Schottky डायोड - डिव्हाइस, प्रकार, वैशिष्ट्ये आणि वापर

Schottky diodes, किंवा अधिक तंतोतंत Schottky बॅरियर डायोड, हे धातू-सेमीकंडक्टर संपर्काच्या आधारे बनवलेले अर्धसंवाहक उपकरण आहेत, तर पारंपारिक डायोड अर्धसंवाहक pn जंक्शन वापरतात.

Schottky डायोड हे त्याचे नाव आणि इलेक्ट्रॉनिक्समध्ये त्याचे स्वरूप जर्मन भौतिकशास्त्रज्ञ वॉल्टर स्कॉटकी यांच्याकडे आहे, ज्यांनी 1938 मध्ये, नव्याने शोधलेल्या अडथळा प्रभावाचा अभ्यास करून, पूर्वीच्या सिद्धांताची पुष्टी केली, ज्यानुसार धातूपासून इलेक्ट्रॉनचे उत्सर्जन देखील संभाव्य अडथळ्यामुळे अडथळा होते. , परंतु लागू केलेल्या बाह्य विद्युत क्षेत्रासह हा अडथळा कमी होईल. वॉल्टर स्कॉटकीने हा प्रभाव शोधून काढला, ज्याला त्यावेळेस शास्त्रज्ञाच्या सन्मानार्थ Schottky प्रभाव म्हटले गेले.

भौतिक बाजू

धातू आणि सेमीकंडक्टर यांच्यातील संपर्काचे परीक्षण केल्यास असे दिसून येते की जर सेमीकंडक्टरच्या पृष्ठभागाजवळ बहुतेक चार्ज वाहकांमध्ये क्षेत्र कमी झाले असेल, तर या अर्धसंवाहकाच्या संपर्काच्या प्रदेशात सेमीकंडक्टरच्या बाजूला असलेल्या धातूशी , एक स्पेस झोन आयनीकृत स्वीकारकर्ते आणि देणगीदारांकडून चार्ज तयार केला जातो आणि ब्लॉकिंग कॉन्टॅक्ट होतो — स्कॉटकी बॅरियर स्वतः... हा अडथळा कोणत्या परिस्थितीत येतो? घनाच्या पृष्ठभागावरून थर्मिओनिक रेडिएशन प्रवाह रिचर्डसन समीकरणाद्वारे निर्धारित केला जातो:

सेमीकंडक्टर, उदाहरणार्थ n-प्रकार, धातूच्या संपर्कात असताना, सेमीकंडक्टरमधील इलेक्ट्रॉन्सच्या थर्मोडायनामिक कार्य कार्यापेक्षा धातूच्या इलेक्ट्रॉनचे थर्मोडायनामिक कार्य कार्य अधिक असेल अशी परिस्थिती निर्माण करूया. अशा परिस्थितीत, रिचर्डसनच्या समीकरणानुसार, अर्धसंवाहक पृष्ठभागावरील थर्मिओनिक विकिरण प्रवाह धातूच्या पृष्ठभागावरील थर्मिओनिक विकिरण प्रवाहापेक्षा जास्त असेल:

वेळेच्या सुरुवातीच्या क्षणी, या सामग्रीच्या संपर्कात आल्यावर, सेमीकंडक्टरपासून धातूपर्यंतचा प्रवाह उलट प्रवाह (धातूपासून सेमीकंडक्टरपर्यंत) ओलांडतो, परिणामी दोन्ही अर्धसंवाहकांच्या जवळच्या पृष्ठभागाच्या प्रदेशात आणि मेटल, स्पेस चार्जेस जमा होण्यास सुरवात होईल — सेमीकंडक्टरमध्ये सकारात्मक आणि नकारात्मक — धातूमध्ये. संपर्काच्या क्षेत्रामध्ये, या चार्जेसद्वारे तयार होणारे एक विद्युत क्षेत्र तयार होईल आणि ऊर्जा बँड्सचे झुकणे होईल.

फील्डच्या कृती अंतर्गत, सेमीकंडक्टरसाठी थर्मोडायनामिक कार्य कार्य वाढेल आणि संपर्क क्षेत्रामध्ये थर्मोडायनामिक कार्य कार्ये आणि पृष्ठभागावर लागू होणारे संबंधित थर्मिओनिक रेडिएशन प्रवाह समान होईपर्यंत वाढ चालू राहील.

पी-टाइप सेमीकंडक्टर आणि मेटलसाठी संभाव्य अडथळ्याच्या निर्मितीसह समतोल स्थितीत संक्रमणाचे चित्र n-प्रकार सेमीकंडक्टर आणि धातूसह विचारात घेतलेल्या उदाहरणासारखे आहे. बाह्य व्होल्टेजची भूमिका सेमीकंडक्टरच्या स्पेस चार्ज क्षेत्रामध्ये संभाव्य अडथळ्याची उंची आणि विद्युत क्षेत्राची ताकद नियंत्रित करणे आहे.

वरील आकृती Schottky अडथळा निर्मितीच्या विविध टप्प्यांचे क्षेत्र रेखाचित्र दाखवते. संपर्क क्षेत्रामध्ये समतोल स्थितीत, थर्मल उत्सर्जन प्रवाह समान होतात, फील्डच्या प्रभावामुळे, संभाव्य अडथळा दिसून येतो, ज्याची उंची थर्मोडायनामिक कार्य फंक्शन्समधील फरकाच्या समान असते: φk = FMe — Фп / п.

अर्थात, Schottky अडथळ्यासाठी वर्तमान-व्होल्टेज वैशिष्ट्य असममित आहे. पुढे दिशेने, लागू केलेल्या व्होल्टेजसह विद्युत् प्रवाह वेगाने वाढतो. उलट दिशेने, विद्युत् प्रवाह व्होल्टेजवर अवलंबून नसतो.दोन्ही प्रकरणांमध्ये, विद्युत् प्रवाह मुख्य चार्ज वाहक म्हणून इलेक्ट्रॉनद्वारे चालविला जातो.

म्हणून, Schottky डायोड त्यांच्या गतीनुसार ओळखले जातात, कारण ते डिफ्यूज आणि पुनर्संयोजन प्रक्रिया वगळतात ज्यांना अतिरिक्त वेळ लागतो. व्होल्टेजवरील विद्युत् प्रवाहाचे अवलंबन वाहकांच्या संख्येतील बदलाशी संबंधित आहे, कारण हे वाहक चार्ज हस्तांतरण प्रक्रियेत गुंतलेले आहेत. बाह्य व्होल्टेज स्कॉटकी अडथळ्याच्या एका बाजूपासून दुसऱ्या बाजूला जाऊ शकणार्‍या इलेक्ट्रॉनची संख्या बदलते.

मॅन्युफॅक्चरिंग तंत्रज्ञानामुळे आणि ऑपरेशनच्या वर्णन केलेल्या तत्त्वावर आधारित, Schottky डायोड्समध्ये फॉरवर्ड दिशेने कमी व्होल्टेज ड्रॉप आहे, जे पारंपारिक p-n-diodes पेक्षा खूपच लहान आहे.

येथे, संपर्क क्षेत्राद्वारे अगदी लहान प्रारंभिक प्रवाह देखील उष्णता सोडते, जे नंतर अतिरिक्त वर्तमान वाहक दिसण्यास योगदान देते. या प्रकरणात, अल्पसंख्याक शुल्क वाहकांचे कोणतेही इंजेक्शन नाही.

त्यामुळे स्कॉटकी डायोड्समध्ये डिफ्यूज कॅपेसिटन्स नसते कारण तेथे कोणतेही अल्पसंख्याक वाहक नसतात आणि परिणामी सेमीकंडक्टर डायोडच्या तुलनेत वेग खूपच जास्त असतो. हे तीक्ष्ण असममित p-n जंक्शनचे प्रतीक असल्याचे दिसून येते.

अशा प्रकारे, सर्व प्रथम, स्कॉटकी डायोड हे विविध उद्देशांसाठी मायक्रोवेव्ह डायोड आहेत: डिटेक्टर, मिक्सिंग, हिमस्खलन ट्रान्झिट, पॅरामेट्रिक, स्पंदित, गुणाकार. स्कॉटकी डायोडचा वापर रेडिएशन डिटेक्टर, स्ट्रेन गेज, न्यूक्लियर रेडिएशन डिटेक्टर, लाईट मॉड्युलेटर आणि शेवटी हाय फ्रिक्वेन्सी रेक्टिफायर म्हणून केला जाऊ शकतो.

आकृत्यांवर Schottky डायोड पदनाम

डायोड स्कॉटकी आज

आज, Schottky diodes मोठ्या प्रमाणावर इलेक्ट्रॉनिक उपकरणांमध्ये वापरले जातात. आकृत्यांमध्ये, ते पारंपारिक डायोडपेक्षा वेगळ्या पद्धतीने चित्रित केले आहेत. पॉवर स्विचच्या वैशिष्ट्यपूर्ण थ्री-पिन हाऊसिंगमध्ये तुम्हाला अनेकदा ड्युअल स्कॉटकी रेक्टिफायर्स सापडतात. अशा दुहेरी रचनांमध्ये कॅथोड्सपेक्षा जास्त वेळा कॅथोड्स किंवा एनोड्सने जोडलेले दोन स्कॉटकी डायोड असतात.

असेंबलीमधील डायोड्समध्ये अगदी समान पॅरामीटर्स असतात, कारण प्रत्येक नोड एका तांत्रिक चक्रात तयार केला जातो आणि परिणामी, त्यांचे ऑपरेटिंग तापमान त्यानुसार समान असते आणि विश्वसनीयता जास्त असते. 0.2-0.4 व्होल्ट्सचा स्थिर व्होल्टेज ड्रॉप आणि उच्च गती (नॅनोसेकंदची एकके) हे त्यांच्या p-n समकक्षांपेक्षा Schottky डायोडचे निःसंशय फायदे आहेत.

कमी व्होल्टेज ड्रॉपच्या संबंधात डायोड्समधील स्कॉट्की अडथळ्याचे वैशिष्ठ्य, 60 व्होल्ट्सपर्यंत लागू केलेल्या व्होल्टेजवर प्रकट होते, जरी वेग स्थिर राहतो. आज, 25CTQ045 प्रकारचे Schottky डायोड (45 व्होल्ट पर्यंतच्या व्होल्टेजसाठी, असेंबलीमधील डायोडच्या प्रत्येक जोडीसाठी 30 अँपिअरपर्यंतच्या प्रवाहांसाठी) अनेक स्विचिंग पॉवर सप्लायमध्ये आढळतात, जिथे ते अनेक विद्युतप्रवाहांसाठी रेक्टिफायर म्हणून काम करतात. शंभर किलोहर्ट्झ

स्कॉटकी डायोड्सच्या तोटेच्या विषयावर स्पर्श न करणे अशक्य आहे, अर्थातच ते आहेत आणि त्यापैकी दोन आहेत. प्रथम, गंभीर व्होल्टेजचा अल्प-मुदतीचा जादा डायोड त्वरित अक्षम करेल. दुसरे, तापमान कमाल रिव्हर्स करंटवर जोरदार प्रभाव पाडते. अतिशय उच्च जंक्शन तापमानात, रेट केलेल्या व्होल्टेजवर चालत असतानाही डायोड तुटतो.

कोणताही रेडिओ हौशी त्याच्या सरावात स्कॉटकी डायोडशिवाय करू शकत नाही. सर्वात लोकप्रिय डायोड येथे नोंदवले जाऊ शकतात: 1N5817, 1N5818, 1N5819, 1N5822, SK12, SK13, SK14. हे डायोड आउटपुट आणि SMD दोन्ही आवृत्त्यांमध्ये उपलब्ध आहेत. रेडिओ हौशी त्यांचे खूप कौतुक करतात ही मुख्य गोष्ट म्हणजे त्यांचा उच्च वेग आणि कमी जंक्शन व्होल्टेज ड्रॉप — कमाल 0.55 व्होल्ट — या घटकांच्या कमी खर्चात.

एक दुर्मिळ PCB एक किंवा दुसर्या हेतूने Schottky डायोडशिवाय करतो. कुठेतरी Schottky डायोड फीडबॅक सर्किटसाठी लो-पॉवर रेक्टिफायर म्हणून काम करतो, कुठेतरी - 0.3 - 0.4 व्होल्टच्या पातळीवर व्होल्टेज स्टॅबिलायझर म्हणून आणि कुठेतरी तो एक डिटेक्टर आहे.

खालील तक्त्यामध्ये तुम्ही आज सर्वात सामान्य लो-पॉवर स्कॉटकी डायोड्सचे पॅरामीटर्स पाहू शकता.