쇼트 키 다이오드 – 특성, 매개 변수 및 응용

다이오드는 전자 회로 설계에 일반적으로 사용되는 기본 구성 요소 중 하나이며 정류기, 클리퍼, 클램퍼 및 기타 일반적으로 사용되는 여러 회로에서 흔히 볼 수 있습니다. Anode to Cathode (+ to-)를 형성하는 한 방향으로 만 전류를 흐르게하고 역방향, 즉 Cathode to Anode로 전류 흐름을 차단하는 2 단자 반도체 소자입니다. 그 뒤에 약이 있다는 이유. 정방향으로 저항이 0이고 역방향으로 무한 저항이 있습니다. 고유 한 특성과 용도를 가진 다양한 유형의 다이오드가 있습니다. 우리는 이미 제너 다이오드와 그 작동에 대해 배웠습니다.이 기사에서는 쇼트 키 다이오드라는 또 다른 흥미로운 유형의 다이오드 와 회로 설계에서 어떻게 사용할 수 있는지에 대해 알아 봅니다.

Schottky 다이오드 (독일 물리학 자 Walter H. Schottky의 이름을 따서 명명 됨)는 또 다른 유형의 반도체 다이오드이지만 PN 접합 대신에 Schottky 다이오드에는 금속 반도체 접합이있어 정전 용량을 줄이고 Schottky 다이오드의 스위칭 속도를 증가시킵니다. 다른 다이오드와 다릅니다. 쇼트 키 다이오드에는 표면 장벽 다이오드, 쇼트 키 장벽 다이오드, 핫 캐리어 또는 핫 전자 다이오드 와 같은 다른 이름도 있습니다.

쇼트 키 다이오드 기호

쇼트 키 다이오드의 기호는 일반적인 다이오드 기호를 기반으로하지만 직선이 아닌 아래 그림과 같이 다이오드의 음극 끝에 S와 같은 구조가 있습니다. 이 회로도 기호 는 회로도를 읽을 때 쇼트 키 다이오드를 다른 다이오드와 쉽게 구별하는 데 사용할 수 있습니다. 이 기사를 통해 더 나은 이해를 위해 Schottky 다이오드와 일반 다이오드를 비교할 것입니다.

구성 요소의 물리적 모양으로도 쇼트 키 다이오드는 일반 다이오드와 비슷해 보이며 종종 부품 번호를 읽지 않고 차이점을 구분하기가 어렵습니다. 그러나 대부분의 경우 쇼트 키 다이오드는 일반 다이오드보다 약간 부피가 커 보이지만 항상 그럴 필요는 없습니다. 쇼트 키 다이오드 핀 아웃 화상은 아래와 같다.

쇼트 키 다이오드가 특별한 이유는 무엇입니까?

앞서 논의한 바와 같이 쇼트 키 다이오드는 일반 다이오드와 모양과 성능이 매우 유사하지만 쇼트 키 다이오드의 고유 한 특성은 매우 낮은 전압 강하 와 높은 스위칭 속도 입니다. 이를 더 잘 이해하려면 Schottky 다이오드와 일반 다이오드를 동일한 회로에 연결하고 어떻게 작동하는지 확인하십시오.

위의 이미지에는 Schottky 다이오드 용 회로와 일반적인 PN 접합 다이오드 용 회로가 두 개 있습니다. 이 회로는 두 다이오드의 전압 강하를 구별하는 데 사용됩니다. 따라서 왼쪽 회로는 쇼트 키 다이오드 용이고 오른쪽 회로는 일반적인 PN 접합 다이오드 용입니다. 두 다이오드 모두 5V로 전원이 공급됩니다. 두 다이오드에서 전류가 흐르면 쇼트 키 다이오드는 0.3V 전압 강하 만 발생 하고 부하에 4.7V를 남깁니다. 반면에 일반적인 PN 접합 다이오드는 0.7V의 전압 강하를 가지며 부하에 대해 4.3V를 남깁니다. 따라서 쇼트 키 다이오드는 기존의 PN 접합 다이오드보다 전압 강하가 낮습니다. 전압 강하를 제외하고 쇼트 키 다이오드는 쇼트 키 다이오드와 같은 일반적인 PN 접합 다이오드에서 몇 가지 다른 장점을 가지고 있습니다.일반적인 PN 접합 다이오드보다 빠른 스위칭 속도, 적은 노이즈 및 우수한 성능 을 제공합니다.

쇼트 키 다이오드의 단점

쇼트 키 다이오드의 전압 강하가 매우 낮고 스위칭 속도가 빨라 더 나은 성능을 제공한다면 왜 일반 PN 접합 다이오드가 필요한가요? 모든 회로 설계에 쇼트 키 다이오드를 사용하지 않는 이유는 무엇입니까?

사실이지만 쇼트 키 다이오드는 PN 접합 다이오드보다 우수하며 PN 접합 다이오드보다 천천히 선호됩니다. 쇼트 키 다이오드의 두 가지 주요 단점은 일반 다이오드에 비해 낮은 역방향 항복 전압 과 높은 역방향 누설 전류 입니다. 따라서 고전압 스위칭 애플리케이션에는 적합하지 않습니다. 또한 쇼트 키 다이오드는 일반 정류기 다이오드보다 비교적 비쌉니다.

쇼트 키 다이오드와 정류기 다이오드

PN- 다이오드와 쇼트 키 다이오드의 간략한 비교는 아래 표에 나와 있습니다.

PN- 접합 다이오드	쇼트 키 다이오드
PN 접합 다이오드는 바이폴라 장치 로 소수 전하 캐리어와 대다수 전하 캐리어로 인해 전류 전도가 발생 함을 의미합니다.	PN- 접합 다이오드와 달리 쇼트 키 다이오드는 유니 폴라 장치 로 전류 전도가 대부분의 전하 캐리어로 인해 발생합니다.
PN- 접합 다이오드에는 반도체-반도체 접합이 있습니다.	Schottky 다이오드에는 금속-반도체 접합이 있습니다.
PN- 접합 다이오드는 전압 강하 가 큽니다.	쇼트 키 다이오드는 전압 강하 가 작습니다.
높은 상태 손실.	낮은 On 상태 손실.
느린 스위칭 속도.	빠른 스위칭 속도.
높은 턴온 전압 (0.7V)	낮은 턴온 전압 (0.2V)
높은 역방향 차단 전압	낮은 역방향 차단 전압
낮은 역전 류	높은 역전 류

쇼트 키 다이오드의 구조

쇼트 키 다이오드는 아래 이미지와 같이 금속-반도체 접합 을 사용하여 구성됩니다. 쇼트 키 다이오드는 접합부의 한쪽에 금속 화합물이 있고 다른쪽에는 실리콘이 도핑되어 있으므로 쇼트 키 다이오드 에는 공 핍층이 없습니다. 이러한 특성으로 인해 쇼트 키 다이오드는 양극 장치 인 일반적인 PN 접합 다이오드와 달리 단극 장치로 알려져 있습니다.

쇼트 키 다이오드의 기본 구조는 위 이미지에 나와 있습니다. 이미지에서 볼 수 있듯이 Schottky 다이오드의 한쪽에는 백금에서 텅스텐, 몰리브덴, 금 등의 금속 화합물이 있고 다른쪽에는 N 형 반도체가 있습니다. 금속 화합물과 N 형 반도체가 결합되면 금속-반도체 접합이 생성됩니다. 이 교차점은 Schottky Barrier 로 알려져 있습니다. 쇼트 키 장벽의 폭은 접합 형성에 사용되는 금속 및 반도체 재료의 유형에 따라 다릅니다.

Schottky Barrier는 편향되지 않은 상태, 순방향 편향된 상태 또는 역 편향된 상태에서 다르게 작동합니다. 에서는 순방향 바이어스 상태로 배터리의 양극 단자는 금속에 접속되고, 마이너스 단자는 n 형 반도체로 연결되고, 쇼트 키 다이오드는 전류의 흐름을 허용한다. 그러나 역 바이어스 상태 에서 배터리의 양극 단자가 n 형 반도체에 연결되고 음극 단자가 금속으로 연결되면 쇼트 키 다이오드가 전류 흐름을 차단합니다. 그러나 역 바이어스 전압이 특정 수준 이상으로 증가 하면 장벽 이 깨지고 전류가 역방향으로 흐르기 시작하여 쇼트 키 다이오드에 연결된 구성 요소가 손상 될 수 있습니다.

Schottky Diode VI 특성

다이오드를 선택할 때 고려해야 할 중요한 특성 중 하나는 순방향 전압 (V) 대 순방향 전류 (I) 그래프입니다. 가장 많이 사용되는 쇼트 키 다이오드 1N5817, 1N5818 및 1N5819의 VI 그래프는 다음과 같습니다.

Schottky 다이오드의 VI 특성은 일반적인 PN 접합 다이오드와 매우 유사합니다. 일반적인 PN 접합 다이오드보다 전압 강하가 낮기 때문에 쇼트 키 다이오드는 일반적인 다이오드보다 적은 전압을 소비 할 수 있습니다. 위의 그래프에서 1N517은 다른 두 개에 비해 순방향 전압 강하가 가장 적다는 것을 알 수 있으며 다이오드를 통과하는 전류가 증가함에 따라 전압 강하가 증가한다는 것을 알 수 있습니다. 30A의 최대 전류에서 1N517의 경우에도 전압 강하는 2V까지 도달 할 수 있습니다. 따라서 이러한 다이오드는 일반적으로 저 전류 애플리케이션에 사용됩니다.

쇼트 키 다이오드를 선택할 때 고려해야 할 매개 변수

모든 설계 엔지니어는 애플리케이션의 필요에 따라 올바른 쇼트 키 다이오드를 선택해야합니다. 들면 정류 설계, 고전압, 저 / 중간 전류 및 저주파 평가 다이오드 요구 될 것이다. 들면 설계 스위칭 다이오드의 주파수 평가가 높아야한다.

기억해야 할 다이오드에 대한 몇 가지 일반적이고 중요한 매개 변수는 다음과 같습니다.

순방향 전압 강하: 순방향 바이어스 다이오드를 켜기 위해 강하 된 전압은 순방향 전압 강하입니다. 다이오드에 따라 다릅니다. 쇼트 키 다이오드의 경우 일반적으로 턴온 전압은 약 0.2V로 가정됩니다.

역방향 항복 전압: 다이오드가 파손되어 역방향으로 전도되기 시작하는 역방향 바이어스 전압의 특정 양을 역방향 항복 전압이라고합니다. 쇼트 키 다이오드의 역 항복 전압은 약 50V입니다.

역 회복 시간: 다이오드를 순방향 전도 또는 'ON'상태에서 역 'OFF'상태로 전환하는 데 걸리는 시간입니다. 일반적인 PN 접합 다이오드와 쇼트 키 다이오드의 가장 중요한 차이점은 역 회복 시간입니다. 일반적인 PN 접합 다이오드에서 역 회복 시간은 수 마이크로 초에서 100 나노초까지 다양합니다. 쇼트 키 다이오드는 접합부에 공핍 영역이 없기 때문에 복구 시간이 없습니다.

역방향 누설 전류: 역방향 바이어스에서 반도체 장치에서 전도되는 전류는 역방향 누설 전류입니다. 쇼트 키 다이오드에서 온도를 높이면 역 누설 전류가 크게 증가합니다.

쇼트 키 다이오드의 응용

쇼트 키 다이오드는 고유 한 특성으로 인해 전자 산업에서 많은 응용 분야를 가지고 있습니다. 일부 응용 프로그램은 다음과 같습니다.

1. 전압 클램핑 / 클리핑 회로

클리퍼 회로와 클램퍼 회로는 일반적으로 웨이브 쉐이핑 애플리케이션에 사용됩니다. 낮은 전압 강하 특성을 갖는 쇼트 키 다이오드는 클램핑 다이오드로 유용합니다.

2. 역전 류 및 방전 보호

아시다시피 쇼트 키 다이오드는 역방향의 전류 흐름을 차단 하기 때문에 차단 다이오드 라고도합니다. 방전 보호로 사용할 수 있습니다. 예를 들어, 비상 플래시 라이트에서는 슈퍼 커패시터와 DC 모터 사이에 쇼트 키 다이오드가 사용되어 슈퍼 커패시터가 DC 모터를 통해 방전되는 것을 방지합니다.

3. 샘플 및 홀드 회로

순방향 바이어스 쇼트 키 다이오드에는 소수 전하 캐리어가 없기 때문에 일반적인 PN 접합 다이오드보다 더 빠르게 전환 할 수 있습니다. 따라서 쇼트 키 다이오드는 샘플에서 홀드 단계로의 전환 시간이 더 짧고 출력에서 ​​더 정확한 샘플이 생성되기 때문에 사용됩니다.

4. 전력 정류기

쇼트 키 다이오드는 전류 밀도가 높고 순방향 전압 강하가 낮다는 것은 일반적인 PN 접합 다이오드보다 전력 낭비가 적다는 것을 의미하며 이는 쇼트 키 다이오드를 전력 정류기에 더 적합하게 만듭니다.

또한 링크를 따라 가면 많은 회로에서 다이오드의 실제 구현을 찾을 수 있습니다.