دیود شاتکی چیست و پارامترهای مهم برای انتخاب آن کدام است؟
دیود شاتکی که به آن دیود حامل داغ، دیود مانع شاتکی، دستگاه حامل اکثریت، دیود مانع سطحی، دیود الکترون - داغ یا دیود ولتاژ پایین گفته میشود، نوعی دیود بوده که در پیوند آن از یک فلز و نیمه رسانا استفاده شده است. در دیودهای شاتکی میزان افت ولتاژ 15/0 تا 4/0 است و در آنها فلزاتی مثل پلاتین یا آلومینیوم جایگزین نیمه هادی نوع P میشوند. این دیودها اغلب همراه با انواع خازن سرامیکی مانند خازنهای دیالکتریک یا خازنهای سرامیکی با ظرفیت بالا برای کاهش نویز یا بهبود عملکرد در مدارهای الکترونیکی استفاده میشوند.
هر مهندس طراحی باید بر اساس نیاز برنامه خود دیود شاتکی مناسب را انتخاب نماید؛ بنابراین برای طرحهای سوئیچینگ درجه فرکانس دیو شاتکی باید زیاد باشد و برای طراحیهای یکسوکننده، نیاز به دیودهای شاتکی ولتاژ بالا، جریان کم/ متوسط و فرکانس پایین است.
اما پارامترهای مهم برای انتخاب دیود شاتکی مناسب شامل موارد زیر میشود:
- افت ولتاژ روبهجلو؛ ولتاژ روشن برای دیود شاتکی باید در حدود 2/0 ولت باشد.
افت ولتاژ یعنی ولتاژ افت کردهای که برای روشن کردن دیود بایاس روبهجلو استفاده میشود. - ولتاژ شکست معکوس؛ برای دیود شاتکی ولتاژ شکست معکوس باید در حدود 50 ولت باشد.
ولتاژ شکست معکوس، مقدار خاصی از ولتاژ بایاس معکوس است که بعد از خراب شدن دیو، شروع به هدایت در جهت معکوس میکند. - زمان ریکاوری معکوس؛ دیودهای شاتکی چون در محل اتصال منطقه تخلیه ندارند، فاقد زمان ریکاوری هستند.
زمان ریکاوری معکوس به زمانی گفته میشود که دیود از حالت هدایت روبهجلو یا حالت ON به حالت OFF معکوس تغییر میکند. - جریان نشتی معکوس؛ در دیودهای شاتکی افزایش دما باعث افزایش جریان نشتی معکوس میشود.
جریان نشتی معکوس به جریانی گفته میشود که از دستگاه نیمه رسانا در بایاس معکوس هدایت شده باشد.
در خصوص نماد دیود شاتکی لازم است بدانید که در این دیود فلز به عنوان آند و نیمه هادی نوع N به عنوان کاتد عمل میکند و به صورت شکل زیر است:
در خصوص کد دیود شاتکی لازم به ذکر است که نام گذاری دیودها با کدهای مختلفی انجام میشود و این کدها نشان دهنده ویژگی و نوع دیود هستند. در این راستا، HER30X و MR85X و 1N58XX کدهای دیود شاتکی محسوب میشوند.
انواع دیود شاتکی
در خصوص انواع دیود شاتکی میتوان به موارد زیر نمود:
دیود شاتکی نوع استاندارد
دیود شاتکی استاندارد برای مدارهای فرکانس بالا مناسب بوده، دارای سرعت سوئیچینگ بسیار بالا و افت ولتاژ مستقیم بسیار کم بین 15/0 تا 45/0 ولت است. کاربرد دیود شاتکی نوع استاندارد شامل محافظت از مدارها در برابر ولتاژ معکوس، اصلاحکنندهها در منابع تغذیه، مدارهای مخابراتی و RF است. علاوه بر این، بانک خازنی چیست و نقش آن در بهبود عملکرد سیستمهای الکتریکی و اصلاح نویز در مدارها قابل توجه است.
دیود شاتکی با ولتاژ معکوس بالا
دیود شاتکی با ولتاژ معکوس بالا برای کاربردهای ولتاژ بالا مثل سیستمهای صنعتی و تجاری نیازمند با ولتاژ بالا و مدارهای تغذیه با ولتاژ بالا مناسب بوده و نسبت به دیودهای شاتکی استاندارد توانایی تحمل ولتاژ معکوس بالاتر را دارد. دیود شاتکی با ولتاژ معکوس بالا افت ولتاژ کمی بیشتر از انواع استاندارد را دارد.
دیود شاتکی با جریان بالا
دیود شاتکی با جریان بالا در برابر اضافه جریانهای لحظهای مقاوم بوده، قابلیت عبور جریان زیاد را داشته و برای کاهش تلفات انرژی دارای افت ولتاژ مستقیم کم است. کاربرد دیود شاتکی با جریان بالا شامل شارژهای سریع، مدارهای یکسوکننده در منابع تغذیه توان بالا، استفاده در اینورترها و مبدلهای DC-DC است.
دیود شاتکی با بستهبندی سطحی
دیود شاتکی با بستهبندی سطحی برای فضاهای محدود مناسب بوده، برای استفاده در مدارهای کوچک و تراکم بالا طراحی شده و نصب آن به صورت SDM یا Surface Mount Device است. از جمله کاربردهای دیود شاتکی با بستهبندی سطحی میتوان به استفاده در دستگاههای قابل حمل مثل تلفنهای همراه، مدارهای مجتمع و میکروالکترونیک اشاره نمود.
دیود شاتکی فوق سریع
دیود شاتکی فوق سریع برای مدارهایی با سرعت سوئیچینگ بسیار بالا مناسب بوده و دارای زمان بازیابی معکوس Reverse Recovery Time بسیار کوتاه است. استفاده در مدارهای مخابراتی و فرکانس بالا، استفاده در منابع تغذیه سوئیچینگ یا SMPS از کاربردهای دیود شاتکی فوق سریع است.
دیود شاتکی با نویز کم
دیود شاتکی با نویز کم برای تقویت کنندههای حساس و مدارهای گیرنده مناسب بوده و در عین عملکرد نویز بسیار کمی دارد. از جمله کاربردهای دیود شاتکی با نویز کم میتوان به استفاده در رادارها، سیستمهای ردیابی، مدارهای سنسورهای حساس و تقویت کنندههای RF اشاره نمود.
دیود شاتکی دوگانه
دیود شاتکی دوگانه به طور موازی یا سری متصل میشود و در یک بستهبندی مشترک دارای دو دیود شاتکی است. این ویژگی باعث کاهش تعداد قطعات در مدار و افزایش کارایی آن میشود. دیود شاتکی دوگانه به طور عمده در پلهای یکسوساز کوچک و یکسوکنندههای دوتایی در منابع تغذیه استفاده میشود. در این نوع مدارها، ممکن است نیاز به کاربرد ماژول رله برای کنترل دقیق سوئیچینگها و بهبود عملکرد مدار داشته باشیم، بهویژه در کاربردهایی که نیاز به تغییر وضعیت سریع و قابل اعتماد دارند.
بین دیود شاتکی و دیود معمولی چه تفاوتهایی وجود دارد؟
در خصوص تفاوت دیود شاتکی و معمولی میتوان به موارد زیر اشاره نمود:
- دیود شاتکی به دلیل وجود جریان از فلز به بخش نیمه هادی نوع N دارای عملکردی تک قطبی است، اما دیودهای معمولی با اتصال PN دستگاههایی دو قطبی هستند.
- بر خلاف دیودهای معمولی، فلز موجود در دیود شاتکی فاقد سوراخ بوده و هیچ شارژی را ذخیره نمیکند؛ بنابراین در حضور نویز نسبتاً پایین سوئیچ میشود.
- برای دیود شاتکی محدوده ولتاژ معکوس بازه 10 تا 1400 ولت است، اما برای دیود معمولی در انواع PN محدوده ولتاژ معکوس بین 20 تا 60 ولت است.
- دیگر تفاوت دیود شاتکی و معمولی این است که در دیود شاتکی حاملان زیادی برای غلبه بر مانع وجود دارد که این ویژگی باعث ایجاد جریان معکوس به صورت راحتتر میشود.
دیود شاتکی چه کاربردهایی دارد؟
مهمترین کاربرد دیود شاتکی شامل موارد زیر میشود:
- چنانچه در مدار جریان توسط دو منبع تغذیه موازی تولید شود، از دیود شاتکی استفاده میشود. به دلیل افت ولتاژ پایین، دیود شاتکی برای استفاده در مدار یا کاربردهای برق مناسب است و توسط آن میتوان مانع از جریان مخالف جریان ورودی از منبعی به منبع دیگر شد.
- در دیودهای مهارکننده، دیود شاتکی میتواند به عنوان کلید اصلی استفاده شود. نوع اتصال پایه دیود شاتکی به سمت جلو بوده و زمان خاموش شدن آن بسیار کم است. چون دیود شاتکی بیشترین میزان جریان را از خود عبور میدهد، سرعت مدار را افزایش خواهد داد.
- دیود شاتکی از جمله کاربردیترین و بهترین دستگاههای نیمه هادی برای یکسوسازی قدرت است. دیودهای شاتکی چگالی جریان بالا و افت ولتاژ بسیار پایینی دارند که باعث کاهش سطح حرارت و افزایش کارایی سیستم میشود.
آیا برای دیود شاتکی، جایگزینی وجود دارد؟
برای انواع دیود شاتکی که به دلیل سرعت سوئیچینگ بالا و افت ولتاژ کم محبوب هستند، بسته به ویژگیهای مطلوب و مدار، جایگزینهای مختلفی وجود دارد که میتواند عملکرد مشابه یا بهتری داشته باشند. انتخاب جایگزین دیود شاتکی به نوع کاربرد و نیازهای طراحی وجود دارد. از دیودهای زنر، دیود سیلیکونی استاندارد و دیودهای گالیم آرسنید میتوان به عنوان جایگزین برای دیودهای شاتکی استفاده نمود.
با توجه به مطالب بیان شده در خصوص اینکه دیود شاتکی چیست؟ بیان کردیم دیودهای شاتکی به دلیل ساختار خاصی که دارند، در سوئیچینگ سرعت بالایی را ارائه میدهند و به علت افت ولتاژ بسیار پایین و تنوع بالایی از ولتاژهای مختلف، همواره در دسترس شما هستند.
شما میتوانید از فروشگاه ما انواع دیود شاتکی و دیگر دیودها را با ضمانت اصالت کالا انتخاب و خریداری نمایید و برای کسب اطلاعات بیشتر در مورد ویژگیها، مشخصات و قیمت دیودهای شاتکی با کارشناسان بخش فروش ما در ارتباط باشید.
