शॉट्की डायोड बनाम शॉट्की डायोड - उपकरण, प्रकार, विशेषताएँ और उपयोग

शॉट्की डायोड एक अर्धचालक विद्युत रेक्टिफायर तत्व है जहां धातु-अर्धचालक जंक्शन का उपयोग बाधा के रूप में किया जाता है। परिणामस्वरूप, उपयोगी गुण प्राप्त होते हैं: आगे की दिशा में उच्च गति और कम वोल्टेज ड्रॉप।

शोट्की डायोड की खोज के इतिहास से

धातु-अर्धचालक जंक्शन के सुधारात्मक गुणों को पहली बार 1874 में फर्डिनेंड ब्रौन द्वारा उदाहरण के रूप में सल्फाइड का उपयोग करके देखा गया था। आगे और पीछे की दिशाओं में करंट प्रवाहित करने पर, उन्होंने 30% का अंतर नोट किया, जो मूल रूप से प्रसिद्ध ओम के नियम का खंडन करता था। ब्राउन यह नहीं बता सके कि क्या हो रहा था, लेकिन, अपने शोध को जारी रखते हुए, उन्होंने पाया कि खंड का प्रतिरोध भी बहती धारा के समानुपाती था। जो देखने में भी अजीब लग रहा था.

प्रयोग भौतिकविदों द्वारा दोहराए गए। उदाहरण के लिए, वर्नर सीमेंस ने सेलेनियम के समान गुणों को नोट किया। ब्राउन ने पाया कि संरचना के गुण सल्फाइड क्रिस्टल पर लागू संपर्कों के छोटे आकार के साथ सबसे स्पष्ट रूप से प्रकट होते हैं। शोधकर्ता ने प्रयोग किया:

• 1 किलो के दबाव के साथ स्प्रिंग-लोडेड तार;
• पारा संपर्क;
• पैड तांबे से मढ़ा हुआ।

इस प्रकार एक पॉइंट डायोड का जन्म हुआ, जिसने 1900 में हमारे हमवतन पोपोव को रेडियो डिटेक्टर के लिए पेटेंट लेने से रोक दिया। ब्राउन ने अपने लेखन में मैंगनीज अयस्क (साइलोमेलन) पर शोध की रूपरेखा तैयार की है। क्रिस्टल के संपर्कों को एक क्लैंप से दबाकर और स्पंज को करंट ले जाने वाले हिस्से से अलग करके, वैज्ञानिक ने उत्कृष्ट परिणाम प्राप्त किए, लेकिन उस समय प्रभाव का कोई अनुप्रयोग नहीं था। कॉपर सल्फाइड के असामान्य गुणों का वर्णन करते हुए फर्डिनेंड ने सॉलिड-स्टेट इलेक्ट्रॉनिक्स की नींव रखी।

ब्राउन के लिए, समान विचारधारा वाले लोगों को व्यावहारिक अनुप्रयोग मिला। 27 अप्रैल, 1899 को, प्रोफेसर जगदीश चंद्र बोस ने रेडियो ट्रांसमीटर के साथ मिलकर काम करने वाले पहले डिटेक्टर-रिसीवर के निर्माण की घोषणा की। उन्होंने गैलिना (लेड ऑक्साइड) को एक साधारण तार के साथ जोड़ा और मिलीमीटर तरंग को पकड़ा। 1901 में उन्होंने अपने दिमाग की उपज का पेटेंट कराया। यह संभव है कि पोपोव के बारे में अफवाहों के प्रभाव में। बोस डिटेक्टर का उपयोग मार्कोनी के पहले ट्रान्साटलांटिक रेडियो प्रसारण में किया गया था। सिलिकॉन क्रिस्टल पर इसी प्रकार के उपकरण का पेटेंट 1906 में ग्रीनलीफ़ विटर पिकार्ड द्वारा किया गया था।

1909 में नोबेल पुरस्कार में अपने भाषण में, ब्राउन ने कहा कि वह उस घटना के सिद्धांतों को नहीं समझते थे जो उन्होंने खोजी थी, लेकिन उन्होंने कई सामग्रियों की खोज की जो नए गुणों को प्रदर्शित करती हैं। ये उपर्युक्त गैलेना, पाइराइट, पायरोलुसाइट, टेट्राहेड्राइट और कई अन्य हैं। सूचीबद्ध सामग्रियों ने एक साधारण कारण से ध्यान आकर्षित किया: उन्होंने विद्युत प्रवाह का संचालन किया, हालांकि उन्हें आवर्त सारणी के तत्वों का यौगिक माना जाता था। पहले, ऐसे गुणों को साधारण धातुओं का विशेषाधिकार माना जाता था।

अंततः, 1926 में, शोट्की बैरियर वाला पहला ट्रांजिस्टर पहले ही सामने आ चुका था, और विलियम ब्रैडफोर्ड शॉक्ले ने 1939 में इस घटना के तहत सिद्धांत को संक्षेप में प्रस्तुत किया। उसी समय, नेविल फ्रांसिस मोट ने मुख्य आवेश वाहकों के प्रसार धारा और बहाव की गणना करके दो सामग्रियों के जंक्शन पर होने वाली घटनाओं की व्याख्या की। वाल्टर शोट्की ने रैखिक विद्युत क्षेत्र को नम क्षेत्र से प्रतिस्थापित करके और अर्धचालक की निकट-सतह परत में स्थित आयन दाताओं की अवधारणा को जोड़कर सिद्धांत को पूरक बनाया। धातु परत के नीचे इंटरफ़ेस पर वॉल्यूम चार्ज का नाम वैज्ञानिक के नाम पर रखा गया था।

डेविडोव ने 1939 में सिद्धांत को मौजूदा तथ्य के तहत लाने के लिए इसी तरह के प्रयास किए, लेकिन गलत तरीके से वर्तमान के लिए सीमित कारक दिए और अन्य गलतियाँ कीं। सबसे सही निष्कर्ष 1942 में हंस अल्ब्रेक्ट बेथे द्वारा निकाले गए थे, जिन्होंने दो सामग्रियों के बीच इंटरफेस पर एक संभावित बाधा के माध्यम से वर्तमान को वाहक के थर्मिओनिक उत्सर्जन से जोड़ा था। इस प्रकार, घटना और डायोड का आधुनिक नाम अंतिम वैज्ञानिक के नाम पर रखा जाना चाहिए था, शोट्की के सिद्धांत में खामियां दिखाई दीं।

सैद्धांतिक अध्ययन किसी सामग्री से निर्वात में इलेक्ट्रॉनों के कार्य फ़ंक्शन को मापने की कठिनाई के खिलाफ चलते हैं। यहां तक ​​कि रासायनिक रूप से निष्क्रिय और स्थिर धातु सोने के लिए भी, कुछ रीडिंग 4 से 4.92 ईवी तक भिन्न होती हैं। वैक्यूम की उच्च डिग्री पर, पंप या तेल फिल्म से पारा की अनुपस्थिति में, 5.2 ईवी के मान प्राप्त होते हैं। जैसे-जैसे भविष्य में प्रौद्योगिकी आगे बढ़ती है, अधिक सटीक मान सामने आते हैं। एक अन्य समाधान यह होगा कि संक्रमण सीमा पर घटनाओं की सही भविष्यवाणी करने के लिए सामग्रियों की इलेक्ट्रोनगेटिविटी के बारे में जानकारी का उपयोग किया जाए। ये मान (मतदान पैमाने पर) 0.1 eV के भीतर ज्ञात होते हैं। जो कहा गया है, उससे यह स्पष्ट है कि आज संकेतित तरीकों का उपयोग करके बाधा की ऊंचाई का सही ढंग से अनुमान लगाना संभव नहीं है और, परिणामस्वरूप, शोट्की डायोड के सुधारक गुण।

शॉट्की बैरियर की ऊंचाई निर्धारित करने के सर्वोत्तम तरीके

ऊंचाई सुविख्यात सूत्र द्वारा निर्धारित की जा सकती है (अंजीर देखें)। जहां C तापमान पर कमजोर रूप से निर्भर गुणांक है। लागू वोल्टेज Va पर निर्भरता, जटिल आकार के बावजूद, लगभग रैखिक मानी जाती है। ग्राफ का ढलान q/kT है। बाधा की ऊंचाई एक निश्चित वोल्टेज पर एलएनजे बनाम 1/टी के प्लॉट से निर्धारित की जाती है। गणना झुकाव के कोण पर आधारित है।

एक वैकल्पिक तरीका धातु-अर्धचालक जंक्शन को प्रकाश से विकिरणित करना है। विधियों का उपयोग किया जाता है:

1. प्रकाश अर्धचालक की मोटाई से होकर गुजरता है।
2. प्रकाश सीधे फोटोसेल के संवेदनशील क्षेत्र पर पड़ता है।

यदि फोटॉन ऊर्जा अर्धचालक के बैंड गैप और बैरियर ऊंचाई के बीच ऊर्जा अंतर के भीतर आती है, तो धातु से इलेक्ट्रॉन उत्सर्जन देखा जाता है। जब पैरामीटर इन दोनों मानों से अधिक होता है, तो आउटपुट करंट तेजी से बढ़ता है, जिसे प्रयोगात्मक सेटअप पर आसानी से देखा जा सकता है। यह विधि आपको यह स्थापित करने की अनुमति देती है कि एक ही अर्धचालक के लिए कार्य फ़ंक्शन, विभिन्न प्रकार के चालन प्रकारों (एन और पी) के साथ, कुल मिलाकर सामग्री का बैंड गैप देता है।

शोट्की बैरियर की ऊंचाई निर्धारित करने के लिए एक नई विधि लागू रिवर्स वोल्टेज के एक फ़ंक्शन के रूप में जंक्शन कैपेसिटेंस को मापना है। ग्राफ़ एक सीधी रेखा का रूप दिखाता है जो वांछित मान को चिह्नित करने वाले बिंदु पर भुज अक्ष को काटता है। प्रयोगों का परिणाम दृढ़ता से सतह की तैयारी की गुणवत्ता पर निर्भर करता है। प्रसंस्करण के तकनीकी तरीकों के अध्ययन से पता चलता है कि हाइड्रोफ्लोरोइक एसिड में नक़्क़ाशी सिलिकॉन नमूने पर 10-20 एंगस्ट्रॉम की मोटाई के साथ ऑक्साइड फिल्म की एक परत छोड़ती है।

उम्र बढ़ने का असर हमेशा देखने को मिलता है। क्रिस्टल को काटकर बनाए गए शोट्की डायोड के लिए यह कम विशिष्ट है। किसी विशेष सामग्री के लिए अवरोध की ऊंचाई अलग-अलग होती है, कुछ मामलों में वे धातुओं की इलेक्ट्रोनगेटिविटी पर दृढ़ता से निर्भर करते हैं। गैलियम आर्सेनाइड के लिए, कारक लगभग स्वयं प्रकट नहीं होता है; जिंक सल्फाइड के मामले में, यह एक निर्णायक भूमिका निभाता है। हालाँकि, बाद के मामले में, सतह की तैयारी की गुणवत्ता पर कमजोर प्रभाव पड़ता है; GaAs के लिए, यह अत्यंत महत्वपूर्ण है। कैडमियम सल्फाइड इन सामग्रियों के सापेक्ष एक मध्यवर्ती स्थिति में है।

अध्ययन में, यह पता चला कि अधिकांश अर्धचालक GaAs की तरह व्यवहार करते हैं, जिनमें सिलिकॉन भी शामिल है। मीड ने इसे इस तथ्य से समझाया कि सामग्री की सतह पर कई संरचनाएं बनती हैं, जहां इलेक्ट्रॉनों की ऊर्जा वैलेंस बैंड से निषिद्ध बैंड के एक तिहाई क्षेत्र में होती है। परिणामस्वरूप, किसी धातु के संपर्क में आने पर, बाद में फर्मी स्तर एक समान स्थिति पर कब्जा कर लेता है। इतिहास किसी भी कंडक्टर के साथ खुद को दोहराता है। उसी समय, बाधा की ऊंचाई फर्मी स्तर और अर्धचालक में चालन बैंड के किनारे के बीच का अंतर बन जाती है।

स्पष्ट आयनिक बंधन वाली सामग्रियों में धातु इलेक्ट्रोनगेटिविटी का एक मजबूत प्रभाव देखा जाता है। ये मुख्य रूप से टेट्रावेलेंट सिलिकॉन ऑक्साइड और जिंक सल्फाइड हैं। इस तथ्य को धातु में फर्मी स्तर को प्रभावित करने वाली संरचनाओं की अनुपस्थिति से समझाया गया है। निष्कर्ष में, हम जोड़ते हैं कि विचाराधीन मुद्दे के संबंध में एक विस्तृत सिद्धांत आज तक नहीं बनाया गया है।

शॉट्की डायोड के लाभ

यह कोई रहस्य नहीं है कि शॉट्की डायोड स्विचिंग बिजली आपूर्ति के आउटपुट पर रेक्टिफायर के रूप में काम करते हैं। निर्माता इस तथ्य पर भरोसा करते हैं कि इस मामले में बिजली की हानि और हीटिंग बहुत कम है। यह स्थापित किया गया है कि शोट्की डायोड पर सीधे कनेक्शन के दौरान वोल्टेज ड्रॉप किसी भी प्रकार के रेक्टिफायर की तुलना में 1.5 - 2 गुना कम है। आइये इसका कारण समझाने का प्रयास करते हैं।

पारंपरिक पी-एन जंक्शन के संचालन पर विचार करें। जब दो अलग-अलग प्रकार के चालन वाली सामग्रियां संपर्क में आती हैं, तो बहुसंख्यक वाहक संपर्क सीमा से परे फैलने लगते हैं, जहां वे अब बहुसंख्यक नहीं रह जाते हैं। भौतिकी में इसे अवरोधक परत कहा जाता है। यदि एन-क्षेत्र पर एक सकारात्मक क्षमता लागू की जाती है, तो अधिकांश इलेक्ट्रॉन वाहक तुरंत टर्मिनल की ओर आकर्षित हो जाएंगे। तब अवरोधक परत का विस्तार होगा, धारा प्रवाहित नहीं होगी। प्रत्यक्ष स्विचिंग में, मुख्य वाहक, इसके विपरीत, बाधा परत पर कदम रखते हैं, जहां वे सक्रिय रूप से इसके साथ पुनः संयोजित होते हैं। जंक्शन खुलता है और करंट प्रवाहित होता है।

यह पता चला है कि एक साधारण डायोड को न तो खोलना और न ही बंद करना तुरंत काम करेगा। अवरोध परत के निर्माण और उन्मूलन की प्रक्रियाएँ होती हैं, जिनमें समय लगता है। शॉट्की डायोड थोड़ा अलग तरीके से व्यवहार करता है। लागू फॉरवर्ड वोल्टेज जंक्शन को खोलता है, लेकिन व्यावहारिक रूप से एन-सेमीकंडक्टर में छेद का कोई इंजेक्शन नहीं होता है, उनके लिए बाधा अधिक होती है, और धातु में ऐसे कुछ वाहक होते हैं। जब उलटा किया जाता है, तो भारी मात्रा में डोप किए गए अर्धचालकों में एक सुरंगनुमा धारा प्रवाहित हो सकती है।

एलईडी लाइटिंग के विषय से परिचित पाठक पहले से ही जानते होंगे कि हेनरी जोसेफ राउंड ने मूल रूप से 1907 में क्रिस्टल डिटेक्टर की खोज की थी। यह पहले सन्निकटन में एक शोट्की डायोड है: धातु और सिलिकॉन कार्बाइड की सीमा। अंतर यह है कि आज एन-टाइप सेमीकंडक्टर और एल्यूमीनियम का उपयोग किया जाता है।

संक्रमण के गुण प्रयुक्त सामग्री और ज्यामितीय आयामों पर निर्भर करते हैं। इस मामले में स्पेस चार्ज तब से कम होता है जब विभिन्न प्रकार के दो अर्धचालक संपर्क में होते हैं, जिसका अर्थ है कि स्विचिंग समय काफी कम हो जाता है। एक सामान्य मामले में, यह सैकड़ों पीएस से लेकर दसियों एनएस तक की सीमा में आता है। साधारण डायोड के लिए, कम से कम परिमाण का एक क्रम अधिक। सिद्धांत रूप में, यह रिवर्स वोल्टेज लागू होने पर बाधा के स्तर में वृद्धि की अनुपस्थिति जैसा दिखता है। छोटे वोल्टेज ड्रॉप को इस तथ्य से समझाना आसान है कि जंक्शन का हिस्सा शुद्ध कंडक्टर से बना है। दसियों वोल्ट के अपेक्षाकृत कम वोल्टेज के लिए डिज़ाइन किए गए उपकरणों के लिए वास्तविक।

शोट्की डायोड के गुणों के अनुसार, इन्हें घरेलू उपकरणों के लिए बिजली आपूर्ति स्विच करने में व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है। यह आपको घाटे को कम करने, रेक्टिफायर के संचालन के थर्मल मोड में सुधार करने की अनुमति देता है। छोटे जंक्शन क्षेत्र के परिणामस्वरूप कम ब्रेकडाउन वोल्टेज होता है, जो चिप पर धातुकरण क्षेत्र में वृद्धि से थोड़ा ऑफसेट होता है, जो सिलिकॉन ऑक्साइड द्वारा पृथक क्षेत्र के एक हिस्से को कवर करता है। कैपेसिटर जैसा दिखने वाला यह क्षेत्र, जब डायोड को वापस चालू किया जाता है, तो मुख्य चार्ज वाहक की आसन्न परतों को ख़त्म कर देता है, जिससे प्रदर्शन में काफी सुधार होता है।

उनकी गति के कारण, शॉट्की डायोड सक्रिय रूप से उच्च आवृत्तियों - संचालन और सिंक्रनाइज़ेशन आवृत्तियों का उपयोग करने के उद्देश्य से एकीकृत सर्किट में उपयोग किए जाते हैं।

इलेक्ट्रॉनिक्स के विकास के लिए रेडियो घटकों से उच्चतर मानकों की आवश्यकता होती है। उच्च आवृत्तियों पर काम करने के लिए, एक शोट्की डायोड का उपयोग किया जाता है, जो अपने मापदंडों में सिलिकॉन समकक्षों से बेहतर है। कभी-कभी आप शोट्की बैरियर डायोड नाम पा सकते हैं, जिसका मूल रूप से एक ही मतलब होता है।

• डिज़ाइन
• लघुरूपण
• व्यवहार में प्रयोग करें

डिज़ाइन

शोट्की डायोड अपने डिज़ाइन में सामान्य डायोड से भिन्न होता है, जो अर्धचालक धातु का उपयोग करता है, न कि पी-एन जंक्शन का। स्पष्ट है कि यहाँ गुण भिन्न-भिन्न हैं अर्थात् विशेषताएँ भी भिन्न-भिन्न होनी चाहिए।

दरअसल, एक अर्धचालक धातु में निम्नलिखित पैरामीटर होते हैं:

• लीकेज करंट का बहुत महत्व है;
• सीधे कनेक्शन के साथ जंक्शन पर कम वोल्टेज ड्रॉप;
• चार्ज को बहुत जल्दी बहाल करता है, क्योंकि इसका मूल्य कम है।

शॉट्की डायोड गैलियम आर्सेनाइड, सिलिकॉन जैसी सामग्रियों से बना है; बहुत कम बार, लेकिन इसका उपयोग भी किया जा सकता है - जर्मेनियम। सामग्री की पसंद उन गुणों पर निर्भर करती है जिन्हें प्राप्त करने की आवश्यकता होती है, हालांकि, किसी भी मामले में, अधिकतम रिवर्स वोल्टेज जिसके लिए इन अर्धचालकों का निर्माण किया जा सकता है, 1200 वोल्ट से अधिक नहीं है - ये उच्चतम वोल्टेज रेक्टिफायर हैं। व्यवहार में, इनका उपयोग अक्सर कम वोल्टेज - 3, 5, 10 वोल्ट पर किया जाता है।

सर्किट आरेख पर, शोट्की डायोड को निम्नानुसार निर्दिष्ट किया गया है:

लेकिन कभी-कभी आप यह पदनाम देख सकते हैं:

इसका मतलब है एक दोहरा तत्व: एक सामान्य एनोड या कैथोड के साथ एक पैकेज में दो डायोड, इसलिए तत्व में तीन टर्मिनल हैं। बिजली आपूर्ति एक सामान्य कैथोड के साथ ऐसे डिज़ाइन का उपयोग करती है, वे रेक्टिफायर सर्किट में उपयोग करने के लिए सुविधाजनक होते हैं। अक्सर, पारंपरिक डायोड के निशान आरेखों पर खींचे जाते हैं, लेकिन विवरण इंगित करता है कि यह शोट्की है, इसलिए आपको सावधान रहने की आवश्यकता है।

शॉट्की बैरियर वाली डायोड असेंबली तीन प्रकारों में उपलब्ध हैं:

टाइप 1 - एक सामान्य कैथोड के साथ;

टाइप 2 - एक सामान्य एनोड के साथ;

टाइप 3 - दोहरीकरण योजना के अनुसार।

ऐसा कनेक्शन तत्व की विश्वसनीयता बढ़ाने में मदद करता है: आखिरकार, एक ही आवास में होने के कारण, उनके पास समान तापमान शासन होता है, जो महत्वपूर्ण है यदि आपको शक्तिशाली रेक्टिफायर की आवश्यकता है, उदाहरण के लिए, 10 एम्पीयर।

बिजली बिल बचाने के लिए, हमारे पाठक बिजली बचत बॉक्स की सलाह देते हैं। मासिक भुगतान सेवर का उपयोग करने से पहले की तुलना में 30-50% कम होगा। यह नेटवर्क से प्रतिक्रियाशील घटक को हटा देता है, जिसके परिणामस्वरूप लोड और, परिणामस्वरूप, वर्तमान खपत कम हो जाती है। विद्युत उपकरण कम बिजली की खपत करते हैं, जिससे इसके भुगतान की लागत कम हो जाती है।

लेकिन इसके नुकसान भी हैं. बात यह है कि ऐसे डायोड के लिए एक छोटा वोल्टेज ड्रॉप (0.2–0.4 V) कम वोल्टेज पर दिखाई देता है, आमतौर पर 50-60 वोल्ट। उच्च मूल्य पर, वे नियमित डायोड की तरह व्यवहार करते हैं। लेकिन करंट के संदर्भ में, यह सर्किट बहुत अच्छे परिणाम दिखाता है, क्योंकि यह अक्सर आवश्यक होता है - विशेष रूप से पावर सर्किट, पावर मॉड्यूल में - अर्धचालकों का ऑपरेटिंग करंट कम से कम 10A होना।

एक और बड़ा दोष: इन उपकरणों के लिए, रिवर्स करंट को एक पल के लिए भी पार नहीं किया जा सकता है। वे तुरंत विफल हो जाते हैं, जबकि सिलिकॉन डायोड, यदि उनका तापमान पार नहीं हुआ है, तो अपने गुणों को बहाल कर देते हैं।

लेकिन और भी सकारात्मक बातें हैं. कम वोल्टेज ड्रॉप के अलावा, शोट्की डायोड में कम जंक्शन कैपेसिटेंस मान होता है। जैसा कि आप जानते हैं: कम धारिता - उच्च आवृत्ति। इस तरह के डायोड का उपयोग कई सौ किलोहर्ट्ज़ की आवृत्तियों के साथ बिजली आपूर्ति, रेक्टिफायर और अन्य सर्किट को स्विच करने में किया गया है।

ऐसे डायोड के CVC का आकार असममित होता है। जब फॉरवर्ड वोल्टेज लगाया जाता है, तो यह देखा जा सकता है कि करंट तेजी से बढ़ता है, और जब रिवर्स वोल्टेज लगाया जाता है, तो करंट वोल्टेज पर निर्भर नहीं होता है।

यह सब समझाया गया है यदि आप जानते हैं कि इस अर्धचालक के संचालन का सिद्धांत मुख्य वाहक - इलेक्ट्रॉनों की गति पर आधारित है। इसी कारण से, ये उपकरण इतने तेज़ हैं: उनमें पी-एन जंक्शन वाले उपकरणों में निहित पुनर्संयोजन प्रक्रियाएं नहीं हैं। बाधा संरचना वाले सभी उपकरणों के लिए, सीवीसी की विषमता विशेषता है, क्योंकि यह विद्युत चार्ज वाहक की संख्या है जो वोल्टेज पर वर्तमान की निर्भरता निर्धारित करती है।

लघुरूपण

माइक्रोइलेक्ट्रॉनिक्स के विकास के साथ, विशेष माइक्रो-सर्किट, सिंगल-चिप माइक्रोप्रोसेसरों का व्यापक रूप से उपयोग किया जाने लगा। यह सब टिका हुआ तत्वों के उपयोग को बाहर नहीं करता है। हालाँकि, यदि इस उद्देश्य के लिए सामान्य आकार के रेडियोतत्वों का उपयोग किया जाता है, तो यह समग्र रूप से लघुकरण के पूरे विचार को रद्द कर देगा। इसलिए, अनपैकेज्ड तत्व विकसित किए गए - एसएमडी घटक, जो पारंपरिक भागों की तुलना में 10 या अधिक गुना छोटे हैं। ऐसे घटकों की I-V विशेषताएँ पारंपरिक उपकरणों की I-V विशेषताओं से भिन्न नहीं हैं, और उनके कम आयाम विभिन्न माइक्रो असेंबली में ऐसे स्पेयर पार्ट्स के उपयोग की अनुमति देते हैं।

smd घटक कई आकारों में आते हैं। मैनुअल सोल्डरिंग के लिए, एसएमडी आकार 1206 उपयुक्त है। उनका आकार 3.2 गुणा 1.6 मिमी है, जो उन्हें अपने आप सोल्डर करने की अनुमति देता है। अन्य एसएमडी तत्व अधिक लघु हैं, उन्हें कारखाने में विशेष उपकरणों के साथ इकट्ठा किया जाता है, और उन्हें घर पर स्वयं मिलाप करना असंभव है।

एसएमडी घटक के संचालन का सिद्धांत भी इसके बड़े समकक्ष से भिन्न नहीं है, और यदि, उदाहरण के लिए, हम डायोड के सीवीसी पर विचार करते हैं, तो यह किसी भी आकार के अर्धचालकों के लिए समान रूप से उपयुक्त होगा। वर्तमान में ये 1 से 10 एम्पीयर तक के बनाये जाते हैं। शरीर पर अंकन में अक्सर एक डिजिटल कोड होता है, जिसका डिकोडिंग विशेष तालिकाओं में दिया जाता है। उनकी उपयुक्तता के लिए एक परीक्षक, साथ ही बड़े एनालॉग्स द्वारा परीक्षण किया जा सकता है।

व्यवहार में प्रयोग करें

शोट्की रेक्टिफायर्स का उपयोग बिजली आपूर्ति, वोल्टेज स्टेबलाइजर्स, पल्स रेक्टिफायर्स को स्विच करने में किया जाता है। सबसे अधिक मांग वाला करंट - 10A या अधिक - 3.3 और 5 वोल्ट का वोल्टेज है। ऐसे द्वितीयक पावर सर्किट में शोट्की उपकरणों का सबसे अधिक उपयोग किया जाता है। वर्तमान मूल्यों को बढ़ाने के लिए, वे एक सामान्य एनोड या कैथोड के साथ योजना के अनुसार एक साथ जुड़े हुए हैं। यदि प्रत्येक दोहरे डायोड 10 एम्पीयर का है, तो सुरक्षा का एक महत्वपूर्ण मार्जिन प्राप्त होगा।

स्विचिंग पावर मॉड्यूल की सबसे आम खराबी में से एक इन्हीं डायोड की विफलता है। एक नियम के रूप में, वे या तो पूरी तरह से टूट जाते हैं या लीक हो जाते हैं। दोनों ही मामलों में, दोषपूर्ण डायोड को बदला जाना चाहिए, फिर मल्टीमीटर से पावर ट्रांजिस्टर की जांच करें, और आपूर्ति वोल्टेज को भी मापें।

परीक्षण और विनिमेयता

शॉट्की रेक्टिफायर्स को पारंपरिक अर्धचालकों की तरह ही जांचा जा सकता है, क्योंकि उनमें समान विशेषताएं होती हैं। मल्टीमीटर के साथ, आपको इसे दोनों दिशाओं में रिंग करने की आवश्यकता है - इसे पारंपरिक डायोड के समान ही दिखना चाहिए: एनोड-कैथोड, जबकि कोई रिसाव नहीं होना चाहिए। यदि यह थोड़ा सा भी प्रतिरोध दिखाता है - 2-10 किलो-ओम, तो यह पहले से ही संदेह का कारण है।

एक सामान्य एनोड या कैथोड वाले डायोड का परीक्षण एक साथ जुड़े दो सामान्य अर्धचालकों की तरह किया जा सकता है। उदाहरण के लिए, यदि एनोड सामान्य है, तो यह तीन में से एक पैर होगा। हम एक परीक्षक जांच को एनोड पर रखते हैं, दूसरे पैर अलग-अलग डायोड हैं, उन पर एक और जांच रखी जाती है।

क्या इसे दूसरे प्रकार से बदला जा सकता है? कुछ मामलों में, शोट्की डायोड को सामान्य जर्मेनियम वाले में बदल दिया जाता है। उदाहरण के लिए, 10 एम्पीयर की धारा पर D305 ने केवल 0.3 वोल्ट की गिरावट दी, और 2-3 एम्पीयर की धारा पर उन्हें आम तौर पर रेडिएटर के बिना स्थापित किया जा सकता है। लेकिन शोट्की इंस्टॉलेशन का मुख्य लक्ष्य एक छोटी सी गिरावट नहीं है, बल्कि कम क्षमता है, इसलिए इसे बदलना हमेशा संभव नहीं होगा।

जैसा कि आप देख सकते हैं, इलेक्ट्रॉनिक्स अभी भी खड़ा नहीं है, और उच्च गति वाले उपकरणों के उपयोग के लिए आगे के विकल्प केवल बढ़ेंगे, जिससे नए, अधिक जटिल सिस्टम विकसित करना संभव हो जाएगा।

नमस्ते!

इस लेख में हम देखेंगे शोट्की डायोड. लेख का यह विषय शुरुआती रेडियो यांत्रिकी (टीवी तकनीशियनों) के लिए बहुत उपयोगी होगा।

जैसा कि आपने देखा होगा, "शॉटकी डायोड" शब्द आधुनिक रेडियो सर्किट में काफी आम है, लेकिन हर कोई नहीं जानता कि यह क्या है और यह क्या है।

तो, शोट्की डायोड एक अर्धचालक उपकरण है, अधिक सटीक रूप से एक डायोड है, जो धातु-अर्धचालक संपर्क के आधार पर बनाया जाता है। इस डायोड का नाम जर्मन भौतिक विज्ञानी वाल्टर हरमन शोट्की के नाम पर रखा गया है।

योजनाबद्ध रूप से शोट्की डायोडएक नियमित डायोड के समान, लेकिन कुछ मामूली अंतर के साथ। रेखाचित्रों पर शॉट्की डायोड को दर्शाया गया हैइसलिए:

शॉट्की डायोड से भिन्न है तथ्य यह है कि पी-एन जंक्शन के बजाय, एक अर्धचालक धातु का उपयोग बाधा के रूप में किया जाता है। इस संक्रमण के क्षेत्र में दिखाई देने वाले संभावित अवरोध को शोट्की अवरोध कहा जाता है। यदि आप शॉट्की बैरियर की ऊंचाई बदलते हैं, तो इससे इस उपकरण के माध्यम से वर्तमान प्रवाह में बदलाव आएगा। इसकी विशेषता डायोडइसमें संक्रमण के बाद कम फॉरवर्ड वोल्टेज ड्रॉप होता है, और कोई रिवर्स रिकवरी चार्ज नहीं होता है। सीधे शब्दों में कहें तो शोट्की बैरियर को आधार मानकर अल्ट्राफास्ट और हाई-स्पीड डायोड बनाए जाते हैं, जो माइक्रोवेव डायोड के रूप में काम करते हैं और विभिन्न उद्देश्य रखते हैं।

शॉट्की डायोड की संरचना नीचे दिए गए चित्र में दिखाई गई है:

1 - अर्धचालक सब्सट्रेट; 2 - एपिटैक्सियल फिल्म; 3 - धातु-अर्धचालक संपर्क; 4 - धातु फिल्म; 5 - बाहरी संपर्क.

शॉट्की डायोड में उच्च आवृत्ति शोर का स्तर बहुत कम है। यह लाभ डिजिटल उपकरण और स्विचिंग बिजली आपूर्ति में इस डायोड के उपयोग की अनुमति देता है।

इन डायोड का व्यापक रूप से सौर बैटरी में विकिरण रिसीवर और प्रकाश मॉड्यूलेटर के रूप में उपयोग किया जाता है।

ये सभी फायदे हैं, लेकिन नुकसान भी हैं। चूँकि ये उपकरण रिवर्स वोल्टेज और करंट मानों के प्रति अत्यधिक संवेदनशील होते हैं, इसलिए वे अक्सर विफल हो जाते हैं। इन डायोड की स्वीकार्य रिवर्स वोल्टेज की सीमा 250 V है। इन उपकरणों का तापमान शासन -65 से +160 डिग्री तक भिन्न होता है। सेल्सियस. इसके अलावा, ये डायोड ग्लास, प्लास्टिक और धातु संस्करणों में एसएमडी पैकेज में उपलब्ध हैं।

सिस्टम बिजली आपूर्ति में कई खराबी द्वितीयक सर्किट में खराबी के कारण उत्पन्न होती हैं जो बिजली आपूर्ति के साथ मिलकर काम करती हैं। यदि पहले पावर ट्रांजिस्टर स्विच अक्सर विफल हो जाते थे, तो अब मुख्य समस्या सेकेंडरी रेक्टिफायर का टूटना है, जो शोट्की डायोड पर आधारित हैं। यह धातु से अर्धचालक में संक्रमण के सिद्धांत का उपयोग करता है। एक नियम के रूप में, इनमें से अधिकतर डायोड का उपयोग कम वोल्टेज सर्किट में किया जाता है।

शॉट्की डायोड के सकारात्मक गुण

यदि पारंपरिक डायोड में फॉरवर्ड वोल्टेज ड्रॉप का मान लगभग 0.6 से 0.7 वोल्ट है, तो शॉट्की डायोड का उपयोग इस आंकड़े को 0.2 से 0.4 वोल्ट तक कम कर सकता है। इस मामले में, अधिकतम रिवर्स वोल्टेज कई दसियों वोल्ट तक हो सकता है। यह संकेतक शोट्की डायोड के उपयोग को सीमित करता है और उनका उपयोग केवल कम-वोल्टेज सर्किट में मानता है।

जंक्शन की एक छोटी विद्युत क्षमता के साथ, ऑपरेटिंग आवृत्ति में महत्वपूर्ण वृद्धि करना संभव हो जाता है। इस संपत्ति के कारण, डायोड को एकीकृत सर्किट के लिए काफी व्यापक अनुप्रयोग मिला है। बिजली के विद्युत उपकरणों में, कम क्षमता वाले जंक्शनों की पुनर्प्राप्ति अवधि कम होती है, जो रेक्टिफायर को उच्च आवृत्तियों पर काम करने की अनुमति देती है।

पारंपरिक रेक्टिफायर की तुलना में बेहतर विशेषताएं उन्हें बिजली आपूर्ति और डिजिटल उपकरणों को स्विच करने के लिए प्रभावी ढंग से उपयोग करने की अनुमति देती हैं।

कमियां

इस घटना में कि अधिकतम रिवर्स वोल्टेज थोड़े समय के लिए अनुमेय स्तर से अधिक हो जाता है, शोट्की डायोड पूरी तरह से विफल हो जाता है। यह एक अपरिवर्तनीय प्रक्रिया है, जिसके बाद मूल गुणों को पुनर्स्थापित करना असंभव हो जाता है।

इसके अलावा, बढ़ी हुई रिवर्स धाराएं देखी जाती हैं, जो क्रिस्टल के तापमान में वृद्धि के साथ बढ़ती हैं। खराब गर्मी अपव्यय के मामले में, सकारात्मक थर्मल फीडबैक की कार्रवाई से डायोड की आपातकालीन ओवरहीटिंग हो सकती है।

बिजली आपूर्ति में, शोट्की डायोड का उपयोग चैनलों में धाराओं को सुधारने के लिए प्रभावी ढंग से किया जाता है। आउटपुट करंट के उच्च मूल्य को देखते हुए, उनकी ऊर्जा हानि को कम करने के लिए रेक्टिफायर की तेज़ कार्रवाई की आवश्यकता है। इस कारक से बिजली आपूर्ति की दक्षता में उल्लेखनीय वृद्धि होती है। इसके अलावा, बिजली आपूर्ति के पहले भाग में स्थापित बिजली इकाइयों का विश्वसनीय संचालन सुनिश्चित किया जाता है।

इस प्रकार, शोट्की डायोड का उपयोग उन मामलों में किया जाता है जहां स्विचिंग गतिशील नुकसान को कम करना आवश्यक है, साथ ही स्विचिंग के दौरान शॉर्ट सर्किट को खत्म करना भी आवश्यक है। यह उपकरण एक कुशल सुधारक तत्व है।

इलेक्ट्रिकल इंजीनियरिंग और रेडियो इलेक्ट्रॉनिक्स कई अवधारणाओं से भरे हुए हैं, जिनमें से एक शोट्की डायोड है, जिसका उपयोग कई सर्किट आरेखों में किया जाता है। बहुत से लोग यह प्रश्न पूछते हैं कि शोट्की डायोड क्या है, इसे आरेखों पर कैसे दर्शाया जाता है, और शोट्की डायोड के संचालन का सिद्धांत क्या है।

सामान्य जानकारी और संचालन का सिद्धांत

शॉट्की डायोड एक डायोड सेमीकंडक्टर उत्पाद है, जो सर्किट में एक सीधी रेखा में कनेक्ट होने पर, एक छोटी वोल्टेज कमी उत्पन्न करता है। इस तत्व में एक धातु और एक अर्धचालक होता है। डायोड का नाम प्रसिद्ध जर्मन परीक्षण भौतिक विज्ञानी डब्ल्यू शोट्की के नाम पर रखा गया है, जिन्होंने 20वीं सदी के 38वें वर्ष में इसका आविष्कार किया था।

उद्योग में, सीमित रिवर्स वोल्टेज वाले ऐसे डायोड का उपयोग किया जाता है - 250 V तक, लेकिन व्यवहार में, घरेलू उद्देश्यों के लिए, विपरीत दिशा में करंट की गति को रोकने के लिए, मुख्य रूप से कम-वोल्टेज विकल्पों का उपयोग किया जाता है - 3-10V।

शक्ति विशेषताओं के अनुसार शॉट्की डायोड को 3 वर्गों में विभाजित किया जा सकता है:

• उच्च शक्ति;
• मध्यम शक्ति;
• कम बिजली।

शॉट्की बैरियर डायोड (अधिक सटीक उत्पाद नाम) में एक कंडक्टर होता है, जिसके संपर्क के लिए धातु, सुरक्षा रिंग और ग्लास निष्क्रियता का उपयोग किया जाता है।

उस समय जब सर्किट से करंट गुजरता है, तो सेमीकंडक्टर बैरियर के पूरे क्षेत्र में और सुरक्षात्मक रिंग पर केस के विभिन्न हिस्सों में नकारात्मक और सकारात्मक चार्ज इकट्ठा हो जाते हैं, जिससे एक विद्युत क्षेत्र की उपस्थिति होती है और थर्मल ऊर्जा की रिहाई - यह कई भौतिक प्रयोगों के लिए डायोड का एक बड़ा प्लस है।

इस प्रकार की डायोड असेंबलियों का उत्पादन कई रूपों में किया जा सकता है:

• एक सामान्य एनोड के साथ शोट्की डायोड;
• एक सामान्य कैथोड से आउटपुट वाले डायोड उत्पाद;
• दोहरीकरण योजना के अनुसार डायोड इकट्ठे किए गए।

शोट्की डायोड के लोकप्रिय संशोधनों की तकनीकी विशेषताएं

नाम	रिवर्स पीक वोल्टेज को सीमित करें	सुधारात्मक विद्युत धारा को सीमित करना		पीक डायरेक्ट करंट	विपरीत विद्युत धारा को सीमित करें	आगे वोल्टेज सीमित करें
इकाई मापन	में	ए	ओएस	ए	μA	में
1एन5817	20	1	90	25	1	0,45
1एन5818	30	1	90	25	1	0,55
1एन5819	40	1	90	25	1	0,6
1एन5821	30	3	95	80	2	0,5
1एन5822	40	3	95	80	2	0.525

अन्य अर्धचालकों से अंतर

शोट्की डायोड अन्य डायोड उत्पादों से इस मायने में भिन्न हैं कि उनमें एक संक्रमण के रूप में एक बाधा है - एक अर्धचालक-धातु, जो एक तरफा विद्युत चालकता द्वारा विशेषता है। सिलिकॉन, गैलियम आर्सेनाइड उनमें धातु के रूप में कार्य कर सकते हैं, जर्मेनियम, टंगस्टन, सोना, प्लैटिनम और अन्य के यौगिकों का उपयोग कम बार किया जा सकता है।

इस इलेक्ट्रॉनिक घटक का संचालन पूरी तरह से चुनी गई धातु पर निर्भर करेगा। अक्सर, सिलिकॉन ऐसे डिज़ाइनों में पाया जाता है, क्योंकि यह अधिक विश्वसनीय होता है और उच्च शक्तियों पर उत्कृष्ट प्रदर्शन करता है। गैलियम और आर्सेनिक, जर्मेनियम के यौगिकों का भी उपयोग किया जा सकता है। इस इलेक्ट्रॉनिक उत्पाद की उत्पादन तकनीक सरल है, जिसके परिणामस्वरूप लागत कम आती है।

अन्य प्रकार के अर्धचालक डायोड की तुलना में जब विद्युत धारा लागू की जाती है तो शोट्की उत्पाद को अधिक स्थिर संचालन की विशेषता होती है। यह इस तथ्य के कारण हासिल किया जाता है कि विशेष क्रिस्टलीय संरचनाओं को उसके शरीर में पेश किया जाता है।

फायदे और नुकसान

उपरोक्त डायोड के कुछ फायदे हैं, जो इस प्रकार हैं:

• सर्किट में विद्युत धारा पूरी तरह से बरकरार रहती है;
• शोट्की बैरियर की छोटी क्षमता उत्पाद की सेवा जीवन को बढ़ाती है;
• कम वोल्टेज ड्रॉप;
• विद्युत परिपथ में गति.

घटक का सबसे महत्वपूर्ण दोष विशाल रिवर्स करंट है, जो इस सूचक में कई इकाइयों की छलांग के साथ भी डायोड की विफलता की ओर ले जाता है।

टिप्पणी!एक शक्तिशाली विद्युत प्रवाह के साथ सर्किट में शोट्की विद्युत तत्व के संचालन के दौरान, गर्मी विनिमय की प्रतिकूल परिस्थितियों में, गर्मी का टूटना होता है।

शोट्की डायोड: पदनाम और अंकन

विद्युत परिपथों पर शोट्की डायोड को लगभग सामान्य अर्धचालकों के समान ही नामित किया गया है, लेकिन कुछ विशेषताओं के साथ।

यह ध्यान देने योग्य है कि शॉट्की डायोड के दोहरे संस्करण भी आरेखों पर पाए जा सकते हैं। यह डिज़ाइन एक सामान्य आवास में दो जुड़े हुए डायोड हैं, जिनमें सोल्डरेड कैथोड या एनोड होते हैं, जो तीन निष्कर्षों के निर्माण की ओर ले जाते हैं।

ऐसे तत्वों का अंकन पार्श्व में अक्षरों एवं चिन्हों के रूप में चिपका दिया जाता है। प्रत्येक निर्माता अपने उत्पादों की लेबलिंग अपने तरीके से करता है, लेकिन कुछ अंतरराष्ट्रीय मानकों का पालन करते हुए।

महत्वपूर्ण!यदि डायोड केस पर अल्फ़ान्यूमेरिक पदनाम स्पष्ट नहीं है, तो रेडियो तकनीकी संदर्भ में डिकोडिंग को देखने की अनुशंसा की जाती है।

आवेदन की गुंजाइश

शॉट्की बैरियर के साथ डायोड डिज़ाइन का उपयोग कई उपकरणों और विद्युत संरचनाओं में पाया जा सकता है। प्रायः इनका उपयोग विद्युत परिपथों पर निम्नलिखित तकनीक से किया जाता है:

• घरेलू उपकरण और कंप्यूटर;
• विभिन्न प्रकार और वोल्टेज स्टेबलाइजर्स की बिजली आपूर्ति;
• टीवी, - और रेडियो उपकरण;
• सौर ऊर्जा द्वारा संचालित ट्रांजिस्टर और बैटरी;
• अन्य इलेक्ट्रॉनिक्स.

अनुप्रयोगों की इतनी विस्तृत श्रृंखला इस तथ्य के कारण है कि ऐसा विद्युत तत्व अंतिम उत्पाद की दक्षता और प्रदर्शन को काफी बढ़ाता है, विद्युत प्रवाह के रिवर्स प्रतिरोध को पुनर्स्थापित करता है, इसे मुख्य में संग्रहीत करता है, गतिशीलता में नुकसान की संख्या को कम करता है विद्युत वोल्टेज का, और विभिन्न प्रकार के विकिरणों को भी अवशोषित करता है।

शोट्की डायोड निदान

शॉट्की विद्युत तत्व के स्वास्थ्य की जांच करना मुश्किल नहीं है, लेकिन इसमें कुछ समय लगेगा। समस्याओं का निदान करने के लिए, निम्नलिखित कार्य करें:

1. विद्युत सर्किट या डायोड ब्रिज से, प्रारंभ में रुचि के तत्व को अनसोल्डर करना आवश्यक है;
2. संभावित यांत्रिक क्षति, रासायनिक और अन्य प्रतिक्रियाओं के निशान की उपस्थिति के लिए एक दृश्य निरीक्षण करें;
3. एक परीक्षक या मल्टीमीटर से डायोड की जांच करें;
4. यदि परीक्षण मल्टीमीटर के साथ किया जाता है, तो इसे चालू करने के बाद, जांच को कैथोड और एनोड के सिरों तक लाना आवश्यक है, परिणामस्वरूप, डिवाइस डायोड असेंबली का वास्तविक वोल्टेज देगा।

महत्वपूर्ण!मल्टीमीटर के साथ परीक्षण उपाय करते समय, आपको विद्युत प्रवाह को ध्यान में रखना चाहिए, जो आमतौर पर उत्पाद के किनारे पर इंगित किया जाता है।

इन सरल क्रियाओं का परिणाम अर्धचालक की तकनीकी स्थिति की स्थापना होगी। डायोड निम्नलिखित कारणों से ख़राब हो सकता है:

1. जब छेद होते हैं, तो शॉट्की तत्व क्रमशः विद्युत प्रवाह को पकड़ना बंद कर देता है, अर्धचालक से यह एक कंडक्टर में बदल जाता है;
2. जब डायोड ब्रिज या डायोड तत्व में ही दरार आ जाती है, तो विद्युत धारा का प्रवाह पूरी तरह से रुक जाता है।

यह ध्यान देने योग्य है कि ऐसी घटनाओं में, न तो धुआं और न ही जलने की गंध दिखाई देगी, क्रमशः सभी डायोड की जांच करने की आवश्यकता होगी, और विशेष कार्यशालाओं से संपर्क करना सबसे अच्छा है।

शोट्की डायोड एक सरल और सरल है, लेकिन साथ ही आधुनिक इलेक्ट्रॉनिक्स में एक आवश्यक तत्व है, क्योंकि यह इसके लिए धन्यवाद है कि कई उपकरणों और तकनीकी उत्पादों के निर्बाध संचालन को सुनिश्चित करना संभव है।

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