دیود شاتکی چیست؟ انواع و کاربردهای آن

شبیه تمام دیودهای دیگر، وظیفه اصلی دیود شاتکی کنترل جهت جریان در یک مدار است. به‌طور دقیق‌تر، دیود شاتکی شبیه یک خیابان یک‌طرفه است که به جریان تنها اجازه عبور از آند به کاتد را می‌دهد. اما، برخلاف دیودهای دیگر، ولتاژ این عملکرد یک‌طرفه در دیود شاتکی بسیار پایین و بنابراین، سرعت سوئیچینگ آن بسیار بالاست. همین ویژگی دیود شاتکی را به انتخابی ایده‌آل در کاربردهای مختلف می‌کند که در ادامه به چند نمونه اصلی آن‌ها اشاره می‌کنیم.

یکی از اصلی‌ترین کاربردهای دیودهای شاتکی، استفاده از آن‌ها در دستگاه‌های ارتباط رادیویی است. همچنین، دیود شاتکی یک دستگاه با اتصال‌های فلز- نیمه‌ هادی است که قابلیت استفاده از آن‌ها در مدارهای آشکارساز قدرت و میکسرها را بالا می‌برند.

بهترین انتخاب از میان دستگاه‌های نیمه‌ هادی برای انجام عمل یکسوسازی، دیودهای شاتکی هستند؛ زیرا این دیودها هم‌زمان، پایین در حالت رو‌به‌‍جلو چگالی جریان بالا و افت ولتاژ دارند (برخلاف انواع با اتصال‌های PN). این دو ویژگی، باعث ایجاد سطوح گرمایی پایین‌تر، هیت سینک‌های کوچک‌تر موردنیاز در طراحی، و افزایش کارایی کلی سیستم الکترونیکی می‌گردند.

وقتی جریان از دو منبع انرژی تأمین می‌شود، استفاده از دیود شاتکی به عنوان کنترل‌کننده، بهینه‌ترین انتخاب است. همچنین، در حضور دیود شاتکی، از امکان ورود جریان معکوس از یک منبع به منبع دیگر و اختلال در توان، جلوگیری می‌شود.

از آنجا که خورشید به صورت ۲۴ ساعته در دسترس نیست، سلول‌های خورشیدی را، برای ذخیره انرژی، به باتری‌های قابل‌شارژ وصل می‌کنند. استفاده از دیودهای شاتکی، از تخلیه باتری در شب جلوگیری و از سلول‌های با کارایی بالا در مقابل تخلیه انرژی حاصل از عملکرد مخرب سلول‌های با کارایی پایین محافظت می‌کند.

دیودهای شاتکی از جمله بهترین انتخاب‌ها در کاربردهای جهش دیودی سریع و تثبیت ولتاژ مدار در نقطه مشخصی هستند. در این کاربرد، اتصال پایه در حالت بایاس روبه‌جلو است. با استفاده از دیود شاتکی، زمان خاموش شدن به میزان قابل‌توجهی کاهش می‌یابد و سرعت مدار ارتقاء می‌یابد.

فروش ویژه

فروش میکروکنترلر  Atmega16a-au  در سایت هادی بان الکترونیک

• ✔میکروکنترولر

خرید میکروکنترلر

ولتاژ اصلی‌ترین معیار در تعیین انواع مختلف دیود شاتکی است. به‌طور کلی، دیودهای شاتکی در انواع با ولتاژ ۱۵ تا ۲۰۰ ولت و ۱ تا ۲۴۰ آمپر عرضه می‌شوند. جدیدترین انواع دیود شاتکی عبارت‌اند از:

• دیود شاتکی با ولتاژ پیشروی متوسط ۶۰ ولت، ۸۰ ولت، ۱۲۰ ولت
• جریان نشتی معکوس (IR)
• دیودهای توان بالا، از ۱۷۰ تا ۲۰۰ ولت

اسامی دیودها در بازار قطعات الکتریکی
• ۱N5817
• ۱N5818
• ۱N5819
• …
• B120-E3
• B120-M3
• B130-M3

دیود شاتکی ویژگی‌های شاخص زیادی نسبت به انواع معمولی دارد و ساختار آن متفاوت از آن‌هاست. دیود‌های معمولی ساختاری مرکب از اتصال‌های PN دارند. این اتصال‌های PN لایه‌های تخلیه‌ای ایجاد می‌کنند که به عنوان مانعی بین مواد P و N کاربرد دارند. به دلیل وجود این موانع، برای حرکت الکترون‌ها و برقراری جریان به ولتاژ بالایی نیاز هست.

در مقابل، در دیود شاتکی از یک اتصال نیمه‌ هادی فلزی بهره گرفته می‌شود که رسانایی بیشتری دارد و نسبت به اتصال PN امکان حرکت الکترون‌ها با سرعت و تسهیل بالاتری حاصل می‌شود. درنتیجه، برای برقراری جریان به ولتاژ چندان بالایی نیاز نیست. همچنین، ولتاژ آستانه در دیود شاتکی در سطح نسبتا پایینی حفظ می‌شود. درواقع، افت ولتاژ رو‌به‌جلو در دیود شاتکی پایین باشد و سرعت سوئیچینگ بالا رود.

• افت ولتاژ روبه‌جلو پایین در دیود شاتکی هم‌ارز با نیازی کمتر به ولتاژ نسبت به دیودهای معمولی است (در حدود ۰٫۳ تا ۰٫۴ ولت).
• زمان بازیابی کوتاه‌تر: مقدار بسیار کمی از شارژ ذخیره‌شده در دیود شاتکی، آن را برای انجام ایده آل عمل سوئیچینگ با سرعت بالا آماده می‌کند.
• سروصدای کمتر: نسبت به دیود‌ها با اتصال P-N، دیود شاتکی سروصدای بسیار کمتری را تولید می‌کند.
• کارایی و عملکرد بهتر: دیود شاتکی انرژی کمتری را مصرف می‌کند و به خوبی در کاربردهای ولتاژ پایین قابل استفاده است.
با این حال، معایبی نیز وجود دارند که باید در هنگام استفاده از این نوع از دیود مدنظر قرار داد. بخصوص، نسبت به انواع معمولی، دیود شاتکی با بایاس معکوس، جریان معکوس بالاتری را تجربه خواهد کرد. بنابراین، در اتصال معکوس، جریان بیشتری از مدار نشت می‌دهد.
علاوه بر این، دیودهای شاتکی حداکثر ولتاژ معکوس کمتری نسبت به انواع دیگر دارند (۵۰ ولت یا کمتر). وقتی به این آستانه حداکثری برسد، دیود شاتکی کارایی خود را از دست می‌دهد و درنتیجه، جریان معکوس بالایی را به مدار تزریق می‌کند.