De schottky diode is een speciale diode met bijzondere eigenschappen. Door deze buitengewone eigenschappen zou men geneigd zijn deze diode overal te gebeuiken, maar dat doet men beter niet.

Schottky diodes worden gebruikt voor het gelijkrichten van lage spanningen, van zeer lage tot zeer hoge vermogens. De diodes werken evengoed op alle frekwenties, vanaf de detfrekwentie (50Hz) tot radar en satellietfrekwenties (meerdere GHz).

Bij schottky diodes heeft men niet te maken met een PN-overgang, maar een overgang van een halfgeleider (meestal N gedopeerd) naar een metaal. Een metaal heeft in vergelijking met een halfgeleider electronen die gemakkelijk vrijkomen op de buitenste schil.

Toen de duitsers de eerste puntcontact diodes bouwden tijdens de tweede wereldoorlog (om het signaal van de geallieerde radars te kunnen detecteren) hadden ze zonder het te weten schottky diodes gebouwd. De meeste puntcontact diodes die later gebouwd werden hadden ook de eigenschappen van schottky diodes.

Een kenmerk van dergelijke diodes is dat ze veel sneller kunnen schakelen omdat er geen minderheidsdragers aanwezig zijn. In een halfgeleider heeft men doorgaans een electronenstroom (de zogenaamde meerderheidsdragers) en een gatenstroom (de minderheidsdragers). Omdat de schottky diode geen "gaten" heeft zijn er ook geen minderheidsdragers. De minderheidsdragers vertragen de werking van de diode omdat ze minder snel bewegen. Dit is trouwens ook de reden waarom NPN en PNP transistoren nooit dezelfde eigenschappen hebben.

De spanning die overwonnen moet worden om de uitputtingslaag te vernietigen en om de diode in geleiding te brengen is veel lager (bij een normale silicium diode is dat 0.6V, bij een schottky diode bijvoorbeeld 0.15V). Door gebruik te maken van andere metaallegeringen kan met diodes maken met andere voorwaartse spanningen, maar een diode met een zeer lage voorwaartse spanning heeft ook een lagere inverse spanning.

Dergelijke diodes worden gebruikt voor het detecteren van hoogfrekwente signalen (radar met frekwenties van meerdere GHz), maar ook als gelijkrichter in schakelende voeding, waarbij er met hogere schakelfrekwenties gewerkt kan worden. De verliezen kunnen dus lager zijn dankzij de lagere voorwaartse spanning en hogere schakelfrekwentie.

Afbeelding rechts: een schottky diode gebruikt in schakelende voedingen (+5V ou +3.3V).

Schottky diodes kunnen niet even zwaar belast worden als gewone diodes met dezelfde afmetingen. De diodes hebben een hogere lekstroom in gesperde richting (de lekstroom hangt af van het type diode: diodes met een zeer lage voorwaartse spanning hebben een hogere lekstroom in gesperde richting). De sperspanning is altijd lager dan 200V en is in sommige diodes slechts 30V.

Bij een klassieke diode is de lekstroom nagenoeg nul en de verliezen ontstaan door de spanningsval in voorwaartse richting (1V en meer als de diode stroom levert). Bij een schottky diode die gebruikt wordt in voedingen ontstaan de verliezen ook door de lekstroom op het ogenblik dat de diode tegengesteld gepolariseerd is. Deze verliezen lopen op met de temperatuur, waardoor men een ruime veiligheidsmarge moet inbouwen om te vermijden dat de diodes zouden beschadigd worden door de oplopende temperatuur.

De schottky diodes worden gebruikt in schakelende voedingen (hoogfrekwent) maar ze kunnen evengoed gebruikt worden in lineaire voedingen die lage spanningen moeten leveren (gelijkrichtdiodes in batterijladers).

We zien verder een schakelende voeding voor 12V waar eens chottky diode gebruikt wordt.

We hebben bovenaan twee filterelko's voor de netspanning (de gelijkrichtdiodes zijn niet zichtbaar). Op een volgende rij zien we de optocoupler, een elko voor de voeding van de schakel-IC, de schakel-IC zelf en de vermogen transistor (met koelplaatje). Dan volgt de schakeltransformator, de secundaire elko en de schottky diode.

De spanning van 12V is een limietspanning wat betreft het gebruik van schottky diodes. De verliezen in geblokkeerde richting worden groter dan de verliezen in voorwaartse richting van zodra de diode warm wordt. In deze schakeling wordt de diode reeds warm bij een lage voorwaartse stroom (combinatie van beide verliezen). De stroom bedraagt 30mA (de schaal is er een van 500mA).

In een schakelende voeding kan de omgekeerde spanning veel groter zijn dan de spanning in voorwaarste richting (op deze pagina zie je skoopbeelden op dat te bewijzen). Daardoor wordt de maximale omgekeerde spanning veel sneller bereikt. Men moet eigenlijk een schottky diode met een omgekeerde spanning van 200V gebruiken om 12V gelijk te richten. Bij schakelende voedingen met H-brug of halve H-brug kan men volspaan met diodes met een omgekeerde spanning van 50V. Deze specifieke schakelende voedingen worden in hoogwaardige apparaten gebruikt.

Maar wat is de oplossing?
Eerst moet men bepalen wanneer de schottky diode niet op zijn plaats is: namelijk als de diode warm blijft als er geen belasting aangesloten wordt. Bij een belasting stijgt de diodetemperatuur en als de belasting weggenomen wordt kan de diode niet afkoelen door de inverse stroom.

Voor lage vermogens en een spanning van 12V kan men de schottky diode vervangen door een gewone schakeldiode. Opgelet, een standaard diode type 1N540x kan niet gebruikt worden bij deze hoge frekwenties. Een normale schakeldiode heeft een lager rendement in doorlaatrichting, vandaar dat deze oplossing enkel geschikt is voor lage vermogens.

Indien men de schottky diode niet wenst te vervangen, dan kan men proberen met een kleine spoel in serie. De spoel zal de omgekeerde stroompieken beperken, waardoor de warmte-ontwikkeling wat beperkt wordt.