Диодные компоненты Шоттки являются разновидностью полупроводниковых приборов, не задействующих принцип p-n перехода. В качестве одностороннего проводника выступает область соприкосновения металлической поверхности с полупроводниковым материалом. Ниже рассмотрены свойственные одной из популярных моделей 1n5819 характеристики, ее применение, и перечислены изделия российского производства, которыми допускается заменить данный диод.
Корпус DO-41
Общая информация
Свое название эти детали получили в честь немецкого ученого В. Шоттки, за которым числится заслуга определения свойств барьерной области в месте соприкосновения полупроводящего элемента с металлом. В роли первого в диодных изделиях часто выступает арсенид галлия. Иногда применяется и кремниевый полупроводник. Металлические детали могут быть платиновыми или серебряными, реже встречаются варианты из золота.
Вариант для поверхностного монтажа
По своим параметрам данные изделия во многом отличаются от диодов из кремния, использующих p—n переход:
- Они обладают небольшим значением емкости перехода. Это дает возможность работы в условиях высоких частот, позволяет применять эти компоненты для создания цифровых схем.
- Когда изделие Шоттки подключается прямо, напряжение снижается на величину, в 2-3 раза меньшую, чем при включении стандартного изделия, предназначенного для выпрямления. Из-за этого феномена они более продуктивны в ситуации прохождения прямого тока, так как меньшее значение падения предполагает, что потери тепла, рассеиваемого в окружающую среду, будут значительно ниже. Но, если показатель обратного напряжения существенно растет, обгоняя значение в сотню вольт, величина падения также растет и становится несильно отличимой от ситуации использования традиционного диода. Данный эффект обусловливает границы оптимального напряжения эксплуатации данного типа диодных элементов: их лучше выбирать тогда, когда напряжение исчисляется десятками вольт.
- Также эти диоды отличаются быстротой восстановления, поэтому их можно использовать в конфигурациях, выпрямляющих напряжение до 100 килогерц и выше. Благодаря отсутствию диффузного процесса сторонних носителей электрического заряда, данные диодные компоненты отличаются повышенным быстродействием.
Важно! В ситуации, когда средний ток равен одной единице измерения (1 А), а обратный параметр напряженности не превышает 40 В, часто устанавливают модель in5819. Она выпускается в двух исполнениях. SMD-вариант для поверхностной установки имеет пластмассовый корпус и снабжается маркировкой SS14. Цилиндрический вариант с длинными «усиками»-выводами, предназначенными для продевания в подготовленные отверстия на плате, также имеет корпус из пластика.
Традиционное исполнение данного диода
Технические характеристики
1n5819 выгодно отличается от обычных кремниевых собратьев меньшим падением напряжения при прямом включении, что способствует выделению более низкой рассеиваемой мощности в виде тепла. P-n-переход заменен барьер Шоттки, у которого очень низкая электрическая ёмкость (110 пФ), позволяющая работать устройству на высоких частотах (до 1000 кГц).
Максимальные параметры
Рассмотрим максимальные параметры диода 1n5819:
- обратное напряжение (VRRMmax) до 40 В;
- падение прямого напряжения на диоде (VF max) до 0,6 В;
- прямой (от анода к катоду) действующий ток (IF max) до 1 А;
- диапазон рабочих температур перехода (TJ) -65 … +150 oC.
Электрические параметры
Способность к быстрому восстановлению при переключениях делают 1n5819 незаменимым спутником многих логических интегральных микросхем. Однако, с ростом температуры кристалла резко увеличивается ток утечки и падение прямого напряжения на переходе. Эта особенность наглядно продемонстрирована в таблице электрических параметров и является одним из основных недостатков всех диодов Шоттки.
Скачать основные характеристики диода 1n5819 на русском языке можно по этой ссылке.
Аналоги
Американец SB140 от Vishay — это полноценный аналог 1N5819. Это копия старичка 11DQ04 от японской компании Nihon Inter Electronics Corporation. В качестве функциональной замены можно использовать: 1N5822 (STM), MBR140P (ON Semiconductor), BYV10-40 (STM), но они имеют другое корпусное исполнение.
КДШ2105В – отечественный аналог в пластиковой упаковке КТ-26 (ТО-92) от белорусского предприятия «Интеграл».
Характеристики Шоттки диода 1N5819
Диод SS14 : характеристики
У обоих типов исполнения конструкции in5819 характеристики эксплуатационного плана одинаковы. Здесь стоит отметить:
- усредненное значение тока после выпрямления – 1 Ампер;
- суммарную емкость корпуса и кристаллического элемента – 110 пикофарад;
- наибольшее обратное напряжение эксплуатации – 40 вольт (такая же цифра для пикового показателя);
- значение переменного обратного напряжения – 28 вольт;
- температура эксплуатации находится в диапазоне от -65 до +125 градусов Цельсия; таким образом, барьерные элементы могут работать в широком спектре температур, включая и экстремальные.
Важно! Идентичность или близость значений напряжения пика и рабочего – характерная черта элементов Шоттки.
Достоинства и недостатки
Несмотря на свои неплохие параметры, 1n5819 не способен стать полноценной заменой для обычных выпрямительных диодов с p-n-переходом. Это связано с его конструктивными особенностями и свойствами. Он неплохо работает в высокочастотных цепях, меньше греется из-за низкого прямого падения напряжения не нём. Но есть и минусы, которые перекрывают все эти плюсы.
В сравнении с обычными диодами, которые неспособны работать в высокочастотных режимах, у Шоттки в разы меньшая величина максимально допустимого обратного напряжения. У них гораздо больший ток утечки, который непропорционально быстро растет с повышением температуры кристалла. В этом можно наглядно убедиться, если сравнить параметры из даташит этих устройств между собой.
Цоколевка диода 1N5819
Характеристики диодов Шоттки in5822
Чтобы диод работал корректно, он должен быть правильно подключен в подготавливаемую схему. Для этого мастеру необходимо грамотно определить катодный и анодный полюса изделия. Маркировка катода на варианте рассматриваемой модели, снабженном длинными выводами, имеет вид светлой полосы, нанесенной по периметру цилиндрического корпуса с соответствующего конца. Часто она наносится серебряной краской. Анод никак специально не маркируется. SMD-исполнение также снабжают полосами.
Чтобы диодный компонент функционировал нормально, минусовой полюс, отмеченный полоской, необходимо подключать к отрицательному полюсу источника тока (или напряжения, в зависимости от того, в какой схеме используется диод). Анод, в свою очередь, соединяют с положительно заряженным полюсом.
Цоколевка диодного элемента
Описание детали
Диод 1n5819: характеристики
Внешне электронный компонент ничем не отличается от обыкновенного диода. Его миниатюрный корпус DO-201AD имеет форму цилиндра. Он изготовлен из жаростойкого чёрного пластика. По бокам – два медных вывода, называемых анодом и катодом. Они необходимы для фиксации 1N5822 на печатной плате и связи детали с другими элементами схемы. Выводы покрыты тонким слоем припоя. Если деталь новая, то они имеют характерный серебристый блеск. После установки диода на нужное место ножки укорачиваются до минимального размера.
Рассматриваемая деталь относится к категории так называемых диодов с барьером Шоттки. Их основное отличие от обыкновенных полупроводниковых выпрямителей, на подобие 1N4007, – это низкое падение напряжения при включении в прямом направлении. Оно составляет 0,2-0,4 В против типичного для обычных кремневых диодов 0,6-0,7 В.
Такая особенность позволяет использовать диод Шоттки 1N5822 в схемах с более высокими токами. Ведь, чем ниже падение напряжения на диоде, тем меньше рассеиваемая на нём мощность. Отсюда следует другое достоинство этой категории выпрямителей. На их кристалле выделяется малое количество теплоты, поэтому корпус детали имеет меньшие габариты, и в некоторых случаях можно избежать применения радиаторов или принудительного охлаждения.
Дополнительная информация. Включив два диода параллельно, можно добиться ещё меньшего падения напряжения. Это, в свою очередь, удвоит максимально допустимый ток через такую сборку. Такое решение часто применяется производителями электроники. Также выпускаются детали, которые уже содержат два включенных параллельно диода в одном корпусе.
Ещё одна особенность диодов Шоттки, в т.ч. и 1N5822, вытекает из его строения. В данной детали привычный электроннодырочный p-n переход заменён структурой металл-полупроводник. Такое строение позволило существенно снизить входную паразитную ёмкость элемента и, как следствие, использовать его в более высокочастотных схемах.
Строение диода Шоттки
Особенности применения
Рассматривая характеристики диода 1n5819, нужно уделить внимание его эксплуатационным особенностям и ограничениям, которые накладывает конструкция. Модель часто используют как шток для шунтирования выводов маломощных транзисторных устройств. В тех электросхемах, где существует риск повышения обратного показателя напряжения, по сравнению с отмеченным в техническом описании, ставить такие барьерные диоды не стоит. При установке в такую схему они вскоре становятся непригодными к дальнейшей эксплуатации. Варианты 1n5818 и 1n5817 еще более требовательны к обратному напряжению: первую модель допускается устанавливать только в условиях, когда параметр не превышает 30 вольт, а для второй он должен быть не выше 20 вольт.
Используются детали серии диодов 1n5817-1n5819 в следующих областях:
- зарядных устройствах для аккумуляторных батареек;
- импульсных блоках питания разных видов;
- для приема альфа,- и бета-излучения;
- для шунтирования транзисторных приборов;
- в выпрямляющих устройствах высокой частоты;
- в производстве солнечных батареек;
- в распознавателях нейтронных лучей.
Важно! Хотя эти детали обладают значительным температурным диапазоном эксплуатации и могут выдерживать значения до 125 градусов Цельсия, при монтаже нужно позаботиться об отведении избыточной теплоты от пластикового корпуса элемента. Очень высокая температура способна вызвать бесконтрольное повышение обратного тока, что весьма опасно, так как влечет за собой распад перехода либо его пробивание.
Полярность диодов 1N5817
Очень важными моментами для монтажа любых компонентов печатной платы являются правильное определение и соблюдение полярности. С обозреваемой моделью диода в этом плане все просто – сторону корпуса, где располагается вывод катода, снабжают полосой другого цвета (зачастую светлого), оборачивающейся вокруг корпуса. Анодный вывод никак специально не помечают. На остальной части корпуса наносят лаконичную маркировку тем же красящим составом, каким выполнена полоса.
Монтаж диода 1N5817 на плату
Монтаж компонентов диодной серии 1n5817-1n5819 реализуется посредством припаивания с использованием технологии ТНТ. В этом случае выводы устанавливаются в специально подготовленные на плате дырочки. Сам корпус может помещаться как параллельно поверхности, так и перпендикулярно. Что касается максимального значения температуры, оно не должно превышать +250 градусов Цельсия, время его воздействия допускается не больше, чем 10 секунд. Пониженная и повышенная средовые температуры тоже имеют ограничения: не меньше -65 и не больше +150 градусов, соответственно.
Закрытый диод Шоттки
Диодный элемент считается закрытым в ситуации блокировки им прохождения тока. В некоторых случаях такая установка диода практикуется целенаправленно. Достоверно оценить, насколько хорошо элемент проводит электроток, можно, воспользовавшись измерительным прибором (амперметром или мультиметром) и узнав величину проходящего тока.
Открытый и закрытый диоды
Открытый диод Шоттки
На схемах диодные элементы обозначаются как стрелки, демонстрирующие направление прохождения тока в ситуации открытости диода. В нормальных условиях эта ситуация создается подсоединением анода к положительному полюсу источника тока (или напряжения), а катода – к отрицательному. Помимо этого, обязательно, чтобы напряжение превышало порог, при котором элемент начинает открываться (около 0,5 В). Проверить прохождение можно, замерив ток измерительным прибором. Косвенным показателем может быть напряжение – результаты измерения должны превышать порог и отвечать прямому соединению.
Устройство диода Шоттки 1N5817
Используемые для производства диодов корпусы-цилиндрики принадлежат к типажу DO-41. Сделаны они из литой пластмассы, с боковых сторон (донец) цилиндра помещаются луженые стержневые выводные элементы, обладающие поляризацией. Делают эти стержни из проволоки. В отношении горючести диодные тела проходят по категории UL 94 со спецификацией V-0. Это обозначает, что завершение горения происходит по истечении 10 секунд.
Особенности
Для производства ss14 диодов используются прямоугольные корпусы класса SMA. Буквы SS в названии изделия обозначают следующее: первая – поверхностный (surface) монтаж, вторая – наличие барьера Шоттки. Выводы изготавливаются из латуни, обработанной лужением. На корпусе отмечается катодная сторона, при этом разные фирмы-изготовители обозначают ее по-разному (точка, полоска определенного цвета, выемка). Также некоторые компании сокращают обозначение модели на корпусе до двухзначного – S4. Компоненты обладают очень малой массой – каждая единица весит не более 0,064 граммов. Миниатюрность и особенности монтажа на плату являются выигрышными с точки зрения производственных процессов, но затрудняют проведение тестирования – для этого мультиметр приходится оснащать специальной конструкцией.
Габариты smd-детали Шоттки
Важно! На графических представлениях электросхем такой элемент может обозначаться стандартно для диодов или иметь некоторые дополнительные знаки. Принятое графическое изображение диода Шоттки для поверхностного монтажа на схемах
Принятое графическое изображение диода Шоттки для поверхностного монтажа на схемах
Название класса диодов связано с именем немецкого физика Вальтера Германа Шоттки, которому принадлежит первое описание перехода между металлической поверхностью и полупроводниковым материалом. В рассматриваемых изделиях этот переход создается через непосредственный контакт этих двух материалов. Типичная P – N реализация, задействующая явление электронно-дырочной проводимости, в модели SS14 не используется. Электроток создается собственно электронами. В разных моделях изделий Шоттки могут быть применены серебряные, золотые или платиновые проводники. Полупроводниковый компонент может быть кремниевым или изготовленным из арсенида галлия.
Преимуществами использования таких деталей являются значительное быстродействие и небольшое сопротивление при прямой установке элемента, что минимизирует снижение напряжения на нем. Это дает возможность монтировать эти диоды в устройства импульсного типа. Кроме того, рабочая переходная зона обладает малой электроемкостью, что позволяет использовать данные элементы в высокочастотных установках. Есть у диодов и слабые стороны: они обладают малой устойчивостью к ситуациям превышения наибольшего обратного напряжения, нагревание влечет за собой внезапный рост обратного электротока. Данные особенности связаны с устройством диодных компонентов.
Аналог 1N5819
Часто при работе с платами возникает вопрос, как подобрать для компонента 1n5819 аналог отечественный. Полноценных заменителей на рынке не существует, но российские производители выпускают ряд изделий, которые допускается использовать в качестве аналога. Это модели КД268-КД273, а также КД238.
Нужно помнить! Они выпускаются в несколько ином исполнении корпуса – Т0-220. В Белоруссии производят диод КДШ2105В, имеющий эксплуатационные характеристики, идентичные 1n5819.
Рассматриваемый диод отличается высоким быстродействием и меньше понижает напряжение, по сравнению со стандартными изделиями, что делает его использование выгодным в ряде ситуаций. При установке изделия нужно правильно определить полярность.
Падение напряжения на диоде Шоттки
Если же подать прямой ток на диод, то на диоде будет “оседать” напряжение. Это падение напряжения называется прямым падением напряжения на диоде. В даташитах обозначается как Vf , то есть Voltage drop.
прямое падение напряжения на диоде
Если пропустить через такой диод прямой ток, то мощность, которая будет на нем рассеиваться, будет определяться формулой:
где
P – мощность, Вт
Vf – прямое падение напряжение на диоде, В
I – сила тока через диод, А
Поэтому, одним из главных преимуществ диода Шоттки является то, что его прямое падение напряжения намного меньше, чем у простого диода. Следовательно, он будет меньше рассеивать тепло, или простым языком, меньше нагреваться.
Давайте рассмотрим один из примеров. Возьмем диод 1N4007. Его прямое падение напряжения составляет 0,83 Вольт, что типично для простого полупроводникового диода.
падение напряжение на диоде в прямом включении
В настоящий момент через него проходит сила тока, равная 0,5 А. Давайте рассчитаем его рассеиваемую мощность в данный момент. P=0,83 x 0,5 = 0,415 Вт.
Если рассмотреть этот случай через тепловизор, то можно увидеть, что его температура корпуса составила 54,4 градуса по Цельсию.
Теперь давайте проведем тот же самый эксперимент с диодом Шоттки 1N5817. Как вы видите, его прямое падение напряжения составило примерно 0,35 В.
падение напряжения на диоде Шоттки при прямом включении
При прохождении силы тока через диод Шоттки в 0,5 А, мы получим рассеиваемую мощность P=0,5 x 0,35 = 0,175 Вт. При этом тепловизор нам покажет, что температура корпуса уже будет 38,2 градуса.
Следовательно, Шоттки намного эффективнее, чем простой полупроводниковый диод в плане пропускания через себя прямого тока, так как он обладает меньшим падением напряжения, а следовательно, меньше рассеивает тепло в окружающее пространство и меньше нагревается.
Прямое падение напряжения можно также посмотреть и в даташитах. Например, прямое падение напряжения на диоде Шоттки 1N5817 можно найти из графика зависимости прямого тока от падения напряжения на диоде Шоттки
график зависимости прямого тока от напряжения
В нашем случае если следовать графо-аналитическому способу, то мы как раз получаем значение 0,35 В
Видео
Кофе капсульный Nescafe Dolce Gusto Капучино, 3 упаковки по 16 капсул
1305 ₽ Подробнее
Кофе в капсулах Nescafe Dolce Gusto Cappuccino, 8 порций (16 капсул)
435 ₽ Подробнее
Тонеры для принтеров Brother
Диод Шоттки применение
Эти электронные элементы, представленные выше, можно встретить в нашем мире практически везде: в компьютерах, стабилизаторах, бытовой технике, радиовещании, телевидении, блоках питания, солнечных батареях, транзисторах и во многих других приборах из всех сферах жизни.
Во всех случаях поднимает эффективность и работоспособность, уменьшает численность потерь динамики напряжения, восстанавливает обратное сопротивление тока, принимает на себя излучение альфа, бета и гамма- зарядов, позволяет работать достаточно много времени без пробоев, удерживает ток в напряжении электрической цепи.
Без выпаивания
Отдельно нужно рассмотреть вопрос о том, можно ли проводить тестирование мультиметром непосредственно на плате, не выпаивая из нее элемент. Здесь все зависит от сложности схемы и квалификации мастера. Смонтированное на плате изделие может звониться через обмотки трансформатора, резистивные элементы, сгоревший конденсатор или что-то еще. Поэтому получить более или менее адекватные показатели чаще всего не удается.
Но лучше все же выпаивать элемент из схемы. К тому же достаточно «повесить в воздух» только одну ножку изделия, что занимает 2-3 секунды. А после тестирования мультиметром за тот же промежуток времени диод возвращается в первоначальное положение на плате.
Предлагаемая схема служит для простого определения номинала напряжения стабилизации стабилитрона с помощью вольтметра, а также для определения его исправности.
Сейчас промышленностью выпускается невероятное количество различных электронных компонентов и зачастую при сборке радиоэлектронного изделия возникает множество затруднений по определению номинала компонента. Особенно в этом плане «отличилась» отечественная промышленность — в частности стабилитроны в стеклянном корпусе имеют, порой, очень похожую маркировку, отличить которую не представляется возможным. Хороший пример это стабилитроны КС211 и КС175 — иногда встречаются варианты маркировки, в которых оба выглядят как маленький выводной стеклянный диод с чёрной полосой. Их также можно спутать, например, со стабилитроном Д814. Так или иначе, запоминать цветовую маркировку стабилитронов не самая лучшая идея, учитывая насколько просто их можно проверить.
Для определения напряжения стабилизации понадобится простая схема:
Обычно диапазон рабочего тока маломощных стабилитронов лежит в пределах 1-10 мА, поэтому сопротивление резистора выбрано 2.2 кОм. Это оптимально для проверки маломощных стабилитронов. Для проверки мощных стабилитронов сопротивление возможно придётся уменьшить — для этого в схеме предусмотрена перемычка. Для проверки маломощных стабилитронов перемычку нужно ставить в верхнее положение, для проверки мощных — в нижнее.
Оптимальное напряжение питания — 25В.
Если стабилитрон подсоединён правильно — анодом к X1, катодом к X2, то вольтметр покажет его напряжение стабилизации, а если неправильно — какое-то очень малое напряжение около нуля. Если при одном подключении мультиметр показывает минимум напряжения, а при другом — максимальное, равное напряжению источника питания, значит испытуемый радиоэлемент либо простой диод, либо стабилитрон с напряжением стабилизации выше напряжения источника питания. Если вы уверены что это стабилитрон — нужно увеличить напряжение источника до предполагаемой величины и проверить ещё раз.
Если вольтметр показывает минимальное напряжение, либо напряжение питания при любом подключении — значит данный стабилитрон или диод неисправен.
Если напряжение стабилизации показывается при любом подключении — значит это двусторонний стабилитрон.
Аналогичным способом можно проверять исправность диодов и светодиодов, только полярность будет противоположная
Способ хорош тем, что позволяет узнать падение напряжения, что бывает очень важно. Проверяя светодиоды необходимо помнить, что некоторые светодиоды очень чувствительны к завышенному обратному напряжению, поэтому напряжение источника при их проверке желательно выставлять не выше 9В
