один тип полупроводников с другим хотя бы потому, что прямое падение напряжение на переходе ДВР примерно такое же, что и у обычных диодов – 0.7 В. У диодов с барьером Шоттки оно намного ниже и составляет обычно 0.2-0.4 В. Да и работают они на разных принципах.
Автор статьи — Владимир Остапенко
