الصمام الثنائي شوتكي: ما هو وما هو خاص به

El شوتكي الصمام الثنائي شيء آخر مكونات الكترونية الأكثر إثارة للاهتمام لمشاريع الإلكترونيات. نوع خاص جدًا من الصمام الثنائي يحتوي على بعض الخصائص المميزة التي تجعله فريدًا وعمليًا لتطبيقات معينة. نظرًا لسرعات التحويل العالية ، فإنه يستخدم أيضًا على نطاق واسع في الدوائر المتكاملة المنطقية TTL.

في هذا الدليل سوف تفعل تعرف ما هو الصمام الثنائي Schottky ، الذي اخترعه ، خصائصه ، تطبيقاته ، حيث يمكنك شرائه ، إلخ.

ما هو الصمام الثنائي؟

Un الصمام الثنائي أشباه الموصلات إنه مكون إلكتروني ذو طرفين يسمحان بتدوير التيار الكهربائي من خلاله ، ولكن في اتجاه واحد فقط ، مما يسد الممر إلى الآخر. هذه الخصائص تجعلها مفيدة جدًا للعديد من التطبيقات ، مثل مزودات الطاقة. يمكن استخدامه أيضًا للتحكم.

هناك أنواع مختلفة من الثنائيات، مثل:

• الانهيار الجليدي الثنائي أو TVS، والتي تجري في الاتجاه المعاكس عندما يتجاوز الجهد العكسي جهد الانهيار.
• الصمام الثنائي، قادرة على انبعاث ضوء بألوان مختلفة حسب التكوين. يحدث هذا عندما تمر حاملات الشحنات في التقاطع وتصدر فوتونات.
• نفق تأثير الصمام الثنائي أو Esaki ، يسمح بتضخيم الإشارات والعمل بسرعات عالية جدًا. يمكن استخدامها في البيئات ذات درجات الحرارة المنخفضة للغاية والمجالات المغناطيسية العالية والإشعاع العالي بسبب تركيز الشحن العالي.
• غن ديود، على غرار النفق والتي تنتج مقاومة سلبية.
• الصمام الثنائي بالليزر ، على غرار LED ، ولكن يمكن أن ينبعث منها شعاع ليزر.
• الصمام الثنائي الحراري، يمكن أن يكون بمثابة مستشعر درجة الحرارة ، حيث يختلف الجهد حسب ذلك.
• الثنائيات الضوئية، المرفقة بحاملات الشحنة الضوئية ، أي حساسة للضوء. يمكن استخدامها أيضًا كأجهزة استشعار للضوء.
• الصمام الثنائي PIN، مثل مفترق طرق عادي ، ولكن مع قسم مركزي بدون شوائب. بمعنى ، طبقة جوهرية بين P و N ، يتم استخدامها كمفاتيح عالية التردد ، أو مخففات ، أو كاشفات إشعاع مؤين.
• شوتكي الصمام الثنائي، هذا الصمام الثنائي هو الذي يهمنا في هذه المقالة ، إنه صمام ثنائي بمعدن ملامس له جهد انهيار أقل بكثير من PN.
• ثابت أو ديود مرجعي أمامي ، قادر على أن يكون مستقرًا للغاية في الجهد الأمامي.
• فاريكاب، الصمام الثنائي ذو السعة المتغيرة.

ما هو الصمام الثنائي شوتكي؟

El تم تسمية الصمام الثنائي شوتكي على اسم الفيزيائي الألماني والتر هيرمان شوتكي.، لأنه يخلق حاجز شوتكي (تقاطع معدني أو تقاطع MS) بدلاً من استخدام تقاطع أشباه الموصلات التقليدي. لهذا السبب ، ستجده في بعض الأماكن تحت اسم Schottky Barrier diode أو الصمام الثنائي الحاجز السطحي.

بفضل هذا الاتحاد ، يحتوي هذا الصمام الثنائي على انخفاض الجهد الأمامي السفلي من الصمام الثنائي PN، ويمكن استخدامه في تطبيقات التردد اللاسلكي (RF) والتبديل عالي السرعة. أيضًا ، هناك اختلاف آخر مع صمام تقاطع السيليكون PN وهو أن لديه جهد أمامي نموذجي من 0.6 إلى 0.75 فولت ، بينما يكون شوتكي واحدًا من 0.15 إلى 0.45 فولت. هذه الحاجة المنخفضة للجهد هي ما يجعلها تتبدل بشكل أسرع.

العودة إلى موضوع اتحاد مرض التصلب العصبي المتعدد، يكون المعدن عادةً من التنجستين والكروم والبلاتين والموليبدينوم وبعض مبيدات السيليكون (شائعة جدًا لأنها رخيصة الثمن ووفرة ولديها موصلية جيدة) ، أو أيضًا من الذهب ، في حين أن أشباه الموصلات عادةً ما تكون من النوع N من السيليكون المخدر ، على الرغم من وجود أنواع أخرى أيضًا مركبات أشباه الموصلات. الجانب المعدني هو الأنود ، في حين أن جانب أشباه الموصلات يتوافق مع القطب السالب.

الصمام الثنائي شوتكي يفتقر إلى طبقة النضوب، ويصنف على أنه جهاز أحادي القطب لأشباه الموصلات ، وليس ثنائي القطب مثل PNs. أيضًا ، سيكون التيار نتيجة لانجراف ناقلات الغالبية (الإلكترونات) عبر الصمام الثنائي ، وبما أنه لا توجد منطقة P ، فلا توجد ناقلات أقلية (ثقوب) ، وعندما تكون منحازة عكسية ، ستتوقف تصرفات الصمام الثنائي على الفور تقريبًا ، خنق تدفق التيار.

عملية شوتكي ديود

كما أن عملية شوتكي ديود، يمكن أن تعمل بعدة طرق اعتمادًا على الاستقطاب:

• غير مستقطب: بدون تحيز ، ينتقل تقاطع MS (كونه أشباه الموصلات من النوع N) أو إلكترونات نطاق التوصيل أو الإلكترونات الحرة من أشباه الموصلات إلى المعدن لإنشاء حالة توازن. كما تعلم ، عندما تكسب ذرة محايدة إلكترونًا تصبح أيونًا سالبًا ، وعندما تفقدها تصبح أيونًا موجبًا. سيؤدي ذلك إلى جعل ذرات المعدن أيونات سالبة وتلك الموجودة على جانب أشباه الموصلات إلى موجبة ، تعمل كمناطق استنفاد. نظرًا لأن المعدن يحتوي على العديد من الإلكترونات الحرة ، فإن العرض الذي تتحرك عليه الإلكترونات ضئيل مقارنة بالعرض داخل منطقة النوع N. سيكون الجهد هو الحاجز الذي تواجهه الإلكترونات في نطاق توصيل أشباه الموصلات عند محاولة المرور إلى الجانب المعدني (فقط عدد قليل من الإلكترونات يتدفق من S إلى M). من أجل التغلب على هذا الحاجز ، تحتاج الإلكترونات الحرة إلى طاقة أكبر من الجهد الداخلي أو لن يكون هناك تيار.
• الاستقطاب المباشر: عند توصيل الطرف الموجب لمصدر الطاقة بالطرف المعدني (الأنود) والطرف السالب بأشباه الموصلات من النوع N (الكاثود) ، يكون الصمام الثنائي شوتكي متحيزًا للأمام. هذا يولد عددًا كبيرًا من الإلكترونات الحرة في M و S ، لكن لا يمكن عبورها إلا إذا تجاوز الجهد المطبق 0.2 فولت ، للتغلب على هذا الحاجز (الجهد المتكامل). وهذا هو ، التدفقات الحالية.
• الاستقطاب العكسي: في هذه الحالة ، سيتم توصيل الطرف السالب لمصدر الطاقة بالجانب المعدني (الأنود) ، والإيجابي بأشباه الموصلات من النوع N (الكاثود). في هذه الحالة ، يزداد عرض منطقة النضوب ويتم قطع التدفق الحالي. ومع ذلك ، لا يتم قطع التيار بالكامل ، حيث يوجد تدفق تيار تسريب صغير بسبب الإلكترونات المثارة حرارياً في المعدن. في حالة زيادة جهد التحيز العكسي ، سيزداد التيار الكهربائي تدريجياً بسبب ضعف الحاجز. وإذا وصلت إلى قيمة معينة ، تحدث زيادة مفاجئة في التيار الكهربائي ، مما يؤدي إلى كسر منطقة النضوب وإتلاف الصمام الثنائي شوتكي بشكل دائم.

مزايا وعيوب الصمام الثنائي شوتكي

كالعادة مع أي جهاز أو نظام ، لديك دائمًا مزاياها وعيوبها. في حالة الصمام الثنائي Schottky هم:

مزايا شوتكي ديود

• سعة تقاطع منخفضة: في الصمام الثنائي PN ، تتكون منطقة النضوب من الشحنات المخزنة وهناك سعة. في الصمام الثنائي شوتكي ، هذه الرسوم لا تذكر.
• وقت الاسترداد العكسي السريع: الوقت الذي يستغرقه الصمام الثنائي للانتقال من ON (موصل) إلى OFF (غير موصل) ، أي سرعة التحويل. هذا مرتبط بما سبق ، لأنه لكي تنتقل من حالة إلى أخرى ، يجب تفريغ الشحنات المخزنة في منطقة النضوب أو التخلص منها ، حيث إنها منخفضة في Schottky ، وسوف تنتقل من مرحلة إلى أخرى بشكل أسرع .
• كثافة تيار عالية: نتيجة أخرى لما ورد أعلاه هي أن الجهد الصغير يكفي لإنتاج تيار كبير لأن منطقة النضوب تكاد تكون معدومة.
• انخفاض الجهد الأمامي المنخفض أو جهد الإشعال المنخفض: إنها منخفضة مقارنةً بصمام الوصل المشترك PN ، وعادةً ما تكون 0.2 فولت إلى 0.3 فولت ، بينما تكون PNs ​​عادةً حوالي 0.6 أو 0.7 فولت. وهذا يعني أن هناك حاجة إلى جهد أقل لتوليد التدفق الحالي.
• كفاءة عالية: بالنسبة لما سبق ، وهذا يعني أيضًا تبديد أقل للحرارة في الدوائر عالية الطاقة.
• مناسب للترددات العالية: كونها سريعة ، يمكنها العمل بشكل جيد في تطبيقات الترددات اللاسلكية.
• أقل ضوضاء: ينتج الصمام الثنائي شوتكي ضوضاء غير مرغوب فيها أقل من الثنائيات التقليدية.

عيوب شوتكي ديود

بالمقارنة مع الثنائيات ثنائية القطب الأخرى ، فإن الصمام الثنائي شوتكي له عيب واحد ملحوظ:

• تيار التشبع العكسي العالي: ينتج تيار تشبع عكسي أكبر من PN.

الاختلافات مع صمام تقاطع PN

لمزيد من المعلومات حول ما يمكن أن يساهم به الصمام الثنائي Schottky في مشروعك ، يمكنك رؤية الرسم البياني السابق مع منحنيات السيليكون PN وثنائيات GaAs ، ونوع Schottky لتلك أشباه الموصلات نفسها. الاختلافات أبرزها:

التطبيقات الممكنة للديود Schottky

الثنائيات شوتكي شائعة جدًا في العديد من المنتجات الإلكترونية. خصائصها الفريدة ومزاياها على الثنائيات الأخرى تعني أنها تمتلك تطبيقات متنوعة مثل:

• لدوائر التردد اللاسلكي.
• كمعدلات طاقة.
• لإمدادات الطاقة المتنوعة للغاية.
• في الأنظمة ذات الألواح الشمسية لحمايتها من الشحن العكسي للبطاريات التي ترتبط بها عادةً.
• وأكثر من ذلك بكثير ...

ولهذا ، يمكن تقديمها بشكل مستقل ، مثل المضمنة في المرحلية.

من أين تشتري هذه الثنائيات

إذا كنت بحاجة إلى ثنائيات Schottky لمشاريعك أو لبدء تجربتها وفهمها بشكل أفضل ، فيمكنك العثور عليها في العديد من متاجر الإلكترونيات المتخصصة ، وكذلك في Amazon. لديك هنا بعض التوصيات:

• حقيبة بها 300 ديود من أنواع مختلفة: مقومات وشوتكي.
• 20 ثنائيات شوتكي 15SQ045
• 20 ثنائيات شوتكي 1N5817