דיודה שוטקי: איך זה עובד, תכונות חיוביות ושליליות

רוב מעגלי הרדיו המודרניים משתמשים בדיודה שוטקי. פעולתו מבוססת על אפקט פיזי שהתגלה על ידי המדען הגרמני וולטר שוטקי, וזו הסיבה שהיא נושאת את שמו. לאלמנט זה יש הרבה מאותם פרמטרים כמו דיודות קונבנציונליות, אבל יש לו גם הבדלים משמעותיים.

עקרון הפעולה והייעוד

אם דיודה מוליכים למחצה קונבנציונליים מבוססת על המאפיינים של צומת p-n, אז עקרון הפעולה של דיודה שוטקי מבוסס על תכונות של צומת כאשר מתכת ומוליך למחצה נמצאים במגע. מגע כזה כונה בפיזיקה "מחסום שוטקי". המוליך למחצה הנפוץ ביותר הוא גליום ארסניד (GaAs), ו של מתכות, השימושים הבאים משמשים בעיקר:

• ווֹלפרָם;
• פְּלָטִינָה;
• כסף;
• זהב;
• פלדיום.

במעגלי רדיו, ייעוד דיודה Schottky דומה לייעוד של אלמנט מוליך למחצה קונבנציונלי, אך יש הבדל בולט: מהצד קתודה, כאשר יש קו קטן בניצב לקו הראשי, הקצוות שלה כפופים בנוסף לכיוונים שונים בזווית ישרה או עם חלקה לְכּוֹפֵף.

לפעמים קשה לייעד אלמנט זה בצורה גרפית על דיאגרמות סכמטיות, הוא מצויר כמו דיודה רגילה, והסוג מצוין בנוסף במפרט.

תכונות חיוביות ושליליות

אלמנט המוליך למחצה Schottky נמצא בשימוש נרחב במכשירי אלקטרוניקה ורדיו שונים בשל תכונותיו החיוביות. אלה כוללים את הדברים הבאים:

• נפילת מתח נמוכה מאוד על פני הצומת, שערכה המרבי הוא 0.55 V בלבד;
• מהירות תגובה גבוהה;
• קיבול מחסום נמוך (צומת), המאפשר להשתמש בדיודה שוטקי במעגלים עם תדר זרם גבוה.

אבל יש גם כמה מאפיינים שליליים שיש לקחת בחשבון בעת ​​שימוש באלמנט רדיו-טכני זה. כלומר:

• כשל מיידי בלתי הפיך אפילו עם עלייה קצרת טווח במתח ההפוך מעל ערך הגבול;
• התרחשות התמוטטות תרמית בזרם הפוך עקב שחרור חום;
• דליפות דיודה הן שכיחות וקשות לזיהוי.

היקף היישום ודגמים פופולריים

אלמנט הרדיו המוליך למחצה Schottky מאופיין בהיעדר קיבול מפוזר עקב היעדר נושאי מיעוטים. לכן, אלמנט זה הוא בעיקר דיודת מיקרוגל של מגוון רחב של יישומים. הוא משמש בתפקיד של האלמנטים הבאים:

• מד מתח;
• מקלט קרינה;
• מאפנן אור;
• גלאי קרינה גרעינית;
• מיישר זרם בתדר גבוה.

נפילת מתח קטנה, למרבה הצער, נצפית ברוב האלמנטים הללו במתח פעולה בטווח של 55-60 V. אם המתח גבוה מערך זה, אזי דיודת Schottky יש את אותן איכויות כמו אלמנט מוליך למחצה קונבנציונלי מבוסס סיליקון. המתח המרבי המקסימלי הוא בדרך כלל בסדר גודל של 250 וולט, אך ישנם דגמים מיוחדים שיכולים לעמוד ב-1200 וולט (לדוגמה, VS-10ETS12-M3).

מבין הדגמים הכפולים, 60CPQ150 פופולרי בקרב חובבי רדיו. לאלמנט רדיו זה יש מתח הפוך מרבי של 150 וולט, וכל דיודה בודדת מהמכלול מיועדת לשאת זרם בחיבור ישיר עם כוח של 30 A. בספקי כוח מיתוג עוצמתיים, ניתן לפעמים למצוא את דגם VS-400CNQ045, שבו זרם המוצא לאחר תיקון מגיע ל-400 A.

דיודות שוטקי מסדרת 1N581x פופולריות בקרב חובבי רדיו. לדוגמאות כגון 1N5817, 1N5818, 1N5819 יש זרם קדימה מרבי של 1 A, ו המתח ההפוך שלהם הוא 20-40 V. נפילת מתח על פני המחסום (צומת) בטווח שבין 0.45 ל-0.55 V. גם בתרגול רדיו חובבני, קיים אלמנט 1N5822 עם זרם ישר של עד 3A.

במעגלים מודפסים נעשה שימוש בדיודות מיניאטוריות מסדרת SK12 - SK16. למרות גודלם הקטן מאוד, הם יכולים לעמוד בזרם קדימה של עד 1 A, ומתח ה"חזרה" נע בין 20 ל-60 וולט. יש גם דיודות חזקות יותר, למשל, SK36. הזרם הישר שלו מגיע ל-3 A.

אבחון של תקלות אפשריות

ישנם רק שלושה סוגים של תקלות אפשריות. זהו התמוטטות, שבירה ודליפה. אם ניתן לאבחן את שני הסוגים הראשונים באופן עצמאי בבית באמצעות מולטימטר קונבנציונלי, אזי כמעט בלתי אפשרי לאבחן את התקלה השלישית בבית.

כדי לקבוע בצורה מהימנה את הכשל של הדיודה, יש להסיר אותה מהמעגל, אחרת shunting דרך רכיבי מעגל אחרים יעוות את הקריאות שהתקבלו. במהלך התמוטטות, האלמנט מתנהג כמו מוליך רגיל. כאשר מודדים את ההתנגדות שלו בשני הכיוונים, המטר יהיה "0". במקרה של הפסקה, החלק אינו מעביר זרם חשמלי כלל לשום כיוון. ההתנגדות שלו שווה לאינסוף בכל כיוון.

סימן עקיף לדליפה באלמנט הוא פעולתו הלא יציבה. לעיתים, ניתן להפעיל את ההגנה המובנית באספקת החשמל של המחשב, הצג וכו'.

אי אפשר לקבוע את הדליפה עם מולטימטר, מכיוון שהיא מתרחשת במהלך פעולת האלמנט, ויש לבצע מדידות כאשר הוא מנותק מהמעגל.