Schottky ડાયોડ્સ - ઉપકરણ, પ્રકારો, લાક્ષણિકતાઓ અને ઉપયોગ

સ્કોટકી ડાયોડ્સ, અથવા વધુ ચોક્કસ રીતે સ્કોટકી બેરિયર ડાયોડ્સ, મેટલ-સેમિકન્ડક્ટર સંપર્કના આધારે બનેલા સેમિકન્ડક્ટર ઉપકરણો છે, જ્યારે પરંપરાગત ડાયોડ સેમિકન્ડક્ટર pn જંકશનનો ઉપયોગ કરે છે.

Schottky ડાયોડ તેનું નામ અને ઈલેક્ટ્રોનિક્સમાં તેનો દેખાવ જર્મન ભૌતિકશાસ્ત્રી વોલ્ટર શોટકીને આભારી છે, જેમણે 1938 માં, નવી શોધાયેલ અવરોધ અસરનો અભ્યાસ કરીને, અગાઉના સિદ્ધાંતની પુષ્ટિ કરી હતી જે મુજબ ધાતુમાંથી ઇલેક્ટ્રોનનું ઉત્સર્જન પણ સંભવિત અવરોધ દ્વારા અવરોધાય છે. , પરંતુ લાગુ બાહ્ય ઇલેક્ટ્રિક ક્ષેત્ર સાથે આ અવરોધ ઘટશે. વોલ્ટર સ્કોટ્ટકીએ આ અસર શોધી કાઢી હતી, જેને તે સમયે સ્કોટકી અસર કહેવાતી હતી, તે વૈજ્ઞાનિકના સન્માનમાં હતી.

ભૌતિક બાજુ

ધાતુ અને સેમિકન્ડક્ટર વચ્ચેના સંપર્કની તપાસ કરતા, તે જોઈ શકાય છે કે જો સેમિકન્ડક્ટરની સપાટીની નજીક મોટા ભાગના ચાર્જ કેરિયર્સમાં કોઈ વિસ્તાર ઓછો થઈ ગયો હોય, તો પછી આ સેમિકન્ડક્ટરના સંપર્કના ક્ષેત્રમાં સેમિકન્ડક્ટરની બાજુની ધાતુ સાથે. , એક સ્પેસ ઝોન આયનાઇઝ્ડ સ્વીકારકો અને દાતાઓ પાસેથી ચાર્જ બનાવવામાં આવે છે અને એક અવરોધિત સંપર્ક થાય છે — સ્કોટ્ટી અવરોધ પોતે જ... આ અવરોધ કઈ પરિસ્થિતિઓમાં થાય છે? ઘન સપાટી પરથી થર્મિઓનિક રેડિયેશન પ્રવાહ રિચાર્ડસન સમીકરણ દ્વારા નક્કી કરવામાં આવે છે:

ચાલો એવી પરિસ્થિતિઓ બનાવીએ કે જ્યારે સેમિકન્ડક્ટર, ઉદાહરણ તરીકે n-ટાઈપ, ધાતુના સંપર્કમાં હોય, ત્યારે ધાતુમાંથી ઇલેક્ટ્રોનનું થર્મોડાયનેમિક વર્ક ફંક્શન સેમિકન્ડક્ટરમાંથી ઇલેક્ટ્રોનના થર્મોડાયનેમિક વર્ક ફંક્શન કરતા વધારે હશે. આવી પરિસ્થિતિઓમાં, રિચાર્ડસનના સમીકરણ અનુસાર, સેમિકન્ડક્ટર સપાટી પરથી થર્મિઓનિક રેડિયેશન કરંટ મેટલ સપાટી પરથી થર્મિઓનિક રેડિયેશન કરંટ કરતા વધારે હશે:

સમયની પ્રારંભિક ક્ષણે, આ સામગ્રીઓના સંપર્ક પર, સેમિકન્ડક્ટરથી મેટલ સુધીનો પ્રવાહ વિપરીત પ્રવાહ (ધાતુથી સેમિકન્ડક્ટર સુધી) કરતાં વધી જશે, પરિણામે બંને સેમિકન્ડક્ટરની નજીકની સપાટીના વિસ્તારોમાં અને મેટલ, સ્પેસ ચાર્જિસ એકઠા થવાનું શરૂ થશે — સેમિકન્ડક્ટરમાં સકારાત્મક અને ઋણ — મેટલમાં. સંપર્કના ક્ષેત્રમાં, આ ચાર્જ દ્વારા રચાયેલ ઇલેક્ટ્રિક ક્ષેત્ર ઉદભવશે અને ઉર્જા બેન્ડ્સનું બેન્ડિંગ થશે.

ક્ષેત્રની ક્રિયા હેઠળ, સેમિકન્ડક્ટર માટે થર્મોડાયનેમિક વર્ક ફંક્શનમાં વધારો થશે અને જ્યાં સુધી થર્મોડાયનેમિક વર્ક ફંક્શન્સ અને સપાટી પર લાગુ થર્મિઓનિક રેડિયેશન પ્રવાહો સંપર્ક પ્રદેશમાં સમાન ન થાય ત્યાં સુધી વધારો ચાલુ રહેશે.

પી-ટાઈપ સેમિકન્ડક્ટર અને મેટલ માટે સંભવિત અવરોધની રચના સાથે સંતુલન સ્થિતિમાં સંક્રમણનું ચિત્ર n-ટાઈપ સેમિકન્ડક્ટર અને મેટલ સાથેના માનવામાં આવેલા ઉદાહરણ જેવું જ છે. બાહ્ય વોલ્ટેજની ભૂમિકા સંભવિત અવરોધની ઊંચાઈ અને સેમિકન્ડક્ટરના સ્પેસ ચાર્જ ક્ષેત્રમાં ઇલેક્ટ્રિક ક્ષેત્રની મજબૂતાઈને નિયંત્રિત કરવાની છે.

ઉપરોક્ત આકૃતિ સ્કોટકી અવરોધ નિર્માણના વિવિધ તબક્કાના વિસ્તાર આકૃતિઓ દર્શાવે છે. સંપર્ક ઝોનમાં સંતુલન સ્થિતિમાં, થર્મલ ઉત્સર્જન પ્રવાહો સમાન થાય છે, ક્ષેત્રની અસરને લીધે, સંભવિત અવરોધ દેખાય છે, જેની ઊંચાઈ થર્મોડાયનેમિક કાર્ય કાર્યો વચ્ચેના તફાવતની બરાબર છે: φk = FMe — Фп / п.

દેખીતી રીતે, Schottky અવરોધ માટે વર્તમાન-વોલ્ટેજ લાક્ષણિકતા અસમપ્રમાણ હોવાનું બહાર આવ્યું છે. આગળની દિશામાં, લાગુ કરેલ વોલ્ટેજ સાથે વર્તમાન ઝડપથી વધે છે. વિરુદ્ધ દિશામાં, વર્તમાન વોલ્ટેજ પર આધારિત નથી. બંને કિસ્સાઓમાં, વર્તમાન મુખ્ય ચાર્જ કેરિયર્સ તરીકે ઇલેક્ટ્રોન દ્વારા ચલાવવામાં આવે છે.

તેથી, સ્કોટકી ડાયોડ્સ તેમની ઝડપ દ્વારા અલગ પડે છે, કારણ કે તેઓ પ્રસરેલા અને પુનઃસંયોજન પ્રક્રિયાઓને બાકાત રાખે છે જેને વધારાના સમયની જરૂર હોય છે. વોલ્ટેજ પર વર્તમાનની અવલંબન વાહકોની સંખ્યામાં ફેરફાર સાથે સંબંધિત છે, કારણ કે આ વાહકો ચાર્જ ટ્રાન્સફર પ્રક્રિયામાં સામેલ છે. બાહ્ય વોલ્ટેજ ઇલેક્ટ્રોનની સંખ્યામાં ફેરફાર કરે છે જે શોટકી અવરોધની એક બાજુથી બીજી બાજુ પસાર કરી શકે છે.

મેન્યુફેક્ચરિંગ ટેક્નોલૉજીને લીધે અને ઑપરેશનના વર્ણવેલ સિદ્ધાંતના આધારે, સ્કોટકી ડાયોડમાં આગળની દિશામાં ઓછો વોલ્ટેજ ડ્રોપ હોય છે, જે પરંપરાગત પી-એન-ડાયોડ્સ કરતા ઘણો નાનો હોય છે.

અહીં, સંપર્ક વિસ્તાર દ્વારા એક નાનો પ્રારંભિક પ્રવાહ પણ ગરમીના પ્રકાશન તરફ દોરી જાય છે, જે પછી વધારાના વર્તમાન વાહકોના દેખાવમાં ફાળો આપે છે. આ કિસ્સામાં, લઘુમતી ચાર્જ કેરિયર્સની કોઈ ઇન્જેક્શન નથી.

તેથી સ્કોટ્ટી ડાયોડ્સમાં કોઈ પ્રસરેલી ક્ષમતા હોતી નથી કારણ કે ત્યાં કોઈ લઘુમતી વાહક નથી અને પરિણામે સેમિકન્ડક્ટર ડાયોડની સરખામણીમાં ઝડપ ઘણી વધારે છે. તે તીક્ષ્ણ અસમપ્રમાણ p-n જંકશનનું પ્રતીક હોવાનું બહાર આવ્યું છે.

આમ, સૌ પ્રથમ, સ્કોટ્ટી ડાયોડ્સ વિવિધ હેતુઓ માટે માઇક્રોવેવ ડાયોડ્સ છે: ડિટેક્ટર, મિશ્રણ, હિમપ્રપાત ટ્રાન્ઝિટ, પેરામેટ્રિક, સ્પંદિત, ગુણાકાર. સ્કોટકી ડાયોડ્સનો ઉપયોગ રેડિયેશન ડિટેક્ટર, સ્ટ્રેઈન ગેજ, ન્યુક્લિયર રેડિયેશન ડિટેક્ટર, લાઇટ મોડ્યુલેટર અને છેલ્લે હાઈ ફ્રીક્વન્સી રેક્ટિફાયર તરીકે થઈ શકે છે.

આકૃતિઓ પર Schottky ડાયોડ હોદ્દો

ડાયોડ Schottky આજે

આજે, ઇલેક્ટ્રોનિક ઉપકરણોમાં શોટકી ડાયોડનો વ્યાપકપણે ઉપયોગ થાય છે. આકૃતિઓમાં, તેઓ પરંપરાગત ડાયોડથી અલગ રીતે દર્શાવવામાં આવ્યા છે. તમે વારંવાર પાવર સ્વીચોના ત્રણ-પિન હાઉસિંગમાં બનેલા ડ્યુઅલ સ્કોટ્ટી રેક્ટિફાયર શોધી શકો છો. આવા ડ્યુઅલ સ્ટ્રક્ચર્સમાં અંદર બે સ્કોટ્ટી ડાયોડ હોય છે, જે કેથોડ્સ અથવા એનોડ દ્વારા જોડાયેલા હોય છે, કેથોડ્સ કરતાં વધુ વખત.

એસેમ્બલીમાંના ડાયોડ્સ ખૂબ સમાન પરિમાણો ધરાવે છે, કારણ કે આવા દરેક નોડ એક તકનીકી ચક્રમાં ઉત્પન્ન થાય છે, અને પરિણામે, તેમનું સંચાલન તાપમાન તે મુજબ સમાન હોય છે અને વિશ્વસનીયતા વધુ હોય છે. 0.2-0.4 વોલ્ટનો સતત વોલ્ટેજ ડ્રોપ અને હાઇ સ્પીડ (નેનોસેકન્ડના એકમો) એ તેમના p-n સમકક્ષો પર સ્કોટ્ટી ડાયોડના અસંદિગ્ધ ફાયદા છે.

નીચા વોલ્ટેજ ડ્રોપના સંબંધમાં, ડાયોડ્સમાં સ્કોટકી અવરોધની વિશિષ્ટતા, 60 વોલ્ટ સુધીના લાગુ વોલ્ટેજ પર પ્રગટ થાય છે, જો કે ઝડપ સ્થિર રહે છે. આજે, 25CTQ045 પ્રકારના સ્કોટકી ડાયોડ્સ (45 વોલ્ટ સુધીના વોલ્ટેજ માટે, એસેમ્બલીમાં ડાયોડની પ્રત્યેક જોડી માટે 30 એમ્પીયર સુધીના પ્રવાહો માટે) ઘણા સ્વિચિંગ પાવર સપ્લાયમાં મળી શકે છે, જ્યાં તેઓ કેટલાક સુધીના કરંટ માટે રેક્ટિફાયર તરીકે સેવા આપે છે. સો કિલોહર્ટ્ઝ.

સ્કોટકી ડાયોડ્સના ગેરફાયદાના વિષય પર સ્પર્શ ન કરવો અશક્ય છે, અલબત્ત તે છે અને તેમાંના બે છે. પ્રથમ, નિર્ણાયક વોલ્ટેજના ટૂંકા ગાળાના વધારાથી ડાયોડ તરત જ અક્ષમ થઈ જશે. બીજું, તાપમાન મહત્તમ વિપરીત પ્રવાહને ખૂબ અસર કરે છે. ખૂબ ઊંચા જંકશન તાપમાને, ડાયોડ રેટેડ વોલ્ટેજ પર કામ કરતી વખતે પણ તૂટી જશે.

કોઈપણ રેડિયો કલાપ્રેમી તેની પ્રેક્ટિસમાં સ્કોટ્ટી ડાયોડ વિના કરી શકતો નથી. સૌથી વધુ લોકપ્રિય ડાયોડ અહીં નોંધી શકાય છે: 1N5817, 1N5818, 1N5819, 1N5822, SK12, SK13, SK14. આ ડાયોડ્સ આઉટપુટ અને SMD બંને વર્ઝનમાં ઉપલબ્ધ છે. મુખ્ય વસ્તુ જે રેડિયો એમેચ્યોર્સ તેમની ખૂબ પ્રશંસા કરે છે તે છે તેમની ઊંચી ઝડપ અને નીચા જંકશન વોલ્ટેજ ડ્રોપ — મહત્તમ 0.55 વોલ્ટ — આ ઘટકોની ઓછી કિંમતે.

દુર્લભ પીસીબી એક અથવા બીજા હેતુ માટે સ્કોટ્ટી ડાયોડ વિના કરે છે. ક્યાંક સ્કોટ્ટી ડાયોડ ફીડબેક સર્કિટ માટે નીચા-પાવર રેક્ટિફાયર તરીકે કામ કરે છે, ક્યાંક - 0.3 - 0.4 વોલ્ટના સ્તરે વોલ્ટેજ સ્ટેબિલાઇઝર તરીકે, અને ક્યાંક તે ડિટેક્ટર છે.

નીચેના કોષ્ટકમાં તમે આજે સૌથી સામાન્ય લો-પાવર સ્કૉટકી ડાયોડ્સના પરિમાણો જોઈ શકો છો.