Güç elektroniği devrelerinde kullanılan en önemli malzemelerden biri olan güç diyotlarının çeşitlerinden birisi de Schottky diyottur. Peki schottky diyot nedir? Ne işe yarar?
Schottky diyot nedir?
Alman fizikçi Walter H. Schottky tarafından yarı iletken teknolojisi ile birlikte bulunan Schottky diyodu, güç elektroniği elemanı olarak bilinirken aynı zamanda sıcaklık taşıyıcı diyot olarak da bilinir. Düşük seviyede ileri gerilim düşümü ve çok hızlı anahtarlama gibi kabiliyetleri bu tür diyodu diğer diyotlardan ayırıcı bir özellik haline getirir. İlk olarak doğrultucu bir devrede güç elemanı olarak kullanılmıştır.
Diyotlar genellikle çok yüksek frekanslarda (200 kHz – 2 MHz arası) gerilim yönünün değiştirilmesine karşılık veremezler. Yani iletimden yalıtıma , yalıtımdan iletime kolay ve hızlı geçemezler. Burada devreye Schottky (Şotki) diyotlar giriyor. Şotki diyotlar normal diyotun n ve p maddelerinin birleşim yüzeyinin altın, gümüş veya platinle kaplanmasından meydana gelmiştir. Birleşim yüzeyi platinle kaplanarak ortadaki nötr bölge inceltilmiş ve akımın nötr bölgeyi aşması kolaylaştırılmıştır. Normal diyotlar 0.6–1.7 volt arasında iletime geçerken şotki diyotlar 0.15–0.45 volt arasında iletime geçiyor. Hızlı tepki vermesinden dolayı güç konverter (power converter) devrelerinde ve birçok güç kaynağı devresinde kullanılır. RF dedektörlerde ve mixerlerde devrenin en önemli elemanlarından biridir. Bu devrelerde 50 GHz gibi çok yüksek frekanslarda çalışır.
Schottky Diyot’un Yapısı
Diyot’un yapısı aşağıdaki şekilde olduğu gibi farklı bir görünüşe sahiptir. Yapısında az bir oranda katkılandırılmış (genellikle N tipi) silisyum (Si) ve bu yarı iletken malzemeye yüzey teması uygulayan bir metal (genellikle altın, gümüş veya platin) bulunmaktadır. Bu diyot yapımında P tipi madde kullanılmadığından dolayı ileri yönde polarma altında valans bandı iletimi sadece N tipi madde’de ve metal iletim bandı’nda oluşur. İletime geçme hızlarının yüksek olması bu sebepten dolayıdır.
N tipi maddenin bünyesindeki elektronların sahip oldukları enerji seviyeleri metale göre daha düşük seçilir. Bu yüzden diyodun iletime geçmesi için ileri yön gerilimine ihtiyaç vardır. Bu dizayn sayesinde ileri yön polarması diyot üzerinden kalktığı zaman, birleşim yüzeyinin yüksek seviyede şarj tutmasına engel olunur ve böylece diyot çok hızlı bir şekildeiletim durumundan kesim durumuna geçebilir.
Normal diyotların aksine bir yapı olarak, metal – yarı iletken arasındaki bağlantıya Schottky bariyeri denir. Metal kısım anot, yarı iletken kısım da katot gibi davranır. Schottky bariyeri sayesinde de hızlı anahtarlama sağlanır. Metal – yarı iletken bağlantısındaki kombinasyonun çeşidine göre diyodun ileri yön gerilim ihtiyaç seviyesi de değişmektedir. Ayrıca N tipi malzemenin ve metalin yapısının da tüm bu gerilimlere ve anahtarlama hızına direkt olarak etkisi bulunmakta.
Diyot etrafında bir elektrik alan da oluşabiliyor ve bu elektrik alan ters bozulma voltajı için limitleri belirliyor. Koruma halkaları gibi elektrik alanı dağıtıcı birçok uygulama mevcut ancak bu uygulamalar tamamen kullanılan sistemin ve özellikle devrenin yapısına bağlı olarak değişkenlik gösterebiliyor.
Schottky Diyot Uygulamaları ve Kullanım Alanları
Yüksek anahtarlama hızına ihtiyaç duyan bilgisayar ve radyo frekans (RF) devrelerinde kullanılan Schottky diyot, bu devrelerde genellikle doğrultma amacıyla kullanılır. Dedektörler ve mikrodalga sistemler gibi yüksek frekanslı sistemlerde kullanılırlar. Bataryalarının hızlı boşalmasını engellemek amacıyla güneş pillerinde, kurşun-asitli bataryalarda ve anahtar modlu güç kaynaklarında kullanılırlar.
Son yorumlar