Проблема защиты от импульсных перенапряжений (ИП) становится все более актуальной по мере миниатюризации микроэлектроники и расширения ее применения в РЗА и РЭА и других областях применения. Наряду с учетом воздействий ИП, предлагаемых стандартами ЭМС, разрядом молнии по рекомендациям МЭК 61000 следует учитывать еще более опасные воздействия воздушного ядерного взрыва и сверхширокополосного импульса (соответственно, ВЯВ и СШП). Указанные стандарты приведены в [1–5].
Специализированные УЗИП для защиты электрооборудования и электронных устройств должны обеспечивать быстродействие не более 10 нс, что совершенно недостаточно применительно к существующим средствам защиты в виде разрядников, варисторов и др.
Целью статьи является систематизация данных по применению самых быстродействующих приборов в виде диодов Шоттки [6,7] и TVS-диодов [8], которые ранее в [9–17] использовались для предыдущих публикаций.
У диодов Шоттки нет времени обратного восстановления. В обычном диоде с p-n-переходом есть область обеднения носителей заряда, поэтому электрическое поле правильной полярности в виде падения напряжения фактически переключает его из непроводящего состояния в проводящее. Если это поле убрать или подать в противоположной полярности, диод снова выключится, но диоды с p-n-переходом представляют переключатели, которые должны включаться и выключаться, и на это требуется время, которое называется временем восстановления.
Диоды Шоттки не состоят из двух полупроводниковых переходов, как p-nдиоды. Они представляют собой переход металл-полупроводник. Из-за довольно специфических квантовых эффектов переходы диодов Шоттки ведут себя как настоящие односторонние клапаны. Работа выхода представляет энергию, необходимую для «выталкивания» электрона из материала в вакуум, непосредственно прилегающий к материалу, является очень высокой для металлов, но очень низкой для полупроводников, соединенных друг с другом. По сути на границе металла и полупроводника образуется очень тонкая «вакуумная» зона обеднения, которую легко пересечь с помощью термоэлектронной эмиссии. Однако в металле работа выхода очень высокая, и для того, чтобы электроны покинули металл и попали в полупроводник, требуется слишком много энергии. В большинстве случаев электроны легко переходят из полупроводника в металл, но практически не переходят из металла в полупроводник.