Diodes de commutation

Une diode de commutation est un composant à petit signal choisi pour la rapidité avec laquelle il change d'état et pour la faible quantité de charge qu'il stocke, et non pour le courant qu'il peut transporter. Haiben stocke des dispositifs de commutation, Schottky, TVS et ESD dans des boîtiers à montage en surface de SOD-882 et DFN0603-2L jusqu'à SOD-123 et DO-27, aux côtés de la ligne Weforsemi de semi-conducteurs de marque propre. Cette page explique ce que font ces composants dans les circuits de signal et comment choisir entre les familles en stock.

Ce que font les diodes de commutation dans les circuits de signal

Une diode de commutation conduit dans un sens et bloque dans l'autre, et est choisie pour que la transition entre ces deux états se produise rapidement. Les paramètres déterminants sont le temps de recouvrement inverse, la capacitance de jonction et la fuite inverse ; le courant direct est généralement modeste. En pratique, ces composants orientent des signaux de niveau logique, écrêtent des nœuds, isolent des étages, forment des portes logiques simples et protègent les entrées contre les transitoires. Le même dispositif physique est souvent appelé diode de signal lorsque l'accent est mis sur le traitement de signaux de bas niveau plutôt que sur la vitesse de commutation, c'est pourquoi cette page couvre les deux rôles sous un même titre.

Autour de la fonction de commutation se trouvent deux familles apparentées. Les diodes Schottky utilisent une jonction métal-semiconducteur, ce qui donne une tension directe plus faible et aucun stockage significatif de porteurs minoritaires, de sorte qu'elles commutent rapidement et conviennent aux fonctions d'écrêtage et de protection contre l'inversion de polarité. Les diodes TVS et ESD sont conçues pour absorber de brefs transitoires ; elles sont spécifiées par la puissance crête d'impulsion, le courant crête d'impulsion et la tension d'écrêtage plutôt que par le courant direct. Le choix entre les trois est la principale décision dans la plupart des conceptions de circuits de signal.

La gamme de commutation en stock

Le rôle de la classe 1N4148 est au centre de la gamme. Le VC1N4148WB en SOD-123 supporte IF(AV) 150 mA avec une fuite inverse de 1 uA, est un type à commutation rapide dans un boîtier plastique à montage en surface à deux broches, et une liste de plateforme le classe à Vr 75 V. Le VC1N4148WTB en SOD-523 est une diode à commutation rapide 100 V dans un boîtier à montage en surface ultra-petit à haute conductance, destinée à la commutation d'usage général. Le VC4148K en LL-34 est une diode de commutation au silicium épitaxial scellée au verre à structure planaire. Comme les variantes 1N4148 de plusieurs fabricants diffèrent par classe de tension et boîtier, la correspondance détaillée figure sur notre Référence croisée 1N4148 page.

Les dispositifs Schottky occupent les rôles à faible tension directe. Le VCDS24WZ est une Schottky à montage en surface 40 V, 2 A en SOD-123FL. Le VCRB520S-30B est une Schottky CMS à petit signal 30 V, 200 mA en SOD-523, et le VC103AWSB une Schottky de 200 mW en SOD-323 à faible tension directe et marquage S4. Le VC5819THX en SOD-523 est caractérisé pour 350 mA et 150 mW, avec une faible chute de tension directe, une construction à anneau de garde pour la protection contre les transitoires, un faible temps de recouvrement inverse et une faible capacitance inverse. Le VC520S8-30F en SOD-882 est un composant de 150 mW à faible Vf, et le VC521S6-30X en DFNWB0603-2L est une diode à barrière Schottky polyvalente de classe 100 mA avec IFSM 0.5 A.

Les composants de protection complètent le tableau : le VCTB3V32515LC et le VCTB5V0P215YW en DFN0603-2L, le VCTU7V550F3S en DFN1610-2L, le VCLT550-YW en SOD-323 et le VCTB24V0P415FSL, une diode 24 V TVS pour la protection des circuits ESD.

Fonctions des diodes de signal et choix des boîtiers

Le choix du boîtier suit généralement la fonction. Les boîtiers ultra-petits tels que SOD-882, SOD-523 et DFN0603-2L conviennent aux cartes denses où la diode se trouve à côté d'un connecteur ou d'une entrée IC et où la longueur de piste compte. Les dispositifs de protection DFN0603-2L en sont un bon exemple : le VCTB3V32515LC est bidirectionnel, fonctionne à 3.3 V, supporte une puissance crête d'impulsion de 80 W et un courant crête d'impulsion de 8 A, est conforme à la IEC 61000-4-2 à +/-30 kV en air et au contact, mesure 0.6x0.3x0.3 mm, et ajoute une très faible capacitance avec une fuite de l'ordre du nA tout en protégeant une ligne de données ou d'alimentation. Lorsque davantage d'énergie doit être absorbée, le VCTU7V550F3S en DFN1610-2L (1.6x1.0x0.5 mm) est caractérisé pour une tension de service de 7 V, une puissance crête d'impulsion de 1600 W et un courant crête d'impulsion de 80 A sur une ligne. Le VCLT550-YW en SOD-323 offre une puissance crête d'impulsion de 350 W à 8/20 us, une faible tension d'écrêtage et une finition de broche en étain mat sans plomb conforme RoHS.

SOD-123 et SOD-323 restent les choix par défaut pratiques pour la commutation et l'écrêtage généraux, tandis que les pièces en verre LL-34 servent aux assemblages traversants ou mixtes. Les chemins de courant plus élevé relèvent des redresseurs plutôt que des composants de signal : notre diodes à recouvrement rapide et la série 1N5400 à 1N5408, redresseurs 3 A en DO-27 couvrant 50 V à 1000 V sur la série, couvrent ces fonctions.

Spécification et référence croisée

Partez de la fonction du circuit, puis fixez les limites. Pour une position de commutation, confirmez la tension inverse avec marge, le courant direct à la température de fonctionnement réelle, le temps de recouvrement inverse et la capacité par rapport à la vitesse de front dans le nœud. Pour un clamp Schottky, vérifiez la tension directe au courant de travail et le courant de fuite inverse en température, car le courant de fuite augmente rapidement et peut charger un nœud à haute impédance. Pour la protection, faites correspondre la tension de maintien ou de travail au-dessus de l'excursion du signal, puis comparez la puissance de crête impulsionnelle et la tension de clampage au transitoire attendu, et confirmez le budget de capacité sur les lignes haute vitesse.

La recherche de références croisées suit le même ordre : fonction d'abord, puis classe de tension, puis boîtier, puis les paramètres secondaires. Une référence 75 V et une référence 100 V peuvent toutes deux servir un support 1N4148, mais pas dans tous les circuits. Notre Diodes CMS gamme couvre les options de montage en surface en un seul endroit, et les fiches techniques de la ligne Weforsemi indiquent les limites publiées utilisées ci-dessus afin que les achats et l'ingénierie puissent vérifier les mêmes chiffres.

Questions fréquentes

Une diode de commutation est-elle identique à une diode de signal ?

En grande partie, oui. Diode de signal est un terme de rôle décrivant les pièces à petit signal, et les mêmes dispositifs sont vendus comme diodes de commutation lorsque la vitesse est le paramètre principal. Cette page couvre les deux, et la sélection est guidée par le temps de recouvrement inverse, la capacité, le courant de fuite et la classe de tension plutôt que par l'appellation.

Puis-je remplacer un 1N4148 par l'une des pièces en stock ?

Souvent, mais vérifiez d'abord. Le VC1N4148WB et le VC1N4148WTB sont conçus pour le rôle 1N4148, mais les références publiées diffèrent en classe de tension et en boîtier, alors vérifiez la tension inverse, le courant et la capacité par rapport à votre circuit. La Référence croisée 1N4148 page contient la correspondance détaillée.

Quand choisir une Schottky plutôt qu'une diode de commutation ?

Choisissez la Schottky lorsque une faible tension directe ou un clampage rapide importe, par exemple dans le blocage de polarité inverse ou le clampage de signal. Acceptez son courant de fuite inverse plus élevé, particulièrement à température élevée, et vérifiez que la tension inverse nominale couvre votre rail avec marge.