ஷாட்கி டையோட்கள் - வேலை, பண்புகள், பயன்பாடு

ஷாட்கி பேரியர் டையோட்கள் அரைக்கடத்தி டையோட்கள் ஆகும், அவை குறைந்தபட்ச முன்னோக்கி மின்னழுத்தம் மற்றும் வேகமான மாறுதல் வேகத்துடன் வடிவமைக்கப்பட்டுள்ளன, அவை 10 என்எஸ் வரை குறைவாக இருக்கலாம். இவை தற்போதைய 500 எம்ஏ முதல் 5 ஆம்ப்ஸ் மற்றும் 40 வி வரை வரம்பில் தயாரிக்கப்படுகின்றன. இந்த அம்சங்கள் காரணமாக அவை குறைந்த மின்னழுத்தம், எஸ்.எம்.பி.எஸ் போன்ற உயர் அதிர்வெண் பயன்பாடுகள் மற்றும் திறமையான ஃப்ரீவீலிங் டையோட்களில் குறிப்பாக பொருத்தமானவை.

சாதனத்தின் சின்னம் பின்வரும் படத்தில் காட்டப்பட்டுள்ளது:

உபயம்: https://en.wikipedia.org/wiki/Schottky_diode

உள் கட்டுமானம்

பாரம்பரிய பி-என் சந்தி டையோட்களுடன் ஒப்பிடும்போது ஷாட்கி டையோட்கள் வித்தியாசமாக கட்டமைக்கப்படுகின்றன. P-n சந்திக்கு பதிலாக அவை a ஐப் பயன்படுத்தி கட்டப்பட்டுள்ளன உலோக குறைக்கடத்தி சந்தி கீழே காட்டப்பட்டுள்ளது போல்.

குறைக்கடத்தி பிரிவு பெரும்பாலும் n- வகை சிலிக்கான் பயன்படுத்தி கட்டப்பட்டுள்ளது, மேலும் பிளாட்டினம், டங்ஸ்டன், மாலிப்டினம், குரோம் போன்ற வேறுபட்ட பொருட்களுடன் டையோடு எந்த பொருளைப் பயன்படுத்துகிறது என்பதைப் பொறுத்து வெவ்வேறு குணாதிசயங்களைக் கொண்டிருக்கலாம், மேலும் அவை மேம்படுத்தப்பட உதவும் மாறுதல் வேகம், குறைந்த முன்னோக்கி மின்னழுத்த வீழ்ச்சி போன்றவை.

எப்படி இது செயல்படுகிறது

ஷாட்கி டையோட்களில் எலக்ட்ரான்கள் குறைக்கடத்தி பொருளில் பெரும்பான்மையான கேரியராகின்றன, அதே நேரத்தில் உலோகத்தில் மிகச் சிறிய சிறுபான்மை கேரியர்களை (துளைகள்) வெளிப்படுத்துகின்றன. இரண்டு பொருட்களும் இணைக்கப்படும்போது, ​​சிலிக்கான் குறைக்கடத்தியில் இருக்கும் எலக்ட்ரான்கள் இணைக்கப்பட்ட உலோகத்தை நோக்கி வேகமாகப் பாயத் தொடங்குகின்றன, இதன் விளைவாக பெரும்பான்மையான கேரியர்கள் பெருமளவில் மாற்றப்படுகின்றன. உலோகத்தை விட அவற்றின் அதிகரித்த இயக்க ஆற்றல் காரணமாக, அவை பொதுவாக 'சூடான கேரியர்கள்' என்று அழைக்கப்படுகின்றன.

சாதாரண p-n சந்தி டையோட்கள் சிறுபான்மை கேரியர்கள் வேறு அருகிலுள்ள துருவமுனைப்புகளில் செலுத்தப்படுகின்றன. அதேசமயம் ஷாட்கி டையோட்களில் எலக்ட்ரான்கள் ஒரே துருவமுனைப்புடன் பிராந்தியங்களில் செலுத்தப்படுகின்றன.

உலோகத்தை நோக்கி எலக்ட்ரான்கள் பெருமளவில் வருவது சந்தி மேற்பரப்புக்கு நெருக்கமான பகுதியில் சிலிக்கான் பொருள்களுக்கான கேரியர்களின் பெரும் இழப்பை ஏற்படுத்துகிறது, இது மற்ற டையோட்களின் பி-என் சந்திப்பின் குறைவு பகுதியை ஒத்திருக்கிறது. உலோகத்தில் உள்ள கூடுதல் கேரியர்கள் உலோகத்திற்கும் குறைக்கடத்திக்கும் இடையில் உலோகத்தில் ஒரு 'எதிர்மறை சுவரை' உருவாக்குகின்றன, இது மின்னோட்டத்தின் மேலும் நுழைவைத் தடுக்கிறது. ஷாட்கி டையோட்களுக்குள் சிலிக்கான் செமிகண்டக்டரில் எதிர்மறையாக சார்ஜ் செய்யப்பட்ட எலக்ட்ரான்கள் பொருள் உலோக மேற்பரப்பில் எதிர்மறை சுவருடன் ஒரு கேரியர் இலவச பகுதிக்கு உதவுகிறது.

கீழே காட்டப்பட்டுள்ள உருவத்தைக் குறிப்பிடுவது, முதல் நால்வரில் முன்னோக்கி சார்பு மின்னோட்டத்தைப் பயன்படுத்துவது இந்த பகுதியில் உள்ள எலக்ட்ரான்களிடமிருந்து நேர்மறையான ஈர்ப்பின் காரணமாக எதிர்மறை தடையின் ஆற்றலைக் குறைக்கிறது. இது எல்லை முழுவதும் பெரிய அளவில் எலக்ட்ரான்களின் திரும்ப ஓட்டத்திற்கு வழிவகுக்கிறது. இந்த எலக்ட்ரான்களின் அளவு சார்புநிலைக்கு பயன்படுத்தப்படும் ஆற்றலின் அளவைப் பொறுத்தது.

இயல்பான டையோட்களுக்கும் ஷாட்கி டையோட்களுக்கும் உள்ள வேறுபாடு

சாதாரண p-n சந்தி டையோட்களுடன் ஒப்பிடும்போது, ​​ஷாட்கி டையோட்களில் உள்ள தடுப்பு சந்தி முன்னோக்கி மற்றும் தலைகீழ் சார்பு பகுதிகளில் குறைவாக உள்ளது.

இது ஷாட்கி டையோட்கள் முன்னோக்கி மற்றும் தலைகீழ் சார்பு பகுதிகளில் ஒரே மாதிரியான சார்பு ஆற்றலுக்கான தற்போதைய நடப்பு கடத்தலை மேம்படுத்த அனுமதிக்கிறது. முன்னோக்கி சார்பு பிராந்தியத்தில் இது ஒரு நல்ல அம்சமாகத் தோன்றுகிறது, தலைகீழ் சார்பு பகுதிக்கு மோசமானது என்றாலும்.

முன்னோக்கி மற்றும் தலைகீழ்-சார்பு பகுதிகளுக்கான ஒரு குறைக்கடத்தி டையோடின் பொதுவான பண்புகளின் வரையறை சமன்பாட்டால் குறிக்கப்படுகிறது:

நான் _டி = நான் _எஸ் ( இருக்கிறது ^{kVd / Tk} -1)

எங்கே = தலைகீழ் செறிவு மின்னோட்டம்
k = 11,600 / German உடன் ஜெர்மானியம் பொருள் 1 = 1 மற்றும் சிலிக்கான் பொருளுக்கு η = 2

அதே சமன்பாடு பின்வரும் படத்தில் ஷாட்கி டையோட்களில் மின்னோட்டத்தின் அதிவேக உயர்வை விவரிக்கிறது, இருப்பினும் காரணி the டையோடு கட்டுமான வகையால் தீர்மானிக்கப்படுகிறது.

தலைகீழ்-சார்பு பிராந்தியத்தில், தற்போதைய இருக்கிறது முக்கியமாக அந்த உலோக எலக்ட்ரான்கள் குறைக்கடத்தி பொருளில் பயணிக்கின்றன.

வெப்பநிலை பண்புகள்

ஷாட்கி டையோட்களைப் பொறுத்தவரை, தொடர்ந்து ஆராய்ச்சி செய்யப்பட்டு வரும் முதன்மை அம்சங்களில் ஒன்று, 100 ° C க்கும் அதிகமான வெப்பநிலையில் அதன் கணிசமான கசிவு நீரோட்டங்களை எவ்வாறு குறைப்பது என்பதுதான்.

இது 65 முதல் + 150 between C வரையிலான தீவிர வெப்பநிலையில் கூட திறமையாக செயல்படக்கூடிய சிறந்த மற்றும் மேம்பட்ட சாதனங்களின் உற்பத்திக்கு வழிவகுத்தது.

வழக்கமான அறை வெப்பநிலையில், இந்த கசிவு குறைந்த சக்தி கொண்ட ஷாட்கி டையோட்களுக்கான மைக்ரோஅம்பியர் வரம்பிலும், அதிக சக்தி சாதனங்களுக்கான மில்லியம்பியர் வரம்பிலும் இருக்கலாம்.

இருப்பினும், அதே சக்தி விவரக்குறிப்புகளில் சாதாரண p-n டையோட்களுடன் ஒப்பிடும்போது இந்த புள்ளிவிவரங்கள் பெரியவை. மேலும், தி பி.ஐ.வி மதிப்பீடு ஷாட்கி டையோட்கள் எங்கள் பாரம்பரிய டையோட்களை விட மிகக் குறைவாக இருக்கும்.

எடுத்துக்காட்டாக, பொதுவாக 50 ஆம்ப் சாதனம் 50 வி என்ற பிஐவி மதிப்பீட்டைக் கொண்டிருக்கலாம், அதேசமயம் இது சாதாரண 50 ஆம்ப் டையோடு 150 வி வரை இருக்கலாம். சமீபத்திய முன்னேற்றங்கள் இதேபோன்ற ஆம்பரேஜ் மதிப்புகளில் 100 V க்கும் அதிகமான PIV மதிப்பீடுகளுடன் ஷாட்கி டையோட்களை இயக்கியுள்ளன.

படிக டையோடு (புள்ளி தொடர்பு டையோடு) விட சிறந்தது, ஷாட்கி டையோட்கள் ஏறக்குறைய சிறந்த சிறப்பியல்புகளுடன் கூறப்படுகின்றன என்பது மேலே உள்ள வரைகலைப் பிரதிநிதித்துவத்திலிருந்து தெளிவாகிறது. புள்ளி தொடர்பு டையோடின் முன்னோக்கி வீழ்ச்சி பொதுவாக ஒரு சாதாரண p-n சந்தி டையோட்களைக் காட்டிலும் குறைவாக இருக்கும்.

VT அல்லது ஷாட்கி டையோட்டின் முன்னோக்கி மின்னழுத்த வீழ்ச்சி ஒரு பெரிய அளவிற்கு உள்ளே இருக்கும் உலோகத்தால் தீர்மானிக்கப்படுகிறது. வெப்பநிலையின் விளைவுக்கும் விடி அளவிற்கும் இடையில் வர்த்தகம் செய்யப்பட வேண்டும். இந்த அளவுருக்களில் ஒன்று அதிகரித்தால் மற்றொன்று சாதனத்தின் செயல்திறன் அளவைக் குறைக்கும். மேலும், VT தற்போதைய வரம்பையும் சார்ந்துள்ளது, குறைந்த அனுமதிக்கக்கூடிய மதிப்புகள் VT இன் குறைந்த மதிப்புகளை உறுதி செய்கின்றன. தோராயமான மதிப்பீட்டில், கொடுக்கப்பட்ட குறைந்த அளவிலான அலகுகளுக்கு VT முன்னோக்கி வீழ்ச்சி அடிப்படையில் பூஜ்ஜியமாக இருக்கும். நடுத்தர மற்றும் உயர் நடப்பு வரம்புகளுக்கு, முன்னோக்கி துளி மதிப்புகள் 0.2 V ஆக இருக்கலாம், இது சிறந்த பிரதிநிதி மதிப்பாகத் தோன்றுகிறது.

இந்த நேரத்தில் அதிகபட்சமாக தாங்கக்கூடிய தற்போதைய வரம்பு ஷாட்கி டையோடு 75 ஆம்ப்ஸ் ஆகும், இருப்பினும் 100 ஆம்ப்கள் வரை விரைவில் அடிவானத்தில் இருக்கலாம்.

ஷாட்கி டையோடு பயன்பாடு

ஷாட்கி டையோட்களின் முக்கிய பயன்பாட்டு பகுதி மின்சாரம் அல்லது SMPS ஐ மாற்றுவதில் உள்ளது, அவை 20 kHz க்கும் அதிகமான அதிர்வெண்களுடன் பணிபுரியும்.

பொதுவாக, அறை வெப்பநிலையில் 50 ஆம்ப் ஷாட்கி டையோடு 0.6 V இன் முன்னோக்கி மின்னழுத்தத்துடன் மதிப்பிடப்படலாம், மேலும் 10 ns மீட்பு நேரம், குறிப்பாக SMPS பயன்பாட்டிற்காக வடிவமைக்கப்பட்டுள்ளது. மறுபுறம், ஒரு சாதாரண p-n சந்தி டையோடு 1.1 V இன் முன்னோக்கி வீழ்ச்சியையும் 30 முதல் 50 ns வரை மீட்டெடுக்கும் அளவையும் அதே தற்போதைய விவரக்குறிப்பில் வெளிப்படுத்தக்கூடும்.

மேலே உள்ள முன்னோக்கி மின்னழுத்த வேறுபாடு மிகச் சிறியதாக இருப்பதை நீங்கள் காணலாம், இருப்பினும் இரண்டிற்கும் இடையேயான சக்தி சிதறல் அளவைப் பார்த்தால்: பி (சூடான கேரியர்) = 0.6 x 50 = 30 வாட்ஸ், மற்றும் பி (பிஎன்) = 1.1 x 50 = 55 வாட்ஸ், இது அளவிடக்கூடிய வேறுபாடு, இது SMPS இன் செயல்திறனை விமர்சன ரீதியாக பாதிக்கும்.

தலைகீழ் சார்பு பிராந்தியத்தில், ஷாட்கி டையோடில் சிதறல் சற்று அதிகமாக இருக்கலாம் என்றாலும், நிகர முன்னோக்கி மற்றும் தலைகீழ் சார்பு சிதறல் ஒரு பி-என் சந்தி டையோடு விட சிறப்பாக இருக்கும்.

மீட்பு நேரம்

சாதாரண p-n குறைக்கடத்தி டையோடில், செலுத்தப்பட்ட சிறுபான்மை கேரியர்கள் காரணமாக தலைகீழ் மீட்பு நேரம் (trr) அதிகமாக உள்ளது.

மிகக் குறைந்த சிறுபான்மை கேரியர்கள் காரணமாக ஷாட்கி டையோட்களில், தலைகீழ் மீட்பு நேரம் கணிசமாக குறைவாக உள்ளது. இதனால்தான் ஷாட்கி டையோட்கள் 20 ஜிகாஹெர்ட்ஸ் அதிர்வெண்களில் கூட மிகவும் திறம்பட செயல்பட முடிகிறது, இதற்கு சாதனங்கள் மிக விரைவான வேகத்தில் மாற வேண்டும்.

இதை விட அதிக அதிர்வெண்களுக்கு, ஒரு புள்ளி-தொடர்பு டையோடு அல்லது ஒரு படிக டையோடு இன்னும் சிறிய சந்தி பகுதி அல்லது புள்ளி சந்தி பகுதி காரணமாக பயன்படுத்தப்படுகின்றன.

ஷாட்கி டையோட்கள் சமமான சுற்று

அடுத்த எண்ணிக்கை வழக்கமான மதிப்புகளுடன் ஷாட்கி டையோடு சமமான சுற்று சித்தரிக்கிறது. அருகிலுள்ள சின்னம் சாதனத்தின் நிலையான சின்னமாகும்.

தூண்டல் எல்பி மற்றும் கொள்ளளவு சிபி ஆகியவை தொகுப்பிலேயே குறிப்பிடப்பட்டுள்ள மதிப்புகள், ஆர்.பி. என்பது தொடர்பு எதிர்ப்பு மற்றும் மொத்த எதிர்ப்பால் ஆன தொடர் எதிர்ப்பை உருவாக்குகிறது.

முந்தைய பத்திகளில் விவாதிக்கப்பட்ட கணக்கீடுகளின்படி, எதிர்ப்பு rd மற்றும் கொள்ளளவு Cj க்கான மதிப்புகள் உள்ளன.

ஷாட்கி டையோடு விவரக்குறிப்பு விளக்கப்படம்

மோட்டோரோலா செமிகண்டக்டர் தயாரிப்புகளால் தயாரிக்கப்பட்ட சூடான-கேரியர் திருத்திகள் மற்றும் அவற்றின் விவரக்குறிப்புகள் மற்றும் பின்அவுட் விவரங்களுடன் கீழேயுள்ள விளக்கப்படம் எங்களுக்கு வழங்குகிறது.