Schottkyho dióda, alebo kremíková? Rozdiel je v úbytku napätia

Schottkyho dióda prepúšťa prúd len jedným smerom ako každá dióda, no pri vedení na nej zostane približne polovičné napätie oproti bežnej kremíkovej dióde a zapína aj vypína takmer okamžite. Za tieto výhody platí väčším zvodovým prúdom a spravidla nižším dovoleným záverným napätím. Preto ju nájdete v nabíjačkách, LED zdrojoch či solárnych lampách na záhrade, ale v sieťovom usmerňovači pri zásuvke skôr nie.

Kov namiesto PN prechodu

Obyčajná dióda vzniká spojením dvoch rôzne dotovaných vrstiev kremíka. Schottkyho dióda má namiesto jednej z nich kovovú vrstvu priamo na polovodiči. Na rozhraní kovu a polovodiča vznikne bariéra, ktorá sa prekonáva ľahšie než klasický PN prechod.

Prúd v nej vedú takmer výlučne majoritné nosiče náboja. Pri vypnutí sa preto nemusí „vyprázdňovať“ nahromadený náboj, ktorý obyčajnú diódu na zlomok času necháva vodivú aj v nesprávnom smere. Tento jav sa volá zotavovací čas a pri vysokých frekvenciách spôsobuje straty aj rušenie.

Porovnanie v číslach

Hodnoty v tabuľke sú orientačné rozsahy pre bežné súčiastky. Konkrétny typ sa môže líšiť, preto rozhoduje jeho katalógový list.

Parameter	Schottkyho dióda	Kremíková usmerňovacia	Rýchla kremíková
Úbytok napätia v priepustnom smere	asi 0,15 až 0,5 V	asi 0,6 až 1 V	asi 0,8 až 1,3 V
Rýchlosť vypnutia	prakticky bez zotavenia	pomalá	rýchla
Zvodový prúd v závere	vyšší, rastie s teplotou	veľmi nízky	nízky
Bežné záverné napätie	desiatky až okolo 200 V	až stovky voltov a viac	stovky voltov
Typické použitie	spínané zdroje, nízke napätia	sieťové usmerňovače	spínané zdroje s vyšším napätím

Výnimkou sú Schottkyho diódy z karbidu kremíka. Zvládnu stovky voltov a používajú sa vo výkonovej elektronike, napríklad v meničoch fotovoltických elektrární.

Kde Schottkyho dióda vyhrá

Najviac sa prejaví pri nízkom napätí. Ilustračný výpočet: zariadenie napájané z 5 V portu USB stratí na kremíkovej dióde s úbytkom 0,7 V asi 14 % napätia, na Schottkyho dióde s úbytkom 0,3 V len asi 6 %. Pri batériovom napájaní to znamená dlhší chod a menej tepla.

Druhou silnou stránkou je rýchlosť. Spínané zdroje v adaptéroch a LED driveroch pracujú na desiatkach až stovkách kilohertzov, kde by pomalá dióda zbytočne hriala.

Ďalej ju uvidíte ako ochranu proti prepólovaniu, v solárnych lampách, kde bráni vybitiu akumulátora cez panel v noci, alebo ako obtokovú diódu v solárnom paneli. Tam umožní prúdu obísť zatienený článok.

Obyčajná dióda má stále svoje miesto

Pri usmerňovaní sieťového napätia 230 V potrebujete súčiastku s dostatočnou rezervou v závernom napätí. Klasická kremíková dióda ju poskytne lacno a spoľahlivo a jej pomalosť pri 50 Hz neprekáža.

Opatrnosť treba aj v teple. Zvodový prúd Schottkyho diódy s teplotou prudko rastie, takže v uzavretej krabičke pri horúcom zdroji môže začať sama hriať ešte viac. Pri obvodoch, ktoré mesiace čakajú v pohotovostnom režime na batériu, zasa aj malý zvod postupne vyčerpá kapacitu.

Čo čítať v katalógovom liste

Pri výbere náhrady alebo novej súčiastky sa pozrite na štyri údaje. Maximálne opakovateľné záverné napätie by malo mať voči napätiu v obvode rezervu aspoň niekoľko desiatok percent. Stredný priepustný prúd musí pokryť skutočný odber vrátane špičiek. Úbytok napätia porovnávajte pri rovnakom prúde, lebo s prúdom rastie. A zvodový prúd si overte pri vyššej teplote, nie iba pri 25 °C.

Nezabudnite na puzdro. Výkonová dióda v malom puzdre pre povrchovú montáž potrebuje medenú plochu na doske, ktorá odvedie teplo.

Časté otázky

Môžem bežnú diódu nahradiť Schottkyho diódou?

Často áno, ak má Schottkyho dióda dostatočné záverné napätie aj prúd a obvod neprekáža vyšší zvod. Opačná výmena je rizikovejšia: v spínanom zdroji pomalá dióda rýchlo zohreje a zdroj môže prestať fungovať.

Ako spoznám, ktorý vývod je katóda?

Katódu označuje prúžok na tele súčiastky, rovnako ako pri iných diódach. Ak prúžok chýba alebo je nečitateľný, overte orientáciu multimetrom v režime merania diód, ktorý ukáže úbytok len v priepustnom smere.

Prečo má multimeter pri Schottkyho dióde nižšiu hodnotu?

Pretože jej bariéra je nižšia. Kým kremíková dióda ukáže zhruba 0,5 až 0,7 V, Schottkyho typ často 0,15 až 0,35 V. Táto hodnota sama osebe nehovorí, či je súčiastka v poriadku, preto merajte oba smery.

Zdroje

• Úrad pre normalizáciu, metrológiu a skúšobníctvo SR
• Katalógové listy výrobcov polovodičových súčiastok