Schottky डायोड - उपकरण, प्रकार, विशेषताएँ और उपयोग

Schottky डायोड, या अधिक सटीक रूप से Schottky बैरियर डायोड, अर्धचालक उपकरण हैं जो धातु-अर्धचालक संपर्क के आधार पर बनाए जाते हैं, जबकि पारंपरिक डायोड एक अर्धचालक pn जंक्शन का उपयोग करते हैं।

Schottky डायोड का नाम और इलेक्ट्रॉनिक्स में इसकी उपस्थिति जर्मन भौतिक विज्ञानी वाल्टर Schottky के लिए है, जिन्होंने 1938 में, नए खोजे गए अवरोधक प्रभाव का अध्ययन करते हुए, पहले के सिद्धांत की पुष्टि की, जिसके अनुसार धातु से इलेक्ट्रॉनों का उत्सर्जन भी संभावित बाधा से बाधित था। , लेकिन लागू बाहरी विद्युत क्षेत्र के साथ यह अवरोध कम हो जाएगा। वाल्टर शोट्की ने इस प्रभाव की खोज की, जिसे तब वैज्ञानिक के सम्मान में शोट्की प्रभाव कहा जाता था।

भौतिक पक्ष

धातु और अर्धचालक के बीच संपर्क की जांच करते हुए, यह देखा जा सकता है कि यदि अर्धचालक की सतह के पास अधिकांश आवेश वाहकों में कमी वाला क्षेत्र है, तो अर्धचालक की तरफ धातु के साथ इस अर्धचालक के संपर्क के क्षेत्र में , आयनित स्वीकारकर्ताओं और दाताओं से एक अंतरिक्ष क्षेत्र बनता है और एक अवरुद्ध संपर्क होता है - शोट्की बैरियर ही ... यह अवरोध किन परिस्थितियों में होता है? एक ठोस की सतह से थर्मिओनिक विकिरण का प्रवाह रिचर्डसन समीकरण द्वारा निर्धारित किया जाता है:

आइए हम ऐसी स्थितियाँ बनाएँ जहाँ एक अर्धचालक, उदाहरण के लिए n-प्रकार, एक धातु के संपर्क में हो, धातु से इलेक्ट्रॉनों का थर्मोडायनामिक कार्य फलन सेमीकंडक्टर से इलेक्ट्रॉनों के थर्मोडायनामिक कार्य फ़ंक्शन से अधिक होगा। ऐसी परिस्थितियों में, रिचर्डसन के समीकरण के अनुसार, सेमीकंडक्टर सतह से थर्मिओनिक विकिरण धारा धातु की सतह से थर्मिओनिक विकिरण धारा से अधिक होगी:

समय के प्रारंभिक क्षण में, इन सामग्रियों के संपर्क में आने पर, सेमीकंडक्टर से धातु तक की धारा रिवर्स करंट (धातु से सेमीकंडक्टर तक) से अधिक हो जाएगी, जिसके परिणामस्वरूप सेमीकंडक्टर्स और दोनों के निकट-सतह क्षेत्रों में धातु, अंतरिक्ष शुल्क जमा होने लगेंगे - सेमीकंडक्टर में सकारात्मक और धातु में नकारात्मक। संपर्क के क्षेत्र में, इन आवेशों द्वारा निर्मित एक विद्युत क्षेत्र उत्पन्न होगा और ऊर्जा बैंड का झुकना होगा।

क्षेत्र की कार्रवाई के तहत, सेमीकंडक्टर के लिए थर्मोडायनामिक कार्य फ़ंक्शन में वृद्धि होगी और वृद्धि तब तक जारी रहेगी जब तक कि थर्मोडायनामिक कार्य फ़ंक्शन और सतह पर लागू होने वाली संबंधित थर्मोनिक विकिरण धाराएं संपर्क क्षेत्र में बराबर न हो जाएं।

पी-टाइप सेमीकंडक्टर और धातु के लिए एक संभावित अवरोध के गठन के साथ एक संतुलन राज्य में संक्रमण की तस्वीर एन-टाइप सेमीकंडक्टर और धातु के साथ विचार किए गए उदाहरण के समान है। बाहरी वोल्टेज की भूमिका सेमीकंडक्टर के स्पेस चार्ज क्षेत्र में संभावित बाधा की ऊंचाई और विद्युत क्षेत्र की ताकत को नियंत्रित करना है।

ऊपर दिया गया चित्र Schottky बाधा गठन के विभिन्न चरणों के क्षेत्र आरेखों को दर्शाता है। संपर्क क्षेत्र में संतुलन की स्थिति के तहत, थर्मल उत्सर्जन धाराएं बराबर होती हैं, क्षेत्र के प्रभाव के कारण, एक संभावित अवरोध प्रकट होता है, जिसकी ऊंचाई थर्मोडायनामिक कार्य कार्यों के बीच अंतर के बराबर होती है: φk = FMe - Фп / п।

जाहिर है, शोट्की बैरियर के लिए करंट-वोल्टेज की विशेषता असममित हो जाती है। आगे की दिशा में, लागू वोल्टेज के साथ धारा तेजी से बढ़ती है। विपरीत दिशा में, करंट वोल्टेज पर निर्भर नहीं करता है। दोनों ही मामलों में, करंट मुख्य आवेश वाहक के रूप में इलेक्ट्रॉनों द्वारा संचालित होता है।

इसलिए, Schottky डायोड को उनकी गति से अलग किया जाता है, क्योंकि वे फैलाना और पुनर्संयोजन प्रक्रियाओं को बाहर करते हैं जिनके लिए अतिरिक्त समय की आवश्यकता होती है। वोल्टेज पर धारा की निर्भरता वाहकों की संख्या में परिवर्तन से संबंधित है, क्योंकि ये वाहक आवेश अंतरण प्रक्रिया में शामिल होते हैं। बाहरी वोल्टेज उन इलेक्ट्रॉनों की संख्या को बदल देता है जो शोट्की बैरियर के एक तरफ से दूसरी तरफ जा सकते हैं।

विनिर्माण प्रौद्योगिकी के कारण और ऑपरेशन के वर्णित सिद्धांत के आधार पर, Schottky डायोड में आगे की दिशा में कम वोल्टेज की गिरावट होती है, जो पारंपरिक p-n-डायोड की तुलना में बहुत कम होती है।

यहां, संपर्क क्षेत्र के माध्यम से एक छोटा प्रारंभिक प्रवाह भी गर्मी की रिहाई की ओर जाता है, जो तब अतिरिक्त वर्तमान वाहकों की उपस्थिति में योगदान देता है। इस मामले में, अल्पसंख्यक चार्ज वाहकों का कोई इंजेक्शन नहीं है।

Schottky डायोड इसलिए कोई विसरित समाई नहीं है क्योंकि कोई अल्पसंख्यक वाहक नहीं हैं और परिणामस्वरूप सेमीकंडक्टर डायोड की तुलना में गति काफी अधिक है। यह एक तेज असममित पी-एन जंक्शन की तरह दिखता है।

इस प्रकार, सबसे पहले, Schottky डायोड विभिन्न प्रयोजनों के लिए माइक्रोवेव डायोड हैं: डिटेक्टर, मिश्रण, हिमस्खलन पारगमन, पैरामीट्रिक, स्पंदित, गुणा। Schottky डायोड का उपयोग रेडिएशन डिटेक्टर, स्ट्रेन गेज, न्यूक्लियर रेडिएशन डिटेक्टर, लाइट मॉड्यूलेटर और अंत में हाई फ्रीक्वेंसी रेक्टिफायर के रूप में किया जा सकता है।

आरेखों पर Schottky डायोड पदनाम

डायोड शोट्की आज

आज, Schottky डायोड का व्यापक रूप से इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों में उपयोग किया जाता है। आरेखों में, उन्हें पारंपरिक डायोड से भिन्न रूप से दर्शाया गया है। आप अक्सर पावर स्विच के तीन-पिन हाउसिंग में बने दोहरे शोट्की रेक्टिफायर पा सकते हैं। इस तरह की दोहरी संरचनाओं में दो स्कॉटकी डायोड अंदर होते हैं, जो कैथोड या एनोड से जुड़े होते हैं, कैथोड की तुलना में अधिक बार।

असेंबली में डायोड में बहुत समान पैरामीटर होते हैं, क्योंकि प्रत्येक ऐसे नोड को एक तकनीकी चक्र में उत्पादित किया जाता है, और परिणामस्वरूप, उनका ऑपरेटिंग तापमान तदनुसार समान होता है और विश्वसनीयता अधिक होती है। उच्च गति (नैनोसेकंड की इकाइयां) के साथ 0.2-0.4 वोल्ट की निरंतर वोल्टेज ड्रॉप उनके पीएन समकक्षों पर स्कॉटकी डायोड के निस्संदेह फायदे हैं।

डायोड में Schottky बैरियर की ख़ासियत, कम वोल्टेज ड्रॉप के संबंध में, 60 वोल्ट तक के लागू वोल्टेज पर प्रकट होती है, हालाँकि गति स्थिर रहती है। आज, 25CTQ045 प्रकार के Schottky डायोड (45 वोल्ट तक के वोल्टेज के लिए, असेंबली में डायोड के प्रत्येक जोड़े के लिए 30 एम्पीयर तक की धाराओं के लिए) कई स्विचिंग बिजली की आपूर्ति में पाए जा सकते हैं, जहाँ वे कई तक की धाराओं के लिए रेक्टिफायर का काम करते हैं। सौ किलोहर्ट्ज़।

Schottky डायोड के नुकसान के विषय पर स्पर्श करना असंभव नहीं है, निश्चित रूप से वे हैं और उनमें से दो हैं। सबसे पहले, महत्वपूर्ण वोल्टेज का एक अल्पकालिक अतिरिक्त डायोड को तुरंत निष्क्रिय कर देगा। दूसरा, तापमान अधिकतम रिवर्स करंट को दृढ़ता से प्रभावित करता है। बहुत उच्च जंक्शन तापमान पर, रेटेड वोल्टेज पर संचालित होने पर भी डायोड आसानी से टूट जाएगा।

कोई भी रेडियो शौकिया अपने अभ्यास में Schottky डायोड के बिना नहीं कर सकता। सबसे लोकप्रिय डायोड यहां देखे जा सकते हैं: 1N5817, 1N5818, 1N5819, 1N5822, SK12, SK13, SK14। ये डायोड आउटपुट और एसएमडी दोनों संस्करणों में उपलब्ध हैं। मुख्य बात यह है कि रेडियो शौकिया उनकी इतनी सराहना करते हैं कि उनकी उच्च गति और कम जंक्शन वोल्टेज ड्रॉप - अधिकतम 0.55 वोल्ट - इन घटकों की कम लागत पर।

एक दुर्लभ पीसीबी एक उद्देश्य या किसी अन्य के लिए Schottky डायोड के बिना करता है। कहीं Schottky डायोड फीडबैक सर्किट के लिए कम-पावर रेक्टिफायर के रूप में कार्य करता है, कहीं - 0.3 - 0.4 वोल्ट के स्तर पर वोल्टेज स्टेबलाइजर के रूप में, और कहीं यह एक डिटेक्टर है।

नीचे दी गई तालिका में आप आज के सबसे सामान्य लो-पावर Schottky डायोड के पैरामीटर देख सकते हैं।