షాట్కీ డయోడ్లు - పరికరం, రకాలు, లక్షణాలు మరియు ఉపయోగం

Schottky డయోడ్‌లు, లేదా మరింత ఖచ్చితంగా Schottky అవరోధ డయోడ్‌లు, మెటల్-సెమీకండక్టర్ పరిచయం ఆధారంగా తయారు చేయబడిన సెమీకండక్టర్ పరికరాలు, అయితే సంప్రదాయ డయోడ్‌లు సెమీకండక్టర్ pn జంక్షన్‌ను ఉపయోగిస్తాయి.

షాట్కీ డయోడ్ దాని పేరు మరియు ఎలక్ట్రానిక్స్‌లో దాని రూపాన్ని జర్మన్ భౌతిక శాస్త్రవేత్త వాల్టర్ షాట్కీకి రుణపడి ఉంది, అతను 1938లో కొత్తగా కనుగొన్న అవరోధ ప్రభావాన్ని అధ్యయనం చేసి, మునుపటి సిద్ధాంతాన్ని ధృవీకరించాడు, దీని ప్రకారం లోహం నుండి ఎలక్ట్రాన్ల ఉద్గారానికి కూడా సంభావ్య అవరోధం అడ్డుగా ఉంది. , కానీ అనువర్తిత బాహ్య విద్యుత్ క్షేత్రంతో ఈ అవరోధం తగ్గుతుంది. వాల్టర్ షాట్కీ ఈ ప్రభావాన్ని కనుగొన్నాడు, దీనిని శాస్త్రవేత్త గౌరవార్థం షాట్కీ ప్రభావం అని పిలుస్తారు.

భౌతిక వైపు

లోహం మరియు సెమీకండక్టర్ మధ్య సంబంధాన్ని పరిశీలిస్తే, సెమీకండక్టర్ యొక్క ఉపరితలం దగ్గర చాలా ఛార్జ్ క్యారియర్‌లలో ఒక ప్రాంతం క్షీణించినట్లయితే, సెమీకండక్టర్ వైపు ఉన్న లోహంతో ఈ సెమీకండక్టర్ సంపర్క ప్రాంతంలో ఉన్నట్లు చూడవచ్చు. , ఒక స్పేస్ జోన్ అయోనైజ్డ్ అంగీకరించేవారు మరియు దాతల నుండి ఛార్జ్ ఏర్పడుతుంది మరియు ఒక నిరోధించే పరిచయం ఏర్పడుతుంది — Schottky అవరోధం ... ఏ పరిస్థితుల్లో ఈ అవరోధం ఏర్పడుతుంది? ఘన ఉపరితలం నుండి థర్మియోనిక్ రేడియేషన్ కరెంట్ రిచర్డ్‌సన్ సమీకరణం ద్వారా నిర్ణయించబడుతుంది:

సెమీకండక్టర్, ఉదాహరణకు n-రకం, లోహంతో సంబంధంలో ఉన్నప్పుడు, మెటల్ నుండి ఎలక్ట్రాన్ల యొక్క థర్మోడైనమిక్ పని పనితీరు సెమీకండక్టర్ నుండి ఎలక్ట్రాన్ల యొక్క థర్మోడైనమిక్ వర్క్ ఫంక్షన్ కంటే ఎక్కువగా ఉండే పరిస్థితులను సృష్టిద్దాం. అటువంటి పరిస్థితులలో, రిచర్డ్‌సన్ సమీకరణం ప్రకారం, సెమీకండక్టర్ ఉపరితలం నుండి వచ్చే థర్మియోనిక్ రేడియేషన్ కరెంట్ మెటల్ ఉపరితలం నుండి వచ్చే థర్మియోనిక్ రేడియేషన్ కరెంట్ కంటే ఎక్కువగా ఉంటుంది:

ప్రారంభ సమయంలో, ఈ పదార్ధాల సంపర్కంపై, సెమీకండక్టర్ నుండి లోహానికి కరెంట్ రివర్స్ కరెంట్ (లోహం నుండి సెమీకండక్టర్ వరకు) కంటే ఎక్కువగా ఉంటుంది, దీని ఫలితంగా రెండు సెమీకండక్టర్ల యొక్క సమీప-ఉపరితల ప్రాంతాలలో మరియు మెటల్, స్పేస్ ఛార్జీలు - సెమీకండక్టర్‌లో పాజిటివ్ మరియు లోహంలో నెగిటివ్ - పేరుకుపోవడం ప్రారంభమవుతుంది. సంపర్క ప్రాంతంలో, ఈ ఛార్జీల ద్వారా ఏర్పడిన విద్యుత్ క్షేత్రం ఏర్పడుతుంది మరియు ఎనర్జీ బ్యాండ్‌ల వంపు జరుగుతుంది.

ఫీల్డ్ యొక్క చర్యలో, సెమీకండక్టర్ కోసం థర్మోడైనమిక్ వర్క్ ఫంక్షన్ పెరుగుతుంది మరియు థర్మోడైనమిక్ వర్క్ ఫంక్షన్లు మరియు ఉపరితలంపై వర్తించే సంబంధిత థర్మియోనిక్ రేడియేషన్ ప్రవాహాలు సంపర్క ప్రాంతంలో సమానంగా మారే వరకు పెరుగుదల కొనసాగుతుంది.

p-రకం సెమీకండక్టర్ మరియు మెటల్ కోసం సంభావ్య అవరోధం ఏర్పడటంతో సమతౌల్య స్థితికి పరివర్తన యొక్క చిత్రం n-రకం సెమీకండక్టర్ మరియు మెటల్‌తో పరిగణించబడిన ఉదాహరణకి సమానంగా ఉంటుంది. సెమీకండక్టర్ యొక్క స్పేస్ ఛార్జ్ ప్రాంతంలో సంభావ్య అవరోధం యొక్క ఎత్తు మరియు విద్యుత్ క్షేత్రం యొక్క బలాన్ని నియంత్రించడం బాహ్య వోల్టేజ్ యొక్క పాత్ర.

పైన ఉన్న బొమ్మ షాట్కీ అవరోధ నిర్మాణం యొక్క వివిధ దశల ప్రాంత రేఖాచిత్రాలను చూపుతుంది. కాంటాక్ట్ జోన్‌లోని సమతౌల్య పరిస్థితులలో, థర్మల్ ఉద్గార ప్రవాహాలు సమం అవుతాయి, ఫీల్డ్ యొక్క ప్రభావం కారణంగా, సంభావ్య అవరోధం కనిపిస్తుంది, దీని ఎత్తు థర్మోడైనమిక్ వర్క్ ఫంక్షన్ల మధ్య వ్యత్యాసానికి సమానంగా ఉంటుంది: φk = FMe - Фп / п.

సహజంగానే, షాట్కీ అవరోధం యొక్క ప్రస్తుత-వోల్టేజ్ లక్షణం అసమానమైనదిగా మారుతుంది. ఫార్వర్డ్ దిశలో, అప్లైడ్ వోల్టేజ్‌తో కరెంట్ విపరీతంగా పెరుగుతుంది. వ్యతిరేక దిశలో, కరెంట్ వోల్టేజ్‌పై ఆధారపడదు.రెండు సందర్భాలలోనూ, కరెంట్ ప్రధాన ఛార్జ్ క్యారియర్‌లుగా ఎలక్ట్రాన్‌లచే నడపబడుతుంది.

అందువల్ల, షాట్కీ డయోడ్‌లు వాటి వేగంతో విభిన్నంగా ఉంటాయి, ఎందుకంటే అవి అదనపు సమయం అవసరమయ్యే వ్యాప్తి మరియు పునఃసంయోగ ప్రక్రియలను మినహాయించాయి. వోల్టేజ్‌పై కరెంట్ ఆధారపడటం అనేది క్యారియర్‌ల సంఖ్యలో మార్పుకు సంబంధించినది, ఎందుకంటే ఈ క్యారియర్లు ఛార్జ్ బదిలీ ప్రక్రియలో పాల్గొంటాయి. బాహ్య వోల్టేజ్ షాట్కీ అవరోధం యొక్క ఒక వైపు నుండి మరొక వైపుకు వెళ్ళగల ఎలక్ట్రాన్ల సంఖ్యను మారుస్తుంది.

తయారీ సాంకేతికత కారణంగా మరియు వివరించిన ఆపరేషన్ సూత్రం ఆధారంగా, షాట్కీ డయోడ్‌లు ఫార్వర్డ్ దిశలో తక్కువ వోల్టేజ్ డ్రాప్‌ను కలిగి ఉంటాయి, సాంప్రదాయ p-n-డయోడ్‌ల కంటే చాలా చిన్నవి.

ఇక్కడ, పరిచయం ప్రాంతం ద్వారా ఒక చిన్న ప్రారంభ ప్రవాహం కూడా వేడి విడుదలకు దారితీస్తుంది, ఇది అదనపు ప్రస్తుత వాహకాల రూపానికి దోహదం చేస్తుంది. ఈ సందర్భంలో, మైనారిటీ ఛార్జ్ క్యారియర్‌ల ఇంజెక్షన్ లేదు.

షాట్కీ డయోడ్‌లకు మైనారిటీ క్యారియర్‌లు లేనందున డిఫ్యూజ్ కెపాసిటెన్స్ ఉండదు మరియు ఫలితంగా సెమీకండక్టర్ డయోడ్‌లతో పోలిస్తే వేగం చాలా ఎక్కువగా ఉంటుంది. ఇది పదునైన అసమాన p-n జంక్షన్ యొక్క పోలికగా మారుతుంది.

అందువల్ల, మొదటగా, షాట్కీ డయోడ్‌లు వివిధ ప్రయోజనాల కోసం మైక్రోవేవ్ డయోడ్‌లు: డిటెక్టర్, మిక్సింగ్, హిమపాతం రవాణా, పారామెట్రిక్, పల్సెడ్, గుణించడం. షాట్కీ డయోడ్‌లను రేడియేషన్ డిటెక్టర్‌లు, స్ట్రెయిన్ గేజ్‌లు, న్యూక్లియర్ రేడియేషన్ డిటెక్టర్లు, లైట్ మాడ్యులేటర్‌లు మరియు చివరిగా అధిక ఫ్రీక్వెన్సీ రెక్టిఫైయర్‌లుగా ఉపయోగించవచ్చు.

రేఖాచిత్రాలపై షాట్కీ డయోడ్ హోదా

ఈ రోజు డయోడ్ షాట్కీ

నేడు, షాట్కీ డయోడ్లు ఎలక్ట్రానిక్ పరికరాలలో విస్తృతంగా ఉపయోగించబడుతున్నాయి. రేఖాచిత్రాలలో, అవి సాంప్రదాయ డయోడ్‌ల నుండి భిన్నంగా చిత్రీకరించబడ్డాయి. పవర్ స్విచ్‌ల యొక్క విలక్షణమైన మూడు-పిన్ హౌసింగ్‌లో తయారు చేయబడిన డ్యూయల్ షాట్కీ రెక్టిఫైయర్‌లను మీరు తరచుగా కనుగొనవచ్చు. ఇటువంటి ద్వంద్వ నిర్మాణాలు లోపల రెండు షాట్కీ డయోడ్‌లను కలిగి ఉంటాయి, ఇవి కాథోడ్‌లు లేదా యానోడ్‌లతో కలిసి ఉంటాయి.

అసెంబ్లీలోని డయోడ్‌లు చాలా సారూప్య పారామితులను కలిగి ఉంటాయి, ఎందుకంటే అలాంటి ప్రతి నోడ్ ఒక సాంకేతిక చక్రంలో ఉత్పత్తి చేయబడుతుంది మరియు ఫలితంగా, వాటి నిర్వహణ ఉష్ణోగ్రత తదనుగుణంగా ఒకే విధంగా ఉంటుంది మరియు విశ్వసనీయత ఎక్కువగా ఉంటుంది. అధిక వేగం (నానోసెకన్ల యూనిట్లు)తో పాటు 0.2-0.4 వోల్ట్‌ల స్థిరమైన వోల్టేజ్ తగ్గుదల వాటి p-n ప్రత్యర్ధుల కంటే షాట్కీ డయోడ్‌ల యొక్క నిస్సందేహమైన ప్రయోజనాలు.

డయోడ్‌లలోని షాట్కీ అవరోధం యొక్క విశిష్టత, తక్కువ వోల్టేజ్ డ్రాప్‌కు సంబంధించి, 60 వోల్ట్ల వరకు అనువర్తిత వోల్టేజ్‌లలో వ్యక్తమవుతుంది, అయినప్పటికీ వేగం స్థిరంగా ఉంటుంది. నేడు, 25CTQ045 రకానికి చెందిన షాట్కీ డయోడ్‌లు (45 వోల్ట్ల వరకు వోల్టేజ్‌ల కోసం, అసెంబ్లీలోని ప్రతి జత డయోడ్‌లకు 30 ఆంపియర్‌ల వరకు కరెంట్‌ల కోసం) అనేక స్విచ్చింగ్ పవర్ సప్లైస్‌లో కనుగొనవచ్చు, ఇక్కడ అవి చాలా వరకు ప్రవాహాలకు రెక్టిఫైయర్‌లుగా పనిచేస్తాయి. వంద కిలోహెర్ట్జ్.

షాట్కీ డయోడ్ల యొక్క ప్రతికూలతల అంశంపై తాకడం అసాధ్యం, వాస్తవానికి అవి ఉన్నాయి మరియు వాటిలో రెండు ఉన్నాయి. మొదట, క్లిష్టమైన వోల్టేజ్ యొక్క స్వల్పకాలిక అదనపు డయోడ్‌ను వెంటనే నిలిపివేస్తుంది. రెండవది, ఉష్ణోగ్రత గరిష్ట రివర్స్ కరెంట్‌ను బలంగా ప్రభావితం చేస్తుంది. చాలా ఎక్కువ జంక్షన్ ఉష్ణోగ్రత వద్ద, డయోడ్ రేట్ చేయబడిన వోల్టేజ్ వద్ద పనిచేస్తున్నప్పుడు కూడా విరిగిపోతుంది.

ఏ రేడియో ఔత్సాహికుడు తన ఆచరణలో షాట్కీ డయోడ్లు లేకుండా చేయలేడు. అత్యంత ప్రజాదరణ పొందిన డయోడ్‌లను ఇక్కడ గమనించవచ్చు: 1N5817, 1N5818, 1N5819, 1N5822, SK12, SK13, SK14. ఈ డయోడ్‌లు అవుట్‌పుట్ మరియు SMD వెర్షన్‌లలో అందుబాటులో ఉన్నాయి. రేడియో ఔత్సాహికులు వాటిని చాలా అభినందిస్తున్న ప్రధాన విషయం వారి అధిక వేగం మరియు తక్కువ జంక్షన్ వోల్టేజ్ డ్రాప్ - గరిష్టంగా 0.55 వోల్ట్లు - ఈ భాగాల తక్కువ ధరతో.

అరుదైన PCB షాట్కీ డయోడ్‌లు లేకుండా ఒక ప్రయోజనం లేదా మరొక ప్రయోజనం కోసం చేస్తుంది. ఎక్కడా షాట్కీ డయోడ్ ఫీడ్‌బ్యాక్ సర్క్యూట్ కోసం తక్కువ-పవర్ రెక్టిఫైయర్‌గా పనిచేస్తుంది, ఎక్కడో - 0.3 - 0.4 వోల్ట్ల స్థాయిలో వోల్టేజ్ స్టెబిలైజర్‌గా మరియు ఎక్కడా అది డిటెక్టర్.

దిగువ పట్టికలో మీరు ఈరోజు అత్యంత సాధారణ తక్కువ-శక్తి షాట్కీ డయోడ్ల పారామితులను చూడవచ్చు.