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数字电路中的小信号肖特基二极管

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1、介绍  


二极管广泛用于电子学中,例如电源的整流, 通信中的检测 和混合等,并且经常用于各种电路的电压调节和保护(如续流二极管,TVS 等)。由于种类繁多且用途广泛,以下是肖特基二极管在数字电路中的简单应用分析。

肖特基二极管在结构上与PN结二极管不同。它由阳极金属(由钼或铝等材料制成的阻挡层),SiO 2(电场消除材料)和N-外延层(砷材料),N型硅衬底,N +阴极制成层和阴极金属,它们 在下文中图所示。在N型基板和阳极金属之间形成肖特基势垒。当在肖特基势垒的两端施加正向偏压(阳极金属连接到电源的正极,N型衬底连接到负电极)时,肖特基势垒层变窄,并且内部电阻变小 。相反,瓦特反向偏置跨肖特基势垒施加母**,它 变得更宽和其内部电阻变大。

图1.肖特基二极管的结构
2、肖特基二极管的应用

肖特基二极管的问题在于耐压相对较低,反向泄漏电流较大。目前, 功率转换电路中使用的肖特基二极管的一般条件是耐压低于150V,平均电流低于100A,反向恢复时间在10至40ns之间。因此,肖特基二极管是用于高频和低压电路的理想器件。

1. 作为 双电源

目前,在具有主控制器的电子设计中,基本上使用了实时时钟(RTC),并且RTC需要额外的纽扣电池来支持,以避免 信息在系统关闭后丢失。甲ND同时,在系统启动之后,为了延长电池寿命,主系统经常供电。因此,RTC经常需要双电源,并且二极管具有单导电性,因此可以用于电源隔离。以小信号肖特基二极管BAT54C为例,正向压降仅为0.24v(正向电流为0.1m A ),RTC电流消耗为u A 级,这是在添加肖特基二极管之后到isolat è  电源 来保存信息的安全性。



2.作为与门

如下图所示,n个肖特基二极管构成n个输入的与门。只要A1〜An的信号输出逻辑为0,输出为逻辑0,则只有A1〜An的所有信号为输出逻辑1,Output才能输出逻辑1。即,信号A1〜An的相位和。被实现。由于数字信号中的芯片信号输入级基本上是高电阻的,因此由肖特基二极管组成的与门电路的总电流为u A 级,肖特基二极管的压降非常小。在这种情况下,平板仍然可以满足设计要求。

图2.肖特基二极管作为与门


3.作为或门

如下图所示,n个肖特基二极管形成一个n输入或门。只要在A1〜An中有一个信号输出逻辑1,输出就会输出逻辑1。只有A1〜An中的所有信号都输出逻辑0,而Output才能输出逻辑0。即,信号A1〜An的相位和。实现了。

Figutre 3.肖特基二极管作为或门


Ⅲ。必要参数
注意:由于肖特基二极管在不同的电子电路中使用的方式不同,因此在使用它们时,我们还需要考虑以下参数。

1)正向压降VF

VF是二极管正向导通时的正向压降。通过二极管的电流越大,VF越大,另外,二极管温度越高,VF越小。

2)反向饱和漏极电流IR

IR是指在反向电压施加到二极管时流过二极管的电流 。肖特基二极管具有较大的反向漏电流,因此,选择 具有较小IR的肖特基二极管。

3)额定电流IF

当二极管长时间 工作时,它会从允许的温升计算得出的平均电流值。

4)最大浪涌电流IFSM

允许流动的正向电流过大。它不是正常电流,而是一个很大的瞬时电流。

5)中号aximum峰值反向电压VRM

即使没有反向电流,只要不断增加反向电压,二极管迟早就会损坏。钍是 反向电压并不是瞬时电压,而是反复加反向电压。由于为整流器提供了交流电压,因此其最大值是指定的重要因素。和T 他最大反向峰值电压VRM指的是可被应用,以避免击穿的最大反向电压。目前,肖特基的最高VRM值为150V。

6)最大直流反向电压VR

VR是连续施加直流电压时的值。对于直流电路,最大直流反向电压对于确定允许和上限非常重要。

7)中号aximum工作频率FM

由于PN结的结电容,当工作频率超过某个值时,其单向导电性将变差。和肖特基二极管具有较高的FM值高达100 GHz的。

8)反向恢复时间Trr

当工作电压从正向电压变为反向电压时,二极管的理想工作是可以立即关断电流。实际上,这通常需要一点延迟。确定所述电流切断的量- 断延迟是反向恢复时间。尽管它直接影响二极管的开关速度,但这并不意味着该值很小。也就是说,当二极管因导通而突然反向时,反向电流会大大衰减到接近IR所需的时间。当大功率开关在高频状态下运行时,此指示灯很重要。

9)最大耗散功率P

当电流流过二极管时,它吸收热量并升高温度。实际上,外部散热条件也对P产生很大影响。具体地说,二极管两端的电压乘以流过的电流和 反向恢复损耗。

Ⅳ。实例分析
在数字电路设计中,通常需要对某些信号进行简单的相位转换或相位转换。如果直接使用诸如74系列之类的逻辑芯片,不仅布局面积大大增加,而且布线也不灵活。小信号肖特基二极管和或门的使用更加灵活且易于使用。下图显示了一个简单的双向复位电路。JTAG发电机密封荷兰国际集团 的复位信号需要以重置主,和t 他外部复位按钮也需要按下时重置主。如果JTAG复位和按钮复位直接LY  连接到主机的复位引脚,可能会损坏JTAG仿真器。例如,当按下复位按钮时,JTAG输出复位引脚将直接降低。相位和电路由肖特基二极管BAT54A形成,信号输出互不影响。下图允许主机复位,只要JTAG输出逻辑为 0  或按下按钮复位输出逻辑为 0 。



如果将其用作非栅极,则可以使用三极管。当然,三极管广泛用于电子设备中,例如数字电路中的开关设备,作为电流驱动器,电平转换器等。

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