Schottky diode - ลักษณะพารามิเตอร์และการใช้งาน

ไดโอดเป็นหนึ่งในส่วนประกอบพื้นฐานที่นิยมใช้ในการออกแบบวงจรอิเล็กทรอนิกส์โดยทั่วไปสามารถพบได้ในวงจรเรียงกระแสปัตตาเลี่ยนแคลมป์เกอร์และวงจรอื่น ๆ ที่ใช้กันทั่วไป เป็นอุปกรณ์เซมิคอนดักเตอร์สองขั้วที่อนุญาตให้กระแสไฟฟ้าไหลไปในทิศทางเดียวเท่านั้นที่เป็นรูปแอโนดเป็นแคโทด (+ ถึง -) และบล็อกการไหลของกระแสในทิศทางย้อนกลับเช่นแคโทดไปยังแอโนด เหตุผลเบื้องหลังมันมีประมาณ. ความต้านทานเป็นศูนย์ในทิศทางไปข้างหน้าในขณะที่ความต้านทานไม่มีที่สิ้นสุดในทิศทางย้อนกลับ ไดโอดมีหลายประเภทแต่ละประเภทมีคุณสมบัติและการใช้งานเฉพาะ เราได้เรียนรู้เกี่ยวกับซีเนอร์ไดโอดและการทำงานของมันไปแล้วในบทความนี้เราจะเรียนรู้เกี่ยวกับไดโอดประเภทอื่นที่น่าสนใจที่เรียกว่าSchottky Diodeและวิธีการใช้งานในการออกแบบวงจรของเรา

Schottky diode (ตั้งชื่อตามนักฟิสิกส์ชาวเยอรมัน Walter H. Schottky) เป็นไดโอดเซมิคอนดักเตอร์ประเภทอื่น แต่แทนที่จะมีจุดเชื่อมต่อ PN Schottky diode มีจุดเชื่อมต่อโลหะ - เซมิคอนดักเตอร์ซึ่งจะช่วยลดความจุและเพิ่มความเร็วในการเปลี่ยน Schottky diode และสิ่งนี้ ทำให้แตกต่างจากไดโอดอื่น ๆ กีไดโอดยังมีชื่ออื่น ๆ เช่นไดโอดผิวอุปสรรค Schottky อุปสรรคไดโอดให้บริการร้อนหรือไดโอดร้อนอิเล็กตรอน

สัญลักษณ์ Schottky Diode

สัญลักษณ์ของไดโอด Schottky ขึ้นอยู่กับสัญลักษณ์ไดโอดทั่วไป แต่แทนที่จะมีเส้นตรงจะมีโครงสร้างคล้าย S ที่ปลายด้านลบของไดโอดดังที่แสดงด้านล่าง สัญลักษณ์แผนผังนี้สามารถใช้เพื่อแยกความแตกต่างของไดโอด Schottky จากไดโอดอื่น ๆ ได้อย่างง่ายดายเมื่ออ่านแผนภาพวงจร ตลอดบทความเราจะเปรียบเทียบ Schottky diode กับไดโอดปกติเพื่อความเข้าใจที่ดีขึ้น

แม้โดยลักษณะทางกายภาพของส่วนประกอบไดโอด Schottky จะมีลักษณะคล้ายกับไดโอดทั่วไปและในบางครั้งก็ยากที่จะบอกความแตกต่างโดยไม่ต้องอ่านหมายเลขชิ้นส่วน แต่ส่วนใหญ่แล้วไดโอด Schottky จะดูใหญ่กว่าไดโอดทั่วไปเล็กน้อย แต่ก็ไม่จำเป็นต้องเป็นเช่นนั้นเสมอไป ภาพพินออกของไดโอด Schottkyแสดงไว้ด้านล่าง

อะไรทำให้ Schottky Diode พิเศษ?

ตามที่กล่าวไว้ก่อนหน้านี้มีลักษณะ Schottky Diode และดำเนินการคล้ายกับไดโอดทั่วไป แต่ลักษณะเฉพาะของกีไดโอดเป็นของแรงดันที่ต่ำมากและความเร็วในการเปลี่ยนสูงเพื่อให้เข้าใจสิ่งนี้ได้ดีขึ้นให้เชื่อมต่อไดโอด Schottky และไดโอดทั่วไปกับวงจรที่เหมือนกันและตรวจสอบว่ามันทำงานอย่างไร

ในภาพด้านบนเรามีสองวงจรหนึ่งสำหรับไดโอด Schottky และอื่น ๆ ของไดโอด PN-junction ทั่วไป วงจรเหล่านี้จะใช้เพื่อแยกความแตกต่างของแรงดันไฟฟ้าที่ลดลงในไดโอดทั้งสอง วงจรทางซ้ายจึงเป็นของไดโอด Schottky และวงจรทางขวาสำหรับไดโอด PN-junction ทั่วไป ไดโอดทั้งสองขับเคลื่อนด้วย 5V เมื่อกระแสถูกส่งผ่านจากไดโอดทั้งสองไดโอดSchottky จะมีแรงดันไฟฟ้าลดลง 0.3 โวลต์และปล่อยให้ 4.7 โวลต์สำหรับโหลดในทางกลับกันไดโอด PN-junction ทั่วไปมีแรงดันตก 0.7 โวลต์และปล่อย 4.3 โวลต์สำหรับโหลด ไดโอด Schottky จึงมีแรงดันตกต่ำกว่าไดโอด PN-junctionทั่วไป ยกเว้นแรงดันตก Schottky diode ยังมีข้อดีอื่น ๆ ในไดโอด PN-junction ทั่วไปเช่น Schottky diode มีอัตราการเปลี่ยนที่เร็วขึ้นเสียงรบกวนน้อยลงและประสิทธิภาพที่ดีกว่าไดโอด PN-junction ทั่วไป

ข้อเสียของ Schottky diode

หากไดโอด Schottky มีแรงดันไฟฟ้าตกต่ำมากและความเร็วในการเปลี่ยนสูงให้ประสิทธิภาพที่ดีขึ้นทำไมเราถึงต้องการไดโอด PN Junction ทั่วไป ทำไมเราไม่ใช้ Schottky diode สำหรับการออกแบบวงจรทั้งหมด?

ในขณะที่มันเป็นความจริงไดโอด Schottky นั้นดีกว่าไดโอดทางแยก PN และค่อยๆเป็นที่ต้องการมากกว่าไดโอดทางแยก PN ความพ่ายแพ้ที่สำคัญสองประการสำหรับไดโอด Schottky คือแรงดันไฟฟ้าย้อนกลับต่ำและกระแสรั่วไหลย้อนกลับสูงเมื่อเทียบกับไดโอดทั่วไป ทำให้ไม่เหมาะสำหรับการใช้งานสวิตช์ไฟฟ้าแรงสูง ไดโอด Schottky ยังมีราคาแพงกว่าไดโอดเรียงกระแสทั่วไป

Schottky Diode กับ Rectifier Diode

การเปรียบเทียบสั้น ๆ ระหว่าง PN- diode และ Schottky diode แสดงไว้ในตารางด้านล่าง:

PN- ไดโอดทางแยก	ชอตกี้ไดโอด
PN-junction diode เป็นอุปกรณ์สองขั้วหมายความว่าการนำกระแสเกิดขึ้นเนื่องจากผู้ให้บริการประจุไฟฟ้าส่วนน้อยและส่วนใหญ่	ซึ่งแตกต่างจาก PN- ไดโอดทางแยก Schottky ไดโอดเป็นอุปกรณ์เดียวหมายความว่าการนำกระแสเกิดขึ้นเนื่องจากผู้ให้บริการชาร์จส่วนใหญ่เท่านั้น
PN- ไดโอดทางแยกมีทางแยกเซมิคอนดักเตอร์ - เซมิคอนดักเตอร์	ในขณะที่ไดโอด Schottky มีจุดเชื่อมต่อโลหะ - เซมิคอนดักเตอร์
PN- ไดโอดทางแยกมีแรงดันไฟฟ้าตกมาก	ไดโอด Schottky มีแรงดันไฟฟ้าตกเล็กน้อย
สูงต่อการสูญเสียของรัฐ	การสูญเสียสถานะต่ำ
ความเร็วในการเปลี่ยนช้า	ความเร็วในการเปลี่ยนที่รวดเร็ว
แรงดันไฟฟ้าเปิดสูง (0.7 โวลต์)	แรงดันไฟฟ้าเปิดต่ำ (0.2 โวลต์)
แรงดันไฟฟ้าย้อนกลับสูง	แรงดันไฟฟ้าย้อนกลับต่ำ
กระแสย้อนกลับต่ำ	กระแสย้อนกลับสูง

โครงสร้างของ Schottky Diode

ไดโอด Schottky สร้างขึ้นโดยใช้ทางแยกโลหะ - เซมิคอนดักเตอร์ดังที่แสดงในภาพด้านล่าง Schottky ไดโอดมีสารประกอบโลหะบนด้านหนึ่งของสนธิและเจือซิลิกอนในด้านอื่น ๆ จึงกีไดโอดไม่ได้มีการสูญเสียชั้นเนื่องจากคุณสมบัตินี้ไดโอด Schottky จึงเรียกว่าอุปกรณ์ unipolar ซึ่งแตกต่างจากไดโอด PN-junction ทั่วไปที่เป็นอุปกรณ์สองขั้ว

โครงสร้างพื้นฐานของไดโอด Schottky แสดงในภาพด้านบน ดังที่คุณเห็นในภาพ Schottky diode มีสารประกอบโลหะในด้านหนึ่งซึ่งมีตั้งแต่ทองคำขาวไปจนถึงทังสเตนโมลิบดีนัมทอง ฯลฯ และเซมิคอนดักเตอร์ชนิด N ในอีกด้านหนึ่ง เมื่อสารประกอบโลหะและเซมิคอนดักเตอร์ชนิด N ถูกรวมเข้าด้วยกันพวกมันจะสร้างทางแยกโลหะ - เซมิคอนดักเตอร์ แยกนี้เป็นที่รู้จักกันSchottky Barrier ความกว้างของแผ่นกั้น Schottky ขึ้นอยู่กับชนิดของโลหะและวัสดุเซมิคอนดักเตอร์ที่ใช้ในการสร้างทางแยก

Schottky Barrier ทำงานแตกต่างกันไปในสถานะที่เป็นกลางเอนเอียงไปข้างหน้าหรือย้อนกลับ ในสถานะอคติไปข้างหน้าเมื่อขั้วบวกของแบตเตอรี่เชื่อมต่อกับโลหะและขั้วลบเชื่อมต่อกับเซมิคอนดักเตอร์ชนิด n ไดโอด Schottky จะอนุญาตให้กระแสไฟฟ้าไหล แต่ในสถานะไบแอสย้อนกลับเมื่อขั้วบวกของแบตเตอรี่เชื่อมต่อกับสารกึ่งตัวนำชนิด n และขั้วลบเชื่อมต่อกับโลหะไดโอด Schottky จะปิดกั้นการไหลของกระแส อย่างไรก็ตามหากแรงดันไฟฟ้าแบบย้อนกลับเพิ่มขึ้นเหนือระดับใดระดับหนึ่งมันจะทำลายสิ่งกีดขวางและกระแสจะเริ่มไหลในทิศทางย้อนกลับและอาจทำให้ส่วนประกอบที่เชื่อมต่อกับไดโอด Schottky เสียหายได้

Schottky Diode VI ลักษณะ

ลักษณะสำคัญอย่างหนึ่งที่ต้องพิจารณาเมื่อเลือกไดโอดของคุณคือกราฟแรงดันไปข้างหน้า (V) เทียบกับกระแสตรง (I) กราฟ VI ของไดโอด Schottky ยอดนิยม 1N5817, 1N5818 และ 1N5819 แสดงไว้ด้านล่าง

ลักษณะ VI ของ Schottky diode นั้นคล้ายคลึงกับ PN-junction diode ทั่วไปมาก การมีแรงดันไฟฟ้าต่ำกว่าไดโอด PN-junction ทั่วไปช่วยให้ Schottky diode ใช้แรงดันไฟฟ้าน้อยกว่าไดโอดทั่วไป จากกราฟด้านบนคุณจะเห็นว่า 1N517 มีแรงดันตกไปข้างหน้าน้อยที่สุดเมื่อเทียบกับอีกสองตัวนอกจากนี้ยังสามารถสังเกตได้ว่าแรงดันตกจะเพิ่มขึ้นเมื่อกระแสผ่านไดโอดเพิ่มขึ้น แม้สำหรับ 1N517 ที่กระแสสูงสุด 30A แรงดันตกคร่อมก็สามารถเข้าถึงได้สูงถึง 2V ดังนั้นโดยปกติแล้วไดโอดเหล่านี้จะใช้ในแอพพลิเคชั่นกระแสต่ำ

พารามิเตอร์ที่ต้องพิจารณาขณะเลือก Schottky diode ของคุณ

วิศวกรออกแบบทุกคนจะต้องเลือก Schottky diode ที่เหมาะสมตามความต้องการของการใช้งาน สำหรับการออกแบบการแก้ไขจะต้องใช้ไดโอดพิกัดแรงดันไฟฟ้าสูงกระแสต่ำ / ปานกลางและความถี่ต่ำ สำหรับการออกแบบสวิตชิ่งเรทความถี่ของไดโอดควรสูง

พารามิเตอร์ทั่วไปและสำคัญบางประการสำหรับไดโอดที่คุณควรจำไว้มีดังต่อไปนี้:

แรงดันตกไปข้างหน้า:แรงดันไฟฟ้าที่ลดลงเพื่อเปิดไดโอดไปข้างหน้าคือแรงดันตกไปข้างหน้า แตกต่างกันไปตามไดโอดที่แตกต่างกัน สำหรับ Schottky diode โดยทั่วไปแรงดันไฟเปิดจะถือว่าอยู่ที่ประมาณ 0.2 V.

แรงดันการสลายย้อนกลับ:จำนวนเฉพาะของแรงดันไบอัสย้อนกลับหลังจากนั้นไดโอดจะแตกตัวและเริ่มดำเนินการในทิศทางย้อนกลับเรียกว่า Reverse Breakdown Voltage แรงดันไฟฟ้าย้อนกลับสำหรับไดโอด Schottky อยู่ที่ประมาณ 50 โวลต์

เวลาการกู้คืนย้อนกลับ:เป็นเวลาที่ใช้ในการเปลี่ยนไดโอดจากการดำเนินการไปข้างหน้าหรือสถานะ 'เปิด' เป็นสถานะย้อนกลับ 'ปิด' ความแตกต่างที่สำคัญที่สุดระหว่างไดโอด PN-junction ทั่วไปและ Schottky diode คือเวลาในการกู้คืนแบบย้อนกลับ ในเวลาการกู้คืนแบบย้อนกลับของไดโอด PN-junction โดยทั่วไปอาจแตกต่างกันไปตั้งแต่หลายไมโครวินาทีถึง 100 นาโนวินาที ไดโอด Schottky ไม่มีเวลาในการฟื้นตัวเนื่องจากไดโอด Schottky ไม่มีบริเวณพร่องที่จุดเชื่อมต่อ

กระแสรั่วไหลย้อนกลับ:กระแสที่ทำจากอุปกรณ์เซมิคอนดักเตอร์แบบไบอัสย้อนกลับคือกระแสรั่วไหลย้อนกลับ ในไดโอด Schottky การเพิ่มอุณหภูมิจะเพิ่มกระแสรั่วไหลย้อนกลับอย่างมีนัยสำคัญ

การใช้งาน Schottky Diode

ไดโอด Schottky มีการใช้งานมากมายในอุตสาหกรรมอิเล็กทรอนิกส์เนื่องจากคุณสมบัติที่เป็นเอกลักษณ์ แอปพลิเคชั่นบางส่วนมีดังนี้:

1. วงจรหนีบ / คลิปแรงดันไฟฟ้า

วงจร Clipper และวงจร clamper มักใช้ในงานสร้างคลื่น การมีคุณสมบัติลดแรงดันไฟฟ้าต่ำทำให้ไดโอด Schottky มีประโยชน์ในฐานะไดโอดหนีบ

2. กระแสไฟฟ้าย้อนกลับและการป้องกันการปลดปล่อย

ดังที่เราทราบ Schottky diode เรียกอีกอย่างว่าบล็อกไดโอดเนื่องจากบล็อกการไหลของกระแสในทิศทางย้อนกลับ สามารถใช้เป็นการป้องกันการปลดปล่อย ตัวอย่างเช่นในไฟแฟลชฉุกเฉินจะใช้ไดโอด Schottky ระหว่างซูเปอร์คาปาซิเตอร์และมอเตอร์กระแสตรงเพื่อป้องกันไม่ให้ซุปเปอร์คาปาซิเตอร์ปล่อยผ่านมอเตอร์กระแสตรง

3. วงจรตัวอย่างและถือ

ไดโอด Schottky ที่มีลำเอียงไปข้างหน้าไม่มีผู้ให้บริการประจุไฟฟ้าของชนกลุ่มน้อยและด้วยเหตุนี้จึงสามารถเปลี่ยนได้เร็วกว่าไดโอด PN-junction ทั่วไป ดังนั้นจึงใช้ไดโอด Schottky เนื่องจากมีเวลาในการเปลี่ยนจากตัวอย่างไปยังขั้นตอนการระงับต่ำกว่าและส่งผลให้ตัวอย่างมีความแม่นยำมากขึ้น

4. วงจรเรียงกระแสไฟฟ้า

ไดโอด Schottky มีความหนาแน่นกระแสสูงและแรงดันตกไปข้างหน้าต่ำหมายความว่าสิ้นเปลืองพลังงานน้อยกว่าไดโอดทางแยก PN ทั่วไปและทำให้ไดโอด Schottky เหมาะสำหรับวงจรเรียงกระแสไฟฟ้า

นอกจากนี้คุณสามารถค้นหาการนำ Diode ไปใช้งานได้จริงในหลาย ๆ วงจรโดยไปที่ลิงค์