Hat eine Zero-Recovery-Diode wirklich buchstäblich keine Recovery-Zeit? Wenn das so ist, wie?

Einige Dioden werden als "Nullwiederherstellung" angekündigt. Ist das wahr? Oder spricht Marketing für "so schnell, dass es Sie unmöglich interessieren könnte"? Wenn es stimmt, was unterscheidet eine Zero-Recovery-Diode grundlegend von anderen?

Nun, der Wortlaut ist definitiv Marketing. Aber nein, sie bedeuten nicht so schnell, dass es Ihnen egal ist, sie bedeuten, dass sie tatsächlich keine umgekehrte Erholungszeit haben. Und ja, diese Dioden unterscheiden sich grundlegend, aber sie existieren und Sie haben wahrscheinlich sogar eine verwendet.

Sie heißen Schottky-Dioden. Obwohl es eine Art Marketing-Spin ist, zu sagen, dass sie keine Erholungszeit haben. Dies bedeutet, dass sie sofort etwas tun können. Es ist jedoch nicht so, dass sie keine Wiederherstellungszeit haben, sondern dass Schottky-Dioden überhaupt keine Reverse-Recovery-Ladung oder Recovery-Zeit haben. Diese Begriffe gelten nicht für sie und haben keine Bedeutung für Schottky-Dioden. Schottky-Übergänge schalten sich nicht ein oder aus, und etwas, das kein Schalter ist, kann offensichtlich keine Schaltzeit haben. Die Ladung hat keinen Einfluss auf das Verhalten des Übergangs, und es gibt überhaupt nichts, von dem man sich erholen kann. Daher ist „Zero Recovery Diode“ nur eine ausgefallene Vermarktung für Schottky-Dioden.

Schottky-Dioden unterscheiden sich grundlegend und bestehen aus einem Metall-Halbleiter-Übergang im Gegensatz zu einem Halbleiter-Halbleiter-Übergang wie PN-Übergangsdioden ("Silizium"). PN-Übergänge werden tatsächlich eingeschaltet und in beide Richtungen leitfähig. Das Ausschalten dauert einige Zeit. Dies ist natürlich die umgekehrte Erholungszeit.

Metall-Halbleiter-Übergänge schalten sich nicht ein oder aus, sie tun nichts. Ihr Verhalten ist einfach eine Eigenschaft der Kreuzung selbst. Aufgrund der chemischen Grenzfläche zwischen Metall und Halbleiter ist das Zentrum der Bandlücke des Halbleiters (die Lücke zwischen dem Valenzband und dem Leitungsband) an die Fermi-Energie des Metalls gebunden, da Elektronen alle möglichen Energiezustände in besetzen Ein Leiter, dessen Oberfläche dieses 'Elektronenmeeres', über dem keine zu füllenden Zustände höherer Energie existieren, als Fermi-Energie bezeichnet wird.

Es ist hilfreich, sich das Metall als einen Eimer Wasser vorzustellen, und die Fermi-Energie ist einfach, wie hoch der Eimer ist. Der Halbleiter als zwei übereinanderliegende Rohre mit einer festen Höhe dazwischen. Das untere Rohr, das wir ignorieren können, ist das Volantrohr und befindet sich unterhalb der Höhe des Eimers. Wenn wir die Rohre zum Eimer bringen, wird die Mitte dieses Spaltes zwischen dem oberen und unteren Rohr auf die Höhe des Eimers „gesteckt“. Dies wird als Fermi-Pinning bezeichnet. Warum Fermi-Penning auftritt, ist eine ernsthaft harte Physik, die ich dem Leser überlassen werde, um sie selbst zu entdecken, wenn er möchte.

Da sich die Mitte des Spaltes auf der Höhe des Eimers befindet, befindet sich das obere Rohr etwas über der Höhe des Eimers. Wenn Sie nun Wasser in das obere Rohr pumpen, kann es wie ein Wasserfall frei aus dem Ende in den Eimer fließen. Aber Sie werden niemals das Wasser in den Eimer bekommen, um in das darüber liegende Rohr zu gelangen, da das Wasser knapp über die Seiten des Eimers fließt und nie genug Höhe gewinnt, um das Rohr zu erreichen.

Dies ist eine sehr grobe Vereinfachung und erfordert viel künstlerische Lizenz, aber das ist das Wesentliche einer Schottky-Diode. Die Energie, die Elektronen benötigen, um von Metall zu Halbleiter zu gelangen, ist nicht erreichbar, obwohl einige Elektronen durch thermionische Emission (die wir als umgekehrten Leckstrom betrachten. Und ja, ich meine thermionische Emission wie in Vakuumröhren) abfliegen. Die Energie, die Elektronen benötigen, um sich vom Halbleiter zum Metall zu bewegen, wird leicht erhalten, und so sehen wir eine exponentielle VI-Kurve. Schottky-Dioden leiten jedoch überhaupt nicht in eine Richtung (außer durch indirekte thermionische Emission aufgrund von Vakuumlücken in den nicht übereinstimmenden Kristallgittern, in denen sich Metall und Halbleiter überschneiden, aber dies ist auf das Vakuum zurückzuführen, nicht auf die echte ohmsche / galvanische Leitung). , aber leicht in die entgegengesetzte Richtung zu führen.

Wenn Sie in all dem eine Bedeutung für "Wiederherstellung" und "Wiederherstellungsgebühr" finden, lassen Sie es mich wissen. Ich kann es sicher nicht. Kleinsignale Schottkys haben weder einen Wiederherstellungsstrom noch eine umgekehrte Wiederherstellungsladung, aber viele Datenblätter beziehen sich fälschlicherweise auf gespeicherte kapazitive Ladung, die sich (wie jede andere in Parasiten gespeicherte Ladung) wieder als "umgekehrte Wiederherstellungsladung" entlädt. Dies ist jedoch unvermeidlich und wird nicht durch die Kreuzung selbst verursacht, sondern als Nebeneffekt und Tatsache des Lebens. Über den Übergang wird niemals Strom geleitet, und die gespeicherte Ladung muss nicht entfernt werden, um zu verhindern, dass Rückströme fließen. Die Ladung ist nur etwas da, spielt aber keine Rolle für die Funktion der Diode.

Wenn also ein kleines Signal, das Schottky sagt, eine Wiederherstellungszeit von 100 ps hat, stimmt das eigentlich nicht. Es gibt einige parasitäre Kapazitäten mit einer RC-Zeitkonstante, die viel kürzer als 100 ps ist (oder einfach 100 ps beträgt), aber dies ist ein parasitärer Effekt, der unabhängig davon bestehen würde. Es wird nicht durch die Diode selbst verursacht. Tatsächlich trägt das Diodenpaket kleiner Signaldioden hauptsächlich zu dieser fälschlicherweise als "Erholungszeit" bezeichneten Zeit bei.

Größere Schottky-Dioden haben jetzt eine größere Kapazität, aber auch dies ist grundlegend anders und keine Wiederherstellung. Es ist eine unvermeidbare parasitäre Kapazität, die sich entlädt, aber kein Rückstrom leitet jemals tatsächlich über die Schottky-Barriere. Nur gleiche, aber entgegengesetzte Ladungsmengen auf beiden Seiten verlassen beide Seiten gleichzeitig, aber es war bereits da. Genau wie jeder andere Kondensator.

Die größten Schottky-Dioden mit höheren Sperrspannungen (> 50 V ist die Faustregel, die ich gehört habe, aber ich weiß es nicht genau) benötigen jedoch einen Schutzring, um den Gradienten des elektrischen Feldes so zu formen, dass kein dielektrischer Durchschlag entsteht die Barriere. Dies fügt eine signifikante Kapazität hinzu und erzeugt, schlimmer noch, eine parasitäre PN-Sperrschichtdiode, die eine umgekehrte Erholungszeit und Ladung aufweist. Das ist aber zufällig.

Siliziumkarbid-Schottky-Dioden haben fantastische Durchschlagseigenschaften. Sie sind also echte Schottky-Übergänge und erhalten die hohen Spannungen, die Sie sehen, ohne Verwendung eines Schutzrings oder anderer parasitärer Strukturen. Ja, es handelt sich also wirklich um Dioden mit einer Wiederherstellungszeit von Null. Es gibt keine Wiederherstellungsladung und keine Wiederherstellungszeit und keine parasitäre PN-Sperrschichtdiode, die eingeschaltet werden kann. Aber genau das war schon immer jede Kleinsignal-Schottky-Diode. Es ist sehr beeindruckend und eine erstaunliche technologische Entwicklung, aber aus der Verwendung von Siliziumkarbid. SiC-FETs und Schottky-Bauelemente sind nur Trottel. In Leistung und Preis. Hoffentlich ändert sich der Preisanteil mit der Zeit, dann werden sie einfach fantastisch.