El דיודת שוטטקי הוא עוד אחד של רכיבים אלקטרוניים המעניין ביותר עבור פרויקטי אלקטרוניקה. סוג מאוד מסוים של דיודה שיש לו כמה מוזרויות שהופכות אותה לייחודית ומעשית עבור יישומים מסוימים. בהתחשב במהירויות המיתוג הגבוהות שלו, הוא נמצא בשימוש נרחב גם בטכנולוגיות TTL לוגיות.
במדריך זה תרצו לדעת מה זה דיודה שוטקי, מי המציא אותה, תכונותיה, היישומים, היכן ניתן לקנות אותה וכו'.
מהי דיודה?
Un דיודה מוליכים למחצה זהו רכיב אלקטרוני בעל 2 מסופים המאפשר זרימת זרם חשמלי דרכו, אך רק בכיוון אחד, חוסם את המעבר לכיוון השני. מאפיינים אלה הופכים אותם לשימושיים מאוד עבור יישומים שונים, כגון ספקי כוח. זה יכול לשמש גם לשליטה.
שם סוגים שונים של דיודות, כגון:
- דיודת מפולת או TVS, שמוליכים בכיוון ההפוך כאשר המתח ההפוך חורג ממתח הפריצה.
- דיודה לד, מסוגל לפלוט אור בצבעים שונים בהתאם להרכב. זה קורה כאשר נושאי מטען עוברים את הצומת ופולטים פוטונים.
- דיודת אפקט מנהרה או אסאקי, המאפשר להגביר אותות ולפעול במהירויות גבוהות מאוד. ניתן להשתמש בהם בסביבות עם טמפרטורות נמוכות מאוד, שדות מגנטיים גבוהים וקרינה גבוהה עקב ריכוז מטען גבוה.
- דיודה גאן, בדומה לאלו של מנהרה ואשר מייצרים התנגדות שלילית.
- דיודת לייזר, דומה ל-LED, אך יכול לפלוט קרן לייזר.
- דיודה תרמית, יכול לשמש כחיישן טמפרטורה, שכן בהתאם לכך, המתח משתנה.
- פוטודיודות, מחוברים לנושאי מטען אופטיים, כלומר, רגישים לאור. הם יכולים לשמש גם כחיישני אור.
- דיודת PIN, הוא כמו צומת רגיל, אבל עם קטע מרכזי ללא דופנט. כלומר, שכבה מהותית בין P ל-N. הם משמשים כמתגים בתדר גבוה, כמחלישים או כגלאי קרינה מייננת.
- דיודת שוטקי, דיודה זו היא זו שמעניינת אותנו עבור מאמר זה, זוהי דיודה מתכת מגע בעלת מתח פירוק נמוך בהרבה מה-PN.
- סטביסטר או דיודה הפניה קדימה, המסוגלת להיות יציבה במיוחד במתח קדימה.
- varicap, דיודת קיבול משתנה.
מהי דיודת שוטקי?
El דיודת שוטקי נקראה על שם הפיזיקאי הגרמני וולטר הרמן שוטקי., שכן הוא יוצר מחסום Schottky (מתכת-מוליכים למחצה או צומת MS) במקום להשתמש בצומת מוליכים למחצה קונבנציונלי. מסיבה זו, במקומות מסוימים תמצאו אותה תחת השם Schottky barrier diode או דיודת מחסום משטחית.
הודות לאיחוד הזה, לדיודה הזו יש א מפל מתח קדימה נמוך יותר מדיודת PN, וניתן להשתמש בו ביישומי מיתוג בתדר רדיו (RF) ובמהירות גבוהה. כמו כן, הבדל נוסף עם דיודת צומת סיליקון PN הוא שיש לה מתח קדימה טיפוסי של 0.6 עד 0.75 וולט, בעוד שלשקוטקי הוא 0.15 עד 0.45 וולט. הצורך הנמוך הזה במתח הוא מה שגורם להם לעבור מהר יותר.
חוזרים לנושא של איגוד MS, המתכת היא בדרך כלל טונגסטן, כרום, פלטינה, מוליבדן, כמה סיליקידים (שכיחים מאוד בגלל שהם זולים, שופעים ובעלי מוליכות טובה), או גם זהב, בעוד המוליך למחצה הוא בדרך כלל סיליקון מסומם מסוג N, אם כי יש גם אחרים מרכיבים מוליכים למחצה. הצד המתכתי הוא האנודה, בעוד שצד המוליך למחצה מתאים לקתודה.
דיודת שוטקי חסר שכבת דלדול, והוא מסווג כהתקן מוליך למחצה חד קוטבי, ולא דו קוטבי כמו PNs. כמו כן, הזרם יהיה תוצאה של סחיפה של נושאי רוב (אלקטרונים) דרך הדיודה, ומכיוון שאין אזור P, אין נושאי מיעוט (חורים), וכאשר מוטה לאחור, מוליכות הדיודה תיעצר כמעט באופן מיידי, מצערת את זרימת הזרם.
פעולת דיודה שוטקי
באשר ל פעולת דיודה שוטקי, יכול לפעול בכמה דרכים בהתאם לקיטוב:
- לא מקוטב: ללא הטיה, צומת MS (בהיותו המוליך למחצה מסוג N), האלקטרונים של פס ההולכה או האלקטרונים החופשיים נעים מהמוליך למחצה למתכת כדי ליצור מצב שיווי משקל. כידוע, כאשר אטום ניטרלי צובר אלקטרון הוא הופך ליון שלילי, וכאשר הוא מאבד אותו הוא הופך ליון חיובי. זה יגרום לאטומי המתכת להפוך ליונים שליליים ולאלה בצד המוליכים למחצה לחיוביים, שיפעלו כאזורי דלדול. מכיוון שלמתכת יש הרבה אלקטרונים חופשיים, הרוחב דרכו נעים האלקטרונים זניח בהשוואה לרוחב בתוך אזור מסוג N. כתוצאה מכך הפוטנציאל המובנה (מתח) נמצא בעיקר באזור N. מובנה מתח יהיה המחסום שבו נתקלים אלקטרונים ברצועת ההולכה של המוליך למחצה כאשר מנסים לעבור לצד המתכת (רק מספר קטן של אלקטרונים זורם מ-S ל-M). על מנת להתגבר על המחסום הזה, האלקטרונים החופשיים צריכים אנרגיה גדולה מהמתח המובנה או שלא יהיה זרם.
- קיטוב ישיר: כאשר המסוף החיובי של מקור הכוח מחובר למסוף המתכת (אנודה) והמסוף השלילי למוליך למחצה מסוג N (קתודה), דיודת Schottky מוטה קדימה. זה מייצר מספר רב של אלקטרונים חופשיים ב-M וב-S, אבל הם לא יכולים לחצות אלא אם המתח המופעל עולה על 0.2V, כדי להתגבר על המחסום הזה (מתח משולב). כלומר, הזרם זורם.
- קיטוב הפוך: במקרה זה, המסוף השלילי של ספק הכוח יחובר לצד המתכת (אנודה), והחיובי למוליך למחצה מסוג N (קתודה). במקרה זה, רוחב אזור הדלדול גדל וזרימת הזרם מנותקת. עם זאת, לא כל הזרם מנותק, מכיוון שיש זרימת זרם דליפה קטנה עקב אלקטרונים נרגשים תרמית במתכת. אם מתח ההטיה ההפוכה גדל, הזרם החשמלי יגדל בהדרגה עקב היחלשות המחסום. ואם הוא מגיע לערך מסוים, מתרחשת עלייה פתאומית בזרם החשמלי, שוברת את אזור הדלדול ופוגעת בדיודה שוטקי לצמיתות.
יתרונות וחסרונות של דיודת שוטקי
כרגיל בכל מכשיר או מערכת, תמיד יש לך היתרונות והחסרונות שלו. במקרה של דיודה שוטקי הם:
יתרונות דיודה שוטקי
- קיבול צומת נמוך: בדיודה PN אזור הדלדול נוצר על ידי מטענים מאוחסנים ויש קיבול. בדיודה שוטקי המטענים הללו זניחים.
- זמן התאוששות הפוך מהיר: הוא הזמן שלוקח לדיודה לעבור מ-ON (מוליך) ל-OFF (לא מוליך), כלומר, מהירות המיתוג. זה קשור לאמור לעיל, שכן על מנת שהוא יעבור ממצב אחד לאחר, יש לפרוק או לסלק את המטענים המאוחסנים באזור הדלדול, מכיוון שהם נמוכים בשוטקי, הם יעברו משלב אחד לאחר מהר יותר. .
- צפיפות זרם גבוהה: תוצאה נוספת של האמור לעיל היא שמספיק מתח קטן כדי לייצר זרם גדול מכיוון שאזור הדלדול כמעט זניח.
- מפל מתח נמוך קדימה או מתח הצתה נמוך: הוא נמוך בהשוואה לדיודה הנפוצה של צומת PN, הוא בדרך כלל 0.2v עד 0.3v, בעוד PNs הם בדרך כלל סביב 0.6 או 0.7v. כלומר, יש צורך בפחות מתח כדי ליצור זרימת זרם.
- יעילות גבוהה: ביחס לאמור לעיל, וזה גם מרמז על פחות פיזור חום במעגלי הספק גבוה.
- מתאים לתדרים גבוהים: בהיותם מהירים, הם יכולים לעבוד היטב ביישומי RF.
- פחות רעש: דיודת שוטקי מפיקה פחות רעש לא רצוי מאשר דיודות רגילות.
חסרונות דיודה שוטקי
בהשוואה לדיודות דו-קוטביות אחרות, לדיודה שוטקי יש רק חיסרון בולט אחד:
- זרם רוויה הפוך גבוה: מייצר זרם רוויה הפוך גדול מ-PN.
הבדלים עם דיודת צומת PN
למידע נוסף על מה שדיודה שוטקי יכולה לתרום לפרויקט שלך, תוכל לראות את הגרף הקודם עם העקומות של דיודות סיליקון PN ו-GaAs, ואת סוג שוטקי עבור אותם מוליכים למחצה. ההבדלים הבולטים ביותר הם:
| דיודת שוטקי | דיודה צומת PN |
| צומת מתכת-מוליכים למחצה מסוג N | צומת מוליכים למחצה PN. |
| נפילת מתח נמוכה קדימה. | נפילת מתח גבוהה קדימה. |
| אובדן התאוששות הפוך וזמן התאוששות נמוך. | אובדן התאוששות הפוך גבוה וזמן התאוששות הפוך. |
| זה חד קוטבי. | הוא דו-קוטבי. |
| הזרם מופק אך ורק על ידי תנועת אלקטרונים. | זרם מיוצר על ידי תנועה של חורים ואלקטרונים. |
| מהירות החלפה. | מעבר איטי. |
יישומים אפשריים של דיודת שוטקי
דיודות שוטקי נפוצות מאוד במוצרים אלקטרוניים רבים. המאפיינים והיתרונות הייחודיים שלהם על פני דיודות אחרות אומר שיש להם יישומים מגוונים כמו:
- עבור מעגלי RF.
- כמיישרים כוח.
- עבור ספקי כוח מגוונים מאוד.
- במערכות עם פאנלים סולאריים כדי להגן עליהם מפני טעינה הפוכה של הסוללות אליהן הן מחוברות בדרך כלל.
- והרבה יותר ...
ובשביל זה, הם יכולים להיות מוצגים הן באופן עצמאי, כמו מוטבע ב-ICs.
איפה אפשר לקנות דיודות אלו
אם אתה צריך דיודות שוטקי לפרויקטים שלך או כדי להתחיל להתנסות בהן ולהבין אותן טוב יותר, תוכל למצוא אותן בחנויות אלקטרוניקה מיוחדות שונות, כמו גם באמזון. כאן יש לך כמה המלצות: