دیود شاتکی - ویژگی ها و اصل کار. کتاب مرجع دیودهای شاتکی نشانه‌های وارداتی. SMD Schottky Diodes Schottky Rectifier

در هنگام مونتاژ منابع تغذیه و مبدل های ولتاژ برای تقویت کننده های خودرو، اغلب در اصلاح جریان از ترانسفورماتور مشکلی ایجاد می شود. دستیابی به دیودهای پالسی قدرتمند یک مشکل کاملا جدی است، بنابراین تصمیم گرفتم مقاله ای را منتشر کنم که لیست کامل و پارامترهای دیودهای قدرتمند شاتکی را ارائه می دهد. چند وقت پیش من شخصا با رکتیفایر مبدل آمپلی فایر ماشین مشکل داشتم. مبدل بسیار قدرتمند است (500-600 وات)، فرکانس ولتاژ خروجی 60 کیلوهرتز است، هر دیود معمولی که در سطل زباله قدیمی یافت شود بلافاصله مانند یک کبریت می سوزد. تنها گزینه موجود در آن زمان KD213A داخلی بود. دیودها بسیار خوب هستند، آنها تا 10 آمپر را نگه می دارند، فرکانس کاری در 100 کیلوهرتز است، اما آنها همچنین تحت بار بسیار گرم می شوند.

در واقع، دیودهای قدرتمند را می توان تقریباً در همه افراد یافت. منبع تغذیه کامپیوتر منبع تغذیه ای است که کل کامپیوتر را تغذیه می کند. به عنوان یک قاعده، آنها با توان 200 وات تا 1 کیلو وات یا بیشتر ساخته می شوند، و از آنجایی که کامپیوتر با جریان مستقیم تغذیه می شود، به این معنی است که منبع تغذیه باید یکسوساز داشته باشد. منابع تغذیه مدرن از مجموعه های دیود شاتکی قدرتمند برای تصحیح ولتاژ استفاده می کنند - آنها دارای حداقل افت ولتاژ در طول انتقال و توانایی کار در مدارهای پالسی هستند، جایی که فرکانس کاری بسیار بالاتر از شبکه 50 هرتز است. اخیراً آنها چندین منبع تغذیه را به صورت رایگان آورده اند، که از آنجا دیودها برای این بررسی کوتاه حذف شدند. در منابع تغذیه رایانه می توانید مجموعه های دیود مختلفی پیدا کنید؛ تقریباً هیچ دیود منفردی در اینجا وجود ندارد - در یک مورد دو دیود قدرتمند وجود دارد که اغلب (تقریباً همیشه) با یک کاتد مشترک وجود دارد. در اینجا به برخی از آنها اشاره می کنیم:

D83-004 (ESAD83-004)- مونتاژ قدرتمند دیودهای شاتکی، ولتاژ معکوس 40 ولت، جریان مجاز 30 آمپر، در حالت پالس تا 250 آمپر - شاید یکی از قوی ترین دیودهایی که در منابع تغذیه رایانه یافت می شود.

STPS3045CW- دیود دوگانه شاتکی، جریان اصلاح شده 15 آمپر، ولتاژ جلو 570 میلی ولت، جریان نشتی معکوس 200uA، ولتاژ معکوس ثابت 45 ولت.

دیودهای اولیه شاتکی که در منابع تغذیه یافت می شوند

Schottky TO-220 SBL2040CT 10A x 2 =20A 40V Vf=0.6V در 10A
Schottky TO-247 S30D40 15A x 2 =30A 40V Vf=0.55V در 15A
فوق سریع TO-220 SF1004G 5A x 2 =10A 200V Vf=0.97V در 5A
فوق سریع TO-220 F16C20C 8A x 2 =16A 200V Vf=1.3V در 8A
Ultrafast SR504 5A 40V Vf=0.57
Schottky TO-247 40CPQ060 20A x 2 =40A 60V Vf=0.49V در 20A
Schottky TO-247 STPS40L45C 20A x 2 =40A 45V Vf=0.49V
فوق سریع TO-247 SBL4040PT 20A x 2 =40A 45V Vf=0.58V در 20A
Schottky TO-220 63CTQ100 30A x 2 =60A 100 Vf=0.69V در 30A
Schottky TO-220 MBR2545CT 15A x 2 =30A 45V Vf=0.65V در 15A
Schottky TO-247 S60D40 30A x 2 =60A 40-60V Vf=0.65V در 30A
Schottky TO-247 30CPQ150 15A x 2 =30A 150V Vf=1V در 15A
Schottky TO-220 MBRP3045N 15A x 2 =30A 45V Vf=0.65V در 15A
Schottky TO-220 S20C60 10A x 2 =20A 30-60V Vf=0.55V در 10A
Schottky TO-247 SBL3040PT 15A x 2 =30A 30-40V Vf=0.55V در 15A
Schottky TO-247 SBL4040PT 20A x 2 =40A 30-40V Vf=0.58V در 20A
فوق سریع TO-220 U20C20C 10A x 2 =20A 50-200V Vf=0.97V در 10A

همچنین مجموعه های دیود خانگی مدرن برای جریان بالا وجود دارد. در اینجا علائم و نمودار داخلی آنها آمده است:

نیز تولید شده است ، که می تواند به عنوان مثال در منابع تغذیه تقویت کننده های لوله و سایر تجهیزات با افزایش منبع تغذیه استفاده شود. لیست در زیر آورده شده است:

دیودهای برق شاتکی با ولتاژ بالا تا 1200 ولت

اگرچه استفاده از دیودهای شاتکی در یکسو کننده های قدرتمند ولتاژ پایین با ولتاژ خروجی چند ده ولت در فرکانس های سوئیچینگ بالا ترجیح داده می شود.

اولاً، اگر برای مدت کوتاهی از حداکثر ولتاژ معکوس تجاوز شود، دیود شاتکی به طور غیر قابل برگشتی از کار می افتد، برخلاف دیودهای سیلیکونی که به حالت خرابی معکوس می روند و به شرطی که از حداکثر توان تلف شده روی دیود تجاوز نشود، پس از افت ولتاژ، دیود به طور کامل بازیابی می شود. خواص آن

ثانیاً، دیودهای شاتکی با افزایش جریان معکوس (نسبت به دیودهای سیلیکونی معمولی) مشخص می شوند که با افزایش دمای کریستال افزایش می یابد. برای 30Q150 بالا، جریان معکوس در حداکثر ولتاژ معکوس از 0.12 میلی آمپر در +25 درجه سانتی گراد تا 6.0 میلی آمپر در +125 درجه سانتی گراد متغیر است. برای دیودهای ولتاژ پایین در بسته‌های TO-220، جریان معکوس می‌تواند از صدها میلی‌آمپر تجاوز کند (MBR4015 - تا 600 میلی آمپر در +125 درجه سانتی‌گراد). تحت شرایط اتلاف حرارت نامطلوب، بازخورد گرمای مثبت در دیود شاتکی منجر به گرمای بیش از حد فاجعه‌بار آن می‌شود.

مشخصه جریان-ولتاژ مانع شاتکی ظاهر نامتقارن مشخصی دارد. در ناحیه بایاس رو به جلو، جریان به صورت تصاعدی با افزایش ولتاژ اعمال شده افزایش می یابد. در ناحیه بایاس معکوس، جریان به ولتاژ بستگی ندارد. در هر دو مورد، با بایاس رو به جلو و معکوس، جریان در سد شاتکی به دلیل اکثر حامل های بار - الکترون ها است. به همین دلیل، دیودهای مبتنی بر مانع شاتکی، دستگاه های سریع الاثر هستند، زیرا آنها فاقد فرآیندهای نوترکیبی و انتشار هستند. عدم تقارن مشخصه جریان-ولتاژ مانع شاتکی برای سازه های مانع معمول است. وابستگی جریان به ولتاژ در چنین سازه هایی به دلیل تغییر در تعداد حامل های شرکت کننده در فرآیندهای انتقال بار است. نقش ولتاژ خارجی تغییر تعداد الکترون هایی است که از یک قسمت از ساختار مانع به قسمت دیگر عبور می کنند.

دیودهای شاتکی در منابع تغذیه

در منابع تغذیه سیستم از دیودهای شاتکی برای یکسو کردن جریان کانال های +3.3 و 5+ ولت استفاده می شود و همانطور که مشخص است جریان خروجی این کانال ها به ده ها آمپر می رسد که نیاز به جدی گرفتن را در پی دارد. مسائل مربوط به عملکرد یکسو کننده و کاهش تلفات انرژی آنها. حل این مسائل می تواند کارایی منابع تغذیه را به میزان قابل توجهی افزایش دهد و قابلیت اطمینان ترانزیستورهای قدرت را در قسمت اولیه منبع تغذیه افزایش دهد.

بنابراین، برای کاهش تلفات سوئیچینگ دینامیکی و حذف حالت اتصال کوتاه در حین سوئیچینگ، در کانال های بالاترین جریان (3.3+ و 5+ ولت)، جایی که این تلفات بیشتر است، از دیودهای شاتکی به عنوان عناصر یکسو کننده استفاده می شود. استفاده از دیودهای شاتکی در این کانال ها به دلیل ملاحظات زیر است:

· دیود شاتکی یک دستگاه تقریباً بدون اینرسی با زمان بازیابی مقاومت معکوس بسیار کوتاه است که منجر به کاهش جریان ثانویه معکوس و کاهش جریان افزایش از طریق کلکتورهای ترانزیستورهای قدرت قسمت اولیه می شود. در لحظه سوئیچ دیود این به طور قابل توجهی بار روی ترانزیستورهای قدرت را کاهش می دهد و در نتیجه قابلیت اطمینان منبع تغذیه را افزایش می دهد.

· افت ولتاژ رو به جلو در سرتاسر دیود شوکی نیز بسیار اندک است که در مقدار جریان 15-30 A افزایش قابل توجهی در کارایی ایجاد می کند.

از آنجایی که در منابع تغذیه مدرن، کانال ولتاژ +12 ولت نیز بسیار قدرتمند می شود، استفاده از دیودهای شاتکی در این کانال نیز تأثیر انرژی قابل توجهی خواهد داشت، اما استفاده از آنها در کانال +12 ولت غیر عملی است. این به این دلیل است که وقتی ولتاژ معکوس از 50 ولت تجاوز می کند (و در کانال +12 ولت ولتاژ معکوس می تواند به 60 ولت برسد)، دیودهای شاتکی شروع به تعویض ضعیف می کنند (جریان های نشتی معکوس خیلی طولانی و در عین حال قابل توجهی ایجاد می شود) که منجر به از دست دادن تمام مزایای کاربرد آنها می شود. بنابراین از دیودهای پالس سیلیکونی با سرعت بالا در کانال +12 ولت استفاده می شود. اگرچه صنعت در حال حاضر دیودهای شاتکی را با ولتاژ معکوس بالا تولید می کند، استفاده از آنها در منابع تغذیه به دلایل مختلف از جمله دلایل اقتصادی نامناسب تلقی می شود. اما استثناهایی برای هر قاعده وجود دارد، بنابراین در منابع تغذیه فردی می توانید مجموعه های دیود Schottky را در کانال های +12 ولت پیدا کنید.

در منابع تغذیه سیستم مدرن برای رایانه ها، دیودهای شاتکی معمولاً مجموعه دیودهای دو دیود (نیمه پل دیود) هستند که به وضوح تولید و فشرده بودن منابع تغذیه را افزایش می دهد و همچنین شرایط خنک کننده دیودها را بهبود می بخشد. استفاده از دیودهای جداگانه به جای مجموعه های دیود اکنون نشانگر منبع تغذیه با کیفیت پایین است.

مجموعه های دیود عمدتاً در سه نوع بسته بندی تولید می شوند:

· TO-220 (مجموعه های کم قدرت با جریان عملیاتی تا 20 A، گاهی اوقات تا 25-30 A)؛

· TO-247 (مجموعه های قوی تر با جریان عملیاتی 30 - 40 A)؛

· TO-3P (مجموعه های قدرتمند).

مشخصات الکتریکی مجموعه های دیود که بیشتر در منابع تغذیه سیستم مدرن استفاده می شود در جدول 1 ارائه شده است.

قابلیت تعویض مجموعه های دیود بر اساس ویژگی های آنها تعیین می شود. به طور طبیعی، اگر استفاده از مجموعه دیود با مشخصات دقیقاً یکسان غیرممکن باشد، بهتر است آن را با دستگاهی با مقادیر جریان و ولتاژ بالاتر جایگزین کنید. در غیر این صورت، تضمین عملکرد پایدار منبع تغذیه غیرممکن خواهد بود. مواردی وجود دارد که تولید کنندگان از مجموعه های دیود در منابع تغذیه خود با ذخیره توان قابل توجهی استفاده می کنند (اگرچه اغلب ما وضعیت معکوس را مشاهده می کنیم) و در حین تعمیر می توان دستگاهی با مقادیر جریان یا ولتاژ پایین تر نصب کرد. با این حال، با چنین جایگزینی، لازم است ویژگی های منبع تغذیه و بار آن به دقت تجزیه و تحلیل شود و تمام مسئولیت عواقب چنین اصلاحی، به طور طبیعی، بر دوش متخصصی است که تعمیر را انجام می دهد.

دیودهای شاتکی یا به طور دقیق تر دیودهای مانع شاتکی، دستگاه های نیمه هادی هستند که بر اساس تماس فلز-نیمه هادی ساخته می شوند، در حالی که دیودهای معمولی از یک اتصال نیمه هادی p-n استفاده می کنند.

دیود شاتکی نام و ظهور خود را در الکترونیک مدیون فیزیکدان و مخترع آلمانی والتر شاتکی است که در سال 1938 هنگام مطالعه اثر مانع تازه کشف شده، نظریه قبلی ارائه شده را تأیید کرد که بر اساس آن اگرچه گسیل الکترون از یک فلز توسط یک مانع پتانسیل جلوگیری می شود، اما به عنوان میدان الکتریکی خارجی اعمال شده، این مانع کاهش می یابد. والتر شاتکی این اثر را که در آن زمان اثر شاتکی نامیده شد، به افتخار این دانشمند کشف کرد.

با بررسی تماس بین یک فلز و یک نیمه هادی، می توان دریافت که اگر در نزدیکی سطح نیمه هادی، ناحیه ای خالی از حامل های اصلی وجود داشته باشد، آنگاه در ناحیه تماس این نیمه هادی با فلز در کنار نیمه هادی، منطقه ای از بار فضایی پذیرندگان و اهداکنندگان یونیزه تشکیل می شود و یک تماس مسدود کننده ایجاد می شود - همان مانع شاتکی. در چه شرایطی این مانع ایجاد می شود؟ جریان انتشار ترمیونی از سطح جسم جامد با معادله ریچاردسون تعیین می شود:

اجازه دهید شرایطی ایجاد کنیم که وقتی یک نیمه هادی، به عنوان مثال نوع n، با یک فلز تماس پیدا می کند، تابع کار ترمودینامیکی الکترون های فلز بیشتر از تابع کار ترمودینامیکی الکترون های نیمه هادی باشد. در چنین شرایطی، مطابق با معادله ریچاردسون، جریان انتشار ترمیونی از سطح نیمه هادی بیشتر از جریان انتشار گرمایی از سطح فلز خواهد بود:

در لحظه اولیه زمان، با تماس مواد نامبرده، جریان از نیمه هادی به فلز از جریان معکوس (از فلز به نیمه هادی) فراتر می رود، در نتیجه بارهای فضایی در نزدیکی شروع به تجمع می کنند. - نواحی سطحی هر دو نیمه هادی و فلز - مثبت در نیمه هادی و منفی در نیمه هادی. یک میدان الکتریکی تشکیل شده توسط این بارها در ناحیه تماس ایجاد می شود و مناطق انرژی خم می شوند.

تحت تأثیر میدان، تابع کار ترمودینامیکی برای نیمه هادی افزایش می یابد، و افزایش تا زمانی رخ می دهد که توابع کار ترمودینامیکی و جریان های انتشار ترمیونی مربوطه در رابطه با سطح در ناحیه تماس برابر شوند.

تصویر انتقال به حالت تعادل با تشکیل یک مانع پتانسیل برای یک نیمه هادی نوع p و یک فلز مشابه مثال در نظر گرفته شده با یک نیمه هادی نوع n و یک فلز است. نقش ولتاژ خارجی تنظیم ارتفاع مانع پتانسیل و شدت میدان الکتریکی در ناحیه بار فضایی نیمه هادی است.

شکل بالا نمودارهای نواری مراحل مختلف تشکیل سد شاتکی را نشان می دهد. تحت شرایط تعادلی در ناحیه تماس، جریان های انتشار ترمیونی تراز شده است و در نتیجه اثر میدان، یک مانع بالقوه ایجاد شده است که ارتفاع آن برابر است با اختلاف توابع کار ترمودینامیکی: φк = ФМе - Фп. /п.

در واقع، دیودهای قدرتمند را می توان تقریباً در همه افراد یافت. منبع تغذیه کامپیوتر منبع تغذیه ای است که کل کامپیوتر را تغذیه می کند. به عنوان یک قاعده، آنها با توان 200 وات تا 1 کیلو وات یا بیشتر ساخته می شوند، و از آنجایی که کامپیوتر از انرژی تغذیه می کند، به این معنی است که منبع تغذیه باید یکسو کننده داشته باشد. منابع تغذیه مدرن از مجموعه های دیود شاتکی قدرتمند برای تصحیح ولتاژ استفاده می کنند - آنها دارای حداقل افت ولتاژ در طول انتقال و توانایی کار در مدارهای پالسی هستند، جایی که فرکانس کاری بسیار بالاتر از شبکه 50 هرتز است. اخیراً آنها چندین منبع تغذیه را به صورت رایگان آورده اند، که از آنجا دیودها برای این بررسی کوتاه حذف شدند. در منابع تغذیه رایانه می توانید مجموعه های دیود مختلفی پیدا کنید؛ تقریباً هیچ دیود منفردی در اینجا وجود ندارد - در یک مورد دو دیود قدرتمند وجود دارد که اغلب (تقریباً همیشه) با یک کاتد مشترک وجود دارد. در اینجا به برخی از آنها اشاره می کنیم:

دیودهای اولیه شاتکی که در منابع تغذیه یافت می شوند

همچنین مجموعه های دیود خانگی مدرن برای جریان بالا وجود دارد. در اینجا علائم و نمودار داخلی آنها آمده است:

دیودهای برق شاتکی با ولتاژ بالا تا 1200 ولت

دیود شاتکی نوع دیگری از دیودهای نیمه هادی معمولی است که ویژگی متمایز آن افت ولتاژ پایین آن هنگام اتصال مستقیم است. نام خود را به افتخار فیزیکدان و مخترع آلمانی والتر شاتکی دریافت کرد. این دیودها به جای اتصال p-n از یک اتصال فلز-نیمه هادی به عنوان یک مانع بالقوه استفاده می کنند. ولتاژ معکوس مجاز دیودهای شاتکی معمولاً حدود 1200 ولت است، به عنوان مثال CSD05120 و آنالوگ های آن؛ در عمل از آنها در مدارهای ولتاژ پایین با ولتاژ معکوس تا چند ده ولت استفاده می شود.

در نمودارهای مدار، آنها تقریباً مانند یک دیود مشخص شده اند، شکل بالا را ببینید، اما با تفاوت های گرافیکی جزئی؛ علاوه بر این، دیودهای دوگانه شاتکی بسیار رایج هستند.

یک دیود دوگانه شاتکی دو عنصر مجزا است که در یک محفظه مشترک مونتاژ شده و پایانه های کاتدها یا آندهای این اجزا با هم ترکیب شده اند. بنابراین، یک دیود دوگانه، معمولا سه پایانه. در منابع تغذیه سوئیچینگ و کامپیوتر اغلب می توانید دیودهای دوگانه شاتکی را با یک کاتد مشترک مشاهده کنید.

از آنجایی که هر دو دیود در یک محفظه واحد قرار می گیرند و با استفاده از یک فرآیند تکنولوژیکی مونتاژ می شوند، پارامترهای فنی آنها تقریباً یکسان است. با چنین قرارگیری در یک مورد، در حین کار آنها در یک رژیم دمایی قرار می گیرند و این یکی از عوامل اصلی افزایش قابلیت اطمینان دستگاه به طور کلی است.

مزایای

افت ولتاژ روی دیود در صورت اتصال مستقیم فقط 0.2-0.4 ولت است، در حالی که در دیودهای سیلیکونی معمولی این پارامتر 0.6-0.7 ولت است. چنین افت ولتاژ کم در یک نیمه هادی، هنگامی که مستقیماً متصل می شود، تنها مشخصه دیودهای شاتکی با ولتاژ معکوس حداکثر ده ها ولت است، اما اگر سطح ولتاژ اعمال شده افزایش یابد، افت ولتاژ در سراسر دیود شاتکی در حال حاضر قابل مقایسه است. یک دیود سیلیکونی، که استفاده از دیودهای شاتکی را در الکترونیک مدرن به شدت محدود می کند.
از نظر تئوری، هر دیود شاتکی می تواند ظرفیت مانع کم داشته باشد. عدم وجود یک اتصال کلاسیک صریح p-n به فرد اجازه می دهد تا فرکانس کاری دستگاه را به میزان قابل توجهی افزایش دهد. این پارامتر کاربرد گسترده ای در تولید مدارهای مجتمع پیدا کرده است، جایی که دیودهای شاتکی از انتقال ترانزیستورهای مورد استفاده به عنوان عناصر منطقی عبور می کنند. در الکترونیک قدرت، پارامتر دیگری از دیودهای شاتکی مهم است، یعنی زمان بازیابی کم، استفاده از یکسو کننده های قدرت را در فرکانس های صدها کیلوهرتز و بالاتر ممکن می سازد. به عنوان مثال، مولفه رادیویی MBR4015 (15 ولت و 40 آمپر) برای اصلاح ولتاژ RF استفاده می شود و زمان بازیابی آن تنها 10 کیلو ولت بر ثانیه است.
با توجه به ویژگی های مثبت ذکر شده در بالا، یکسو کننده های ساخته شده بر روی دیودهای شاتکی با سطح تداخل کمتری با یکسو کننده های روی دیودهای استاندارد متفاوت هستند، به همین دلیل است که از آنها در منابع تغذیه ثانویه آنالوگ استفاده می شود.

موارد منفی

در صورت افزایش کوتاه مدت سطح ولتاژ معکوس مجاز، دیود شاتکی بر خلاف دیودهای سیلیکونی معمولی از کار می افتد که به سادگی وارد حالت شکست برگشت پذیر می شوند، مشروط بر اینکه اتلاف توان کریستال از مقادیر مجاز تجاوز نکند. پس از کاهش ولتاژ، دیود به طور کامل ویژگی های خود را بازیابی می کند.
دیودهای شاتکی با مقادیر بالاتر جریان های معکوس مشخص می شوند که با افزایش دمای کریستال افزایش می یابد و در صورت شرایط نامناسب عملکرد سینک حرارتی هنگام کار با جریان های بالا، منجر به شکست حرارتی جزء رادیویی می شود.

همانطور که در بالا اشاره کردم، دیودهای شاتکی به طور فعال در منابع تغذیه کامپیوتر و تنظیم کننده های ولتاژ سوئیچینگ استفاده می شود. آنها در قسمت های ولتاژ پایین و جریان بالا مدار یو پی اس کامپیوتر + 3.3 ولت و + 5.0 ولت استفاده می شوند. متداول ترین آنها دیودهای دوگانه با یک کاتد مشترک هستند. استفاده از دیودهای دوگانه است که نشانه کیفیت بالا محسوب می شود.

دیود شاتکی سوخته یکی از رایج ترین عیب هاست. یک دیود می تواند دو حالت غیر کاری داشته باشد: خرابی الکتریکی و نشت به بدن. در هر یک از این شرایط، یو پی اس به دلیل مدار محافظ داخلی مسدود می شود.

در صورت خرابی الکتریکی، تمام ولتاژهای ثانویه در منبع تغذیه وجود ندارد. در صورت نشتی، فن منبع تغذیه کامپیوتر ممکن است "انقباض" کند و ضربان های ولتاژ خروجی ممکن است در خروجی ظاهر شوند و به طور دوره ای ناپدید شوند. یعنی ماژول حفاظت به صورت دوره ای شلیک می شود، اما مسدود شدن کامل رخ نمی دهد. دیودهای شاتکی در صورتی که رادیاتوری که روی آن وصل شده اند بسیار گرم باشد یا بوی سوختگی شدیدی از آنها به مشام برسد، 100% می سوزند.

باید چند کلمه گفت که هنگام تعمیر یو پی اس پس از تعویض دیودها، به خصوص با مشکوک به نشتی به کیس، باید تمام ترانزیستورهای برق که در حالت سوئیچینگ کار می کنند زنگ بزنید. و همچنین در مورد تعویض ترانزیستورهای کلیدی، بررسی دیودها اجباری و کاملاً ضروری است.

روش آزمایش دیود شاتکی همانند دیود استاندارد استاندارد است. اما در اینجا نیز تفاوت های کوچکی وجود دارد. آزمایش دیودی از این نوع که قبلاً در مدار لحیم شده است بسیار دشوار است. بنابراین، مجموعه یا عنصر منفرد باید ابتدا برای بازرسی از مدار خارج شود. تعیین یک عنصر کاملا سوراخ شده بسیار آسان است. در تمام محدودیت های اندازه گیری مقاومت، مولتی متر یک مقاومت بی نهایت کم یا اتصال کوتاه را در هر دو جهت نشان می دهد.

بررسی با نشتی مشکوک دشوارتر است. اگر با یک مولتی متر معمولی، به عنوان مثال DT-830 در حالت "دیود" بررسی کنیم، یک قطعه قابل سرویس را مشاهده خواهیم کرد. با این حال، اگر در حالت اهم متر اندازه گیری کنید، مقاومت معکوس در حد "20 کیلو اهم" بی نهایت بزرگ است (1). اگر المان مقداری مقاومت نشان می دهد، مثلاً 5 کیلو اهم، بهتر است این دیود را مشکوک بدانید و آن را با دیودی جایگزین کنید که قطعاً کارکرد دارد. گاهی اوقات بهتر است بلافاصله دیودهای شاتکی را در اتوبوس های +3.3 ولت و + 5.0 ولت در یک یو پی اس کامپیوتر جایگزین کنید.

آنها گاهی اوقات در گیرنده های تابش آلفا و بتا (دزیمتر)، آشکارسازهای تشعشعات نوترونی، و علاوه بر این، پانل های خورشیدی در انتقال مانع شاتکی مونتاژ می شوند که برق را به فضاپیماهایی که گستره های جهان وسیع ما را شخم می زنند، تامین می کنند.

توسعه الکترونیک مستلزم استانداردهای فزاینده بالاتری از قطعات رادیویی است. برای کار در فرکانس های بالا از دیود شاتکی استفاده می شود که در پارامترهای آن نسبت به آنالوگ های سیلیکونی برتری دارد. گاهی اوقات می توانید با نام دیود مانع شاتکی مواجه شوید که در اصل به همین معنی است.

طرح
کوچک سازی
در عمل استفاده کنید

طرح

دیود شاتکی از نظر طراحی با دیودهای معمولی متفاوت است که به جای اتصال p-n از یک نیمه هادی فلزی استفاده می کند. واضح است که خواص در اینجا متفاوت است، یعنی ویژگی ها نیز باید متفاوت باشد.

در واقع، یک فلز نیمه هادی دارای پارامترهای زیر است:

جریان نشتی از اهمیت زیادی برخوردار است.
افت ولتاژ کم در محل اتصال هنگام اتصال مستقیم؛
شارژ را خیلی سریع بازیابی می کند، زیرا ارزش کمی دارد.

دیود شاتکی از موادی مانند آرسنید گالیم، سیلیکون ساخته شده است. بسیار کمتر رایج است، اما همچنین می تواند مورد استفاده قرار گیرد، ژرمانیوم است. انتخاب ماده بستگی به خواصی دارد که باید به دست آید، با این حال، در هر صورت، حداکثر ولتاژ معکوس که این نیمه هادی ها را می توان برای آن تولید کرد، بالاتر از 1200 ولت نیست - اینها بالاترین یکسو کننده های ولتاژ هستند. در عمل، آنها اغلب در ولتاژهای پایین تر استفاده می شوند - 3، 5، 10 ولت.

در نمودار مدار، دیود شاتکی به صورت زیر مشخص شده است:

اما گاهی اوقات می توانید این نام گذاری را ببینید:

این به معنای یک عنصر دوگانه است: دو دیود در یک محفظه با یک آند یا کاتد مشترک، بنابراین عنصر دارای سه پایانه است. منابع تغذیه از چنین طرح هایی با یک کاتد مشترک استفاده می کنند؛ آنها برای استفاده در مدارهای یکسو کننده راحت هستند. اغلب نمودارها علائم یک دیود معمولی را نشان می دهند، اما توضیحات نشان می دهد که این یک دیود شاتکی است، بنابراین باید مراقب باشید.

مجموعه های دیود با مانع شاتکی در سه نوع موجود هستند:

نوع 1 - با کاتد مشترک؛

نوع 2 - با یک آند مشترک.

نوع 3 - طبق طرح دو برابری.

برای صرفه جویی در قبوض برق، خوانندگان ما جعبه پس انداز برق را توصیه می کنند. پرداخت های ماهانه 30 تا 50 درصد کمتر از قبل از استفاده از ذخیره کننده خواهد بود. مولفه راکتیو را از شبکه حذف می کند و در نتیجه بار و در نتیجه مصرف جریان را کاهش می دهد. وسایل برقی برق کمتری مصرف می کنند و هزینه ها کاهش می یابد.

این اتصال به افزایش قابلیت اطمینان عنصر کمک می کند: از این گذشته ، با قرار گرفتن در یک محفظه ، رژیم دمایی یکسانی دارند ، که در صورت نیاز به یکسو کننده های قدرتمند ، به عنوان مثال 10 آمپر ، مهم است.

اما معایبی هم دارد. نکته این است که افت ولتاژ پایین (0.2-0.4 V) چنین دیودهایی در ولتاژهای پایین معمولاً 50-60 ولت ظاهر می شود. در مقادیر بالاتر، آنها مانند دیودهای معمولی رفتار می کنند. اما از نظر جریان، این مدار نتایج بسیار خوبی را نشان می دهد، زیرا اغلب لازم است - به ویژه در مدارهای قدرت و ماژول های قدرت - جریان کاری نیمه هادی ها حداقل 10 آمپر باشد.

یکی دیگر از معایب عمده: برای این دستگاه ها، جریان معکوس نمی تواند حتی برای یک لحظه تجاوز کند. آنها بلافاصله از کار می افتند، در حالی که دیودهای سیلیکونی، اگر دمای آنها بیشتر نشده باشد، خواص خود را بازیابی می کنند.

اما هنوز چیزهای مثبت بیشتری وجود دارد. دیود شاتکی علاوه بر افت ولتاژ پایین، ظرفیت خازن اتصال پایینی نیز دارد. همانطور که می دانید: ظرفیت کمتر - فرکانس بالاتر. چنین دیودی در منابع تغذیه سوئیچینگ، یکسو کننده ها و مدارهای دیگر با فرکانس چند صد کیلوهرتز کاربرد پیدا کرده است.

مشخصه جریان-ولتاژ چنین دیودی ظاهری نامتقارن دارد. هنگامی که ولتاژ رو به جلو اعمال می شود، واضح است که جریان به صورت تصاعدی افزایش می یابد و هنگامی که ولتاژ معکوس اعمال می شود، جریان به ولتاژ بستگی ندارد.

همه اینها را می توان توضیح داد اگر بدانید که اصل عملکرد این نیمه هادی بر اساس حرکت حامل های اصلی - الکترون ها است. به همین دلیل، این دستگاه ها بسیار سریع هستند: آنها فرآیندهای نوترکیبی مشخصه دستگاه هایی با اتصالات p-n ندارند. همه دستگاه‌های دارای ساختار مانع با عدم تقارن ویژگی‌های جریان-ولتاژ مشخص می‌شوند، زیرا این تعداد حامل‌های بار الکتریکی است که وابستگی جریان به ولتاژ را تعیین می‌کند.

کوچک سازی

با توسعه میکروالکترونیک، میکرو مدارهای ویژه و ریزپردازنده های تک تراشه به طور گسترده مورد استفاده قرار گرفتند. همه اینها استفاده از عناصر آویزان را منتفی نمی کند. با این حال، اگر از عناصر رادیویی با اندازه های معمولی برای این منظور استفاده شود، این ایده کل کوچک سازی را به طور کلی نفی می کند. بنابراین، عناصر قاب باز توسعه داده شد - اجزای SMD، که 10 بار یا بیشتر از قطعات معمولی کوچکتر هستند. مشخصات جریان-ولتاژ چنین قطعاتی هیچ تفاوتی با ویژگی های جریان-ولتاژ دستگاه های معمولی ندارد و ابعاد کاهش یافته آنها امکان استفاده از چنین قطعات یدکی را در ریز مونتاژهای مختلف ممکن می سازد.

قطعات SMD در اندازه های مختلفی وجود دارند. SMD سایز 1206 برای لحیم کاری دستی مناسب است سایز 3.2 در 1.6 میلی متر دارند که به شما امکان لحیم کاری را می دهد. سایر عناصر SMD مینیاتوری تر هستند و در کارخانه با تجهیزات ویژه مونتاژ می شوند و لحیم کاری آنها در خانه غیرممکن است.

اصل عملکرد یک جزء smd نیز با همتای بزرگ خود تفاوتی ندارد و اگر مثلاً مشخصه جریان-ولتاژ یک دیود را در نظر بگیریم، برای نیمه هادی ها با هر اندازه ای به همان اندازه مناسب خواهد بود. محدوده جریان از 1 تا 10 آمپر است. علامت گذاری روی کیس اغلب از یک کد دیجیتالی تشکیل شده است که رمزگشایی آن در جداول ویژه آورده شده است. آنها را می توان با استفاده از یک تستر از نظر مناسب بودن، درست مانند همتایان بزرگترشان، آزمایش کرد.

در عمل استفاده کنید

یکسو کننده های شاتکی در منابع تغذیه سوئیچینگ، تثبیت کننده های ولتاژ، یکسو کننده های سوئیچینگ استفاده می شود. بیشترین جریان - 10 آمپر یا بیشتر - ولتاژهای 3.3 و 5 ولت است. در چنین مدارهای برق ثانویه است که اغلب از دستگاه های Schottky استفاده می شود. برای تقویت مقادیر جریان، آنها را در یک مدار با یک آند یا کاتد مشترک به هم متصل می کنند. اگر هر یک از دیودهای دوگانه 10 آمپر درجه بندی شوند، حاشیه ایمنی قابل توجهی دریافت خواهید کرد.

یکی از رایج ترین خرابی های ماژول های برق سوئیچینگ، خرابی همین دیودها است. به عنوان یک قاعده، آنها یا به طور کامل از بین می روند یا نشت می کنند. در هر دو حالت، دیود معیوب باید تعویض شود، سپس ترانزیستورهای قدرت باید با مولتی متر بررسی شوند و ولتاژ تغذیه نیز اندازه گیری شود.

تست و قابلیت تعویض

یکسو کننده های شاتکی را می توان به همان روش نیمه هادی های معمولی آزمایش کرد، زیرا آنها ویژگی های مشابهی دارند. شما باید آن را در هر دو جهت با یک مولتی متر حلقه کنید - باید خود را به همان روشی که یک دیود معمولی نشان می دهد: آند-کاتد، و نباید نشتی داشته باشد. اگر حتی یک مقاومت جزئی را نشان دهد - 2-10 کیلو اهم، این قبلاً دلیلی برای سوء ظن است.

یک دیود با یک آند یا کاتد مشترک را می توان مانند دو نیمه هادی معمولی که به هم متصل شده اند آزمایش کرد. به عنوان مثال، اگر آند مشترک باشد، یک پا از سه خواهد بود. یک پروب تستر را روی آند قرار می دهیم، پایه های دیگر دیودهای مختلف هستند و یک پروب دیگر روی آنها قرار می گیرد.

آیا می توان آن را با نوع دیگری جایگزین کرد؟ در برخی موارد، دیودهای شاتکی با دیودهای ژرمانیوم معمولی جایگزین می شوند. به عنوان مثال، D305 در جریان 10 آمپر تنها 0.3 ولت افت می کند و در جریان های 2-3 آمپر معمولاً می توان آنها را بدون رادیاتور نصب کرد. اما هدف اصلی از نصب Schottky یک افت کوچک نیست، بلکه ظرفیت کم است، بنابراین جایگزینی همیشه امکان پذیر نخواهد بود.

همانطور که می بینیم، الکترونیک ثابت نمی ماند و کاربردهای بیشتر دستگاه های پرسرعت تنها افزایش می یابد و امکان توسعه سیستم های جدید و پیچیده تر را فراهم می کند.

به خانواده بزرگ دیودهای نیمه هادی که به نام دانشمندانی که این اثر غیرعادی را کشف کرده اند، نامگذاری شده است، می توانیم یکی دیگر را اضافه کنیم. این دیود شاتکی است.

فیزیکدان آلمانی، والتر شوتکا، به اصطلاح اثر مانعی را که با فناوری خاصی برای ایجاد یک انتقال فلز-نیمه هادی رخ می دهد، کشف و مطالعه کرد.

ویژگی اصلی دیود شاتکی این است که بر خلاف دیودهای معمولی مبتنی بر اتصال pn، از اتصال فلزی نیمه هادی استفاده می کند که به آن مانع شاتکی نیز می گویند. این مانع، درست مانند اتصال pn نیمه هادی، دارای خاصیت هدایت الکتریکی یک طرفه و تعدادی ویژگی متمایز است.

مواد مورد استفاده برای ساخت دیودهای مانع شاتکی عمدتاً سیلیکون (Si) و آرسنید گالیم (GaAs) و همچنین فلزاتی مانند طلا، نقره، پلاتین، پالادیوم و تنگستن هستند.

در نمودارهای مدار، یک دیود شاتکی به این صورت نشان داده شده است.

همانطور که می بینید، تصویر آن تا حدودی با تعیین یک دیود نیمه هادی معمولی متفاوت است.

علاوه بر این نامگذاری، در نمودارها می توانید تصویری از یک دیود دوگانه شاتکی (مجموعه) را نیز بیابید.

دیود دوگانه دو دیود است که در یک محفظه مشترک نصب شده اند. پایانه های کاتد یا آند آنها با هم ترکیب می شوند. بنابراین، چنین مجموعه ای، به عنوان یک قاعده، دارای سه خروجی است. منابع تغذیه سوئیچینگ معمولاً از مجموعه های کاتدی معمولی استفاده می کنند.

از آنجایی که دو دیود در یک محفظه قرار می گیرند و در یک فرآیند تکنولوژیکی ساخته می شوند، پارامترهای آنها بسیار نزدیک است. از آنجایی که آنها در یک محفظه قرار می گیرند، شرایط دمایی آنها یکسان است. این باعث افزایش قابلیت اطمینان و عمر مفید عنصر می شود.

دیودهای شاتکی دو ویژگی مثبت دارند: افت ولتاژ رو به جلو بسیار کم (0.2-0.4 ولت) در محل اتصال و عملکرد بسیار بالا.

متأسفانه، چنین افت ولتاژ کوچکی زمانی رخ می دهد که ولتاژ اعمال شده بیشتر از 50-60 ولت نباشد. با افزایش بیشتر، دیود شاتکی مانند یک دیود یکسو کننده سیلیکونی معمولی رفتار می کند. حداکثر ولتاژ معکوس برای Schottky معمولاً از 250 ولت تجاوز نمی کند، اگرچه در فروش می توانید نمونه هایی با 1.2 کیلو ولت (VS-10ETS12-M3) پیدا کنید.

بنابراین، دیود شاتکی دوگانه (یکسو کننده شاتکی) 60CPQ150طراحی شده برای حداکثر ولتاژ معکوس 150 ولت و هر یک از دیودهای مجموعه قادر به عبور 30 آمپر در اتصال مستقیم است!

شما همچنین می توانید نمونه هایی را پیدا کنید که جریان یکسویه نیم چرخه آنها حداکثر به 400A برسد! یک نمونه مدل VS-400CNQ045 است.

اغلب، در نمودارهای مدار، نمایش گرافیکی پیچیده کاتد به سادگی حذف می شود و دیود شاتکی به عنوان یک دیود معمولی نشان داده می شود. و نوع عنصر استفاده شده در مشخصات مشخص شده است.

معایب دیودهای دارای مانع شاتکی شامل این واقعیت است که حتی اگر برای مدت کوتاهی از ولتاژ معکوس فراتر رود، آنها فوراً از کار می افتند و مهمتر از همه، به طور غیر قابل برگشت. در حالی که شیرهای برق سیلیکونی، پس از توقف ولتاژ اضافی، کاملاً خود ترمیم می شوند و به کار خود ادامه می دهند. علاوه بر این، جریان معکوس دیودها بسیار به دمای محل اتصال بستگی دارد. در یک جریان معکوس زیاد، شکست حرارتی رخ می دهد.

علاوه بر سرعت بالا و در نتیجه زمان بازیابی کوتاه، ویژگی های مثبت دیودهای شاتکی شامل ظرفیت اتصال کوچک (موانع) است که به شما امکان می دهد فرکانس کاری را افزایش دهید. این به آنها اجازه می دهد تا در یکسو کننده های پالس در فرکانس های صدها کیلوهرتز استفاده شوند. بسیاری از دیودهای شاتکی کاربرد خود را در میکروالکترونیک یکپارچه پیدا می کنند. دیودهای شاتکی ساخته شده با استفاده از فناوری نانو در مدارهای مجتمع گنجانده شده اند، جایی که اتصالات ترانزیستور را برای بهبود عملکرد دور می زنند.

دیودهای شاتکی از سری 1N581x (1N5817، 1N5818، 1N5819) در تمرین رادیویی آماتور ریشه گرفته اند. همه آنها برای حداکثر جریان رو به جلو طراحی شده اند ( I F(AV)) – 1 آمپر و ولتاژ معکوس ( V RRM) از 20 تا 40 ولت. افت ولتاژ ( V F) در محل اتصال از 0.45 تا 0.55 ولت است. همانطور که قبلا ذکر شد، افت ولتاژ رو به جلو ( افت ولتاژ رو به جلو) برای دیودهای دارای مانع شاتکی بسیار کوچک است.

یکی دیگر از عناصر نسبتاً شناخته شده 1N5822 است. برای جریان رو به جلو 3 آمپر طراحی شده است و در محفظه DO-201AD قرار دارد.

همچنین بر روی تخته های مدار چاپی می توانید دیودهای سری SK12 - SK16 را برای نصب روی سطح پیدا کنید. اندازه آنها بسیار کوچک است. با وجود این، SK12-SK16 می تواند جریان رو به جلو تا 1 آمپر را در ولتاژ معکوس 20 تا 60 ولت تحمل کند. افت ولتاژ پیشرو 0.55 ولت (برای SK12، SK13، SK14) و 0.7 ولت (برای SK15، SK16) است. همچنین در عمل می توانید دیودهای سری SK32 - SK310 را پیدا کنید، به عنوان مثال، SK36که برای جریان مستقیم 3 آمپر طراحی شده است.

کاربرد دیودهای شاتکی در منابع تغذیه

دیودهای شاتکی به طور فعال در منابع تغذیه کامپیوتر و تثبیت کننده های ولتاژ سوئیچینگ استفاده می شود. در بین ولتاژهای تغذیه کم ولتاژ، بیشترین جریان (ده ها آمپر) 3.3+ ولت و 5.0+ ولت است. در این منابع تغذیه ثانویه است که از دیودهای مانع شاتکی استفاده می شود. اغلب از مجموعه های سه ترمینال با یک کاتد مشترک استفاده می شود. استفاده از مجموعه هاست که می توان آن را نشانه ای از منبع تغذیه با کیفیت و تکنولوژیکی پیشرفته دانست.

خرابی دیودهای شاتکی یکی از رایج ترین خطاها در سوئیچینگ منابع تغذیه است. می تواند دو حالت "مرده" داشته باشد: خرابی الکتریکی خالص و نشتی. اگر یکی از این شرایط وجود داشته باشد، منبع تغذیه رایانه با فعال شدن محافظت مسدود می شود. اما این می تواند به طرق مختلف اتفاق بیفتد.

در حالت اول، تمام تنش های ثانویه وجود ندارند. محافظ منبع تغذیه را مسدود کرده است. در حالت دوم، فن "انقباض" می شود و موج های ولتاژ به طور دوره ای ظاهر می شوند و سپس در خروجی منابع تغذیه ناپدید می شوند.

یعنی مدار حفاظتی به صورت دوره ای راه اندازی می شود، اما منبع تغذیه به طور کامل مسدود نشده است. دیودهای شاتکی در صورتی که رادیاتوری که روی آن نصب می شود بسیار داغ باشد تا زمانی که بوی نامطبوع ظاهر شود، تضمین می شود. و آخرین گزینه تشخیصی مربوط به نشت است: هنگامی که بار پردازنده مرکزی در حالت چندبرنامه افزایش می یابد، منبع تغذیه به طور خود به خود خاموش می شود.

باید در نظر داشت که هنگام تعمیر حرفه ای منبع تغذیه، پس از تعویض دیودهای ثانویه، به خصوص با نشتی مشکوک، باید تمام ترانزیستورهای برق را که عملکرد کلیدها را انجام می دهند بررسی کنید و بالعکس: پس از تعویض ترانزیستورهای کلید، بررسی دیودهای ثانویه یک رویه اجباری همیشه باید با این اصل هدایت شود: مشکل به تنهایی به وجود نمی آید.

بررسی دیودهای شاتکی با مولتی متر

می توانید دیود شاتکی را با استفاده از یک مولتی متر تجاری بررسی کنید. این تکنیک مانند هنگام بررسی یک دیود نیمه هادی معمولی با اتصال p-n است. اما در اینجا نیز مشکلاتی وجود دارد. آزمایش دیود نشتی به ویژه دشوار است. اول از همه، برای بررسی دقیق تر، المنت باید از مدار خارج شود. تعیین یک دیود کاملاً شکسته بسیار آسان است. در تمام محدوده های اندازه گیری مقاومت، عنصر معیوب دارای مقاومت بی نهایت کوچک، هم در اتصال رو به جلو و هم در اتصال معکوس خواهد بود. این معادل یک اتصال کوتاه است.

بررسی یک دیود مشکوک به "نشتی" دشوارتر است. اگر با یک مولتی متر DT-830 در حالت "دیود" بررسی کنیم، یک عنصر کاملاً قابل سرویس را مشاهده خواهیم کرد. می توانید مقاومت معکوس آن را با استفاده از اهم متر اندازه گیری کنید. در حد "20 کیلو اهم"، مقاومت معکوس به صورت بی نهایت بزرگ تعریف می شود. اگر دستگاه حداقل مقاومتی، مثلاً 3 کیلو اهم از خود نشان دهد، این دیود باید مشکوک در نظر گرفته شود و با دیود خوب شناخته شده جایگزین شود. جایگزینی کامل دیودهای شاتکی در گذرگاه های برق +3.3 ولت و + 5.0 ولت می تواند تضمینی 100% ارائه دهد.

دیودهای شاتکی در کجای دیگر در الکترونیک استفاده می شوند؟ آنها را می توان در دستگاه های نسبتاً عجیب و غریب مانند گیرنده های تابش آلفا و بتا، آشکارسازهای تشعشعات نوترونی، و اخیراً، پانل های خورشیدی در اتصالات مانع شاتکی مونتاژ شده است. بنابراین، آنها همچنین برق فضاپیماها را تامین می کنند.

دیود شاتکی، که اصل کار آن را امروز توضیح خواهیم داد، اختراع بسیار موفق دانشمند آلمانی والتر شاتکی است. این دستگاه به افتخار او نامگذاری شده است و شما می توانید آن را هنگام مطالعه انواع مدارهای الکتریکی پیدا کنید. برای کسانی که تازه شروع به آشنایی با الکترونیک کرده‌اند، دانستن اینکه چرا از آن استفاده می‌شود و کجا بیشتر استفاده می‌شود مفید خواهد بود.

این یک دیود نیمه هادی با حداقل افت ولتاژ در هنگام سوئیچینگ مستقیم است. این دارای دو جزء اصلی است: خود نیمه هادی و فلز.
همانطور که مشخص است، سطح مجاز ولتاژ معکوس در هر دستگاه الکترونیکی صنعتی 250 ولت است. این U در هر مدار ولتاژ پایین کاربرد عملی پیدا می کند و از جریان معکوس جریان جلوگیری می کند.

ساختار خود دستگاه ساده است و به شکل زیر است:

نیمه هادی؛
غیرفعال سازی شیشه؛
فلز؛
حلقه محافظ

هنگامی که جریان الکتریکی از مدار عبور می کند، بارهای مثبت و منفی در سراسر محیط دستگاه از جمله حلقه محافظ جمع می شوند. تجمع ذرات در عناصر دیود مختلف اتفاق می افتد. این امر ظهور میدان الکتریکی را با انتشار مقدار معینی گرما تضمین می کند.

تفاوت با سایر نیمه هادی ها

تفاوت اصلی آن با سایر نیمه هادی ها این است که مانع یک عنصر فلزی با رسانایی یک طرفه است.

چنین عناصری از تعدادی فلز با ارزش ساخته شده اند:

آرسنید گالیم؛
سیلیکون؛
طلا؛
تنگستن؛
کاربید سیلیکون؛
پالادیوم؛
پلاتین

ویژگی های نشانگر ولتاژ مورد نظر و کیفیت عملکرد دستگاه الکترونیکی به طور کلی بستگی به این دارد که کدام فلز به عنوان ماده انتخاب شود. سیلیکون اغلب به دلیل قابلیت اطمینان، دوام و توانایی کارکرد در شرایط توان بالا مورد استفاده قرار می گیرد. آرسنید گالیم همراه با آرسنیک یا ژرمانیوم نیز استفاده می شود.

مزایا و معایب

هنگام کار با دستگاه هایی که دارای دیود شاتکی هستند، باید جنبه های مثبت و منفی آنها را در نظر بگیرید. اگر آن را به عنوان یک عنصر مدار الکتریکی وصل کنید، جریان را کاملا نگه می دارد و از تلفات زیاد جلوگیری می کند.

علاوه بر این، مانع فلزی دارای حداقل ظرفیت است. این به طور قابل توجهی مقاومت در برابر سایش و طول عمر خود دیود را افزایش می دهد. افت ولتاژ هنگام استفاده از آن حداقل است و عمل بسیار سریع اتفاق می افتد - فقط باید اتصال برقرار کنید.

با این حال، درصد زیاد جریان معکوس یک نقطه ضعف آشکار است. از آنجایی که بسیاری از لوازم الکتریکی بسیار حساس هستند، اغلب مواردی وجود دارد که مقدار کمی بیش از حد نشانگر، فقط چند عدد A، می تواند برای مدت طولانی به دستگاه آسیب برساند. همچنین، اگر ولتاژ نیمه هادی را بی دقت بررسی کنید، ممکن است خود دیود نشت کند.

دامنه کاربرد

دیود شاتکی را می توان در هر باتری قرار داد.

در دستگاه باتری خورشیدی گنجانده شده است. پانل های خورشیدی که برای مدت طولانی در فضای بیرونی با موفقیت کار می کنند، دقیقاً بر اساس اتصالات مانع شاتکی مونتاژ می شوند. چنین سیستم های خورشیدی بر روی فضاپیماها (ماهواره ها و تلسکوپ هایی که در شرایط سخت فضای بدون هوا کار می کنند) نصب می شوند.

این دستگاه هنگام کار با رایانه، لوازم خانگی، رادیو و منابع تغذیه ضروری است. در صورت استفاده صحیح، دیود شاتکی عملکرد هر دستگاهی را افزایش می دهد و از اتلاف جریان جلوگیری می کند. توانایی دریافت تابش آلفا، بتا و گاما را دارد. به همین دلیل است که در شرایط فضایی ضروری است.

با استفاده از چنین دستگاهی، می توان دیودها را به صورت موازی با استفاده از آنها به عنوان یکسو کننده دوگانه متصل کرد. به این ترتیب می توانید دو منبع تغذیه موازی را با هم ترکیب کنید. یک بسته شامل دو نیمه هادی است و انتهای بارهای مثبت و منفی به یکدیگر متصل می شوند. مدارهای ساده تری نیز وجود دارد که دیودهای شاتکی بسیار کوچک هستند. این برای قطعات بسیار کوچک در الکترونیک معمول است.

دیود شاتکی یک عنصر ضروری در بسیاری از وسایل الکترونیکی است. نکته اصلی درک ویژگی های کار آن و استفاده صحیح از آن است.

دیود شاتکی یک دستگاه نیمه هادی (دیود) است که از طریق تماس فلز-نیمه هادی به دست می آید. نام خود را به افتخار فیزیکدان آلمانی والتر شاتکی دریافت کرد.

ویژگی های دیودهای شاتکی

در سال 1938، دانشمندان اساس تئوری این دستگاه های نیمه هادی را ایجاد کردند. به جای اتصال pn در چنین دیودهایی، از نیمه هادی فلزی به عنوان مانع استفاده می شود. منطقه مواد نیمه هادی توسط اکثر حامل ها متحد شده است. در نقطه تماس، یک ناحیه بار از گیرنده های یونیزه شروع به تشکیل می کند. در نتیجه، یک مانع بالقوه در ناحیه انتقال به وجود می آید که به آن مانع شاتکی می گویند. تغییر در سطح آن منجر به تغییر در مقدار جریان عبوری از دیود شاتکی می شود. ویژگی اصلی چنین دستگاه های نیمه هادی سطح پایین کاهش ولتاژ رو به جلو پس از اتصال p-n و همچنین عدم وجود سطح شارژ بازیابی معکوس در نظر گرفته می شود.

دیودهای شاتکی در محدوده دمایی منهای 65 0 تا مثبت 160 0 درجه سانتیگراد کار می کنند، مقدار ولتاژ معکوس مجاز دیودهای تولید صنعتی به 250 ولت محدود شده است. ولتاژ معکوس آن به ده ها ولت محدود می شود. دیود شاتکی به شما امکان می دهد با انتخاب فلز مورد نظر، مقدار مورد نیاز مانع پتانسیل را بدست آورید. سطح به اندازه کافی کم نویز فرکانس بالا امکان استفاده از چنین دیودهایی را در منابع تغذیه سوئیچینگ، در تجهیزات دیجیتال، به عنوان گیرنده تشعشع، تعدیل کننده نور و در بلوک های ترانسفورماتور تجهیزات آنالوگ فراهم می کند. آنها کاربرد گسترده ای در طراحی پنل های خورشیدی پیدا کرده اند. اصل مانع شاتکی در طراحی و ساخت دیودهای مایکروویو با سرعت بالا استفاده می شود. دیود شاتکی در محفظه های شیشه ای، پلاستیکی و فلزی ساخته شده است. این دستگاه ها در محفظه های SMD نیز موجود هستند.

مزایا و معایب

مزیت آنها، بر خلاف دیودهای سیلیکونی، افت ولتاژ نسبتا کم (تا 0.2-0.4 ولت) است. چنین مقدار افت کم منحصراً برای دیودهای شاتکی است. مانع Schottky همچنین دارای ظرفیت الکتریکی کمتری از اتصال است که باعث می شود فرکانس کاری دستگاه به میزان قابل توجهی افزایش یابد. این دستگاه ها همچنین با کاهش سطح تداخل مشخص می شوند. دیود شاتکی همچنین دارای معایبی است. نکته اصلی حساسیت بالا به نوسانات کوتاه مدت جریان و ولتاژ معکوس است که منجر به اتصال کوتاه و سوختن دیود می شود. همچنین دیودهای این نوع با افزایش مقدار جریان معکوس با افزایش دمای کریستال مشخص می شوند.

بر اساس توان، این دستگاه های نیمه هادی را می توان به سه گروه تقسیم کرد: کم مصرف (جریان عبوری آنها از 3-5 آمپر تجاوز نمی کند)، متوسط (تا 10 آمپر) و پرقدرت (جریان به 60 آمپر می رسد). دیودهای شاتکی قدرتمند برای کار در دستگاه هایی که برای اصلاح جریان متناوب استفاده می شوند استفاده می شود. آنها عبور جریان مستقیم به ده ها آمپر را فراهم می کنند. در این مورد، افت ولتاژ در سراسر دیود تنها 0.5-1 ولت است. مقدار مجاز ولتاژ معکوس در دیودهای شاتکی 200-500 ولت است.