Schottky diodes - آلہ، اقسام، خصوصیات اور استعمال

Schottky diodes، یا زیادہ واضح طور پر Schottky بیریئر diodes، ایک دھاتی سیمی کنڈکٹر رابطے کی بنیاد پر بنائے گئے سیمی کنڈکٹر ڈیوائسز ہیں، جبکہ روایتی diodes ایک سیمی کنڈکٹر pn جنکشن کا استعمال کرتے ہیں۔

Schottky diode کا نام اور الیکٹرانکس میں اس کی ظاہری شکل جرمن ماہر طبیعیات والٹر Schottky کے نام ہے، جس نے 1938 میں، نئے دریافت شدہ رکاوٹ اثر کا مطالعہ کرتے ہوئے، پہلے کے نظریہ کی تصدیق کی جس کے مطابق دھات سے الیکٹرانوں کا اخراج بھی ممکنہ رکاوٹ کی وجہ سے رکاوٹ تھا۔ ، لیکن لاگو بیرونی برقی میدان کے ساتھ یہ رکاوٹ کم ہو جائے گی۔ والٹر شوٹکی نے سائنسدان کے اعزاز میں یہ اثر دریافت کیا، جسے اس وقت Schottky اثر کہا جاتا تھا۔

جسمانی پہلو

دھات اور سیمی کنڈکٹر کے درمیان رابطے کی جانچ کرتے ہوئے، یہ دیکھا جا سکتا ہے کہ اگر سیمی کنڈکٹر کی سطح کے قریب زیادہ تر چارج کیریئرز میں کوئی خطہ ختم ہو جاتا ہے، تو اس سیمی کنڈکٹر کے رابطے کے علاقے میں سیمی کنڈکٹر کی طرف کی دھات کے ساتھ۔ ، ایک خلائی زون آئنائزڈ قبول کنندگان اور عطیہ دہندگان سے چارج بنتا ہے اور ایک مسدود کرنے والا رابطہ ہوتا ہے - Schottky رکاوٹ خود ... یہ رکاوٹ کن حالات میں واقع ہوتی ہے؟ ٹھوس کی سطح سے تھرمیونک تابکاری کرنٹ کا تعین رچرڈسن مساوات سے کیا جاتا ہے:

آئیے ہم ایسے حالات پیدا کریں جہاں ایک سیمی کنڈکٹر، مثال کے طور پر n-type، کسی دھات کے ساتھ رابطے میں ہو، دھات سے الیکٹرانوں کا تھرموڈینامک ورک فنکشن سیمی کنڈکٹر سے الیکٹرانوں کے تھرموڈینامک ورک فنکشن سے زیادہ ہوگا۔ ایسی حالتوں میں، رچرڈسن کی مساوات کے مطابق، سیمی کنڈکٹر کی سطح سے تھرمیونک ریڈی ایشن کرنٹ دھات کی سطح سے تھرمیونک ریڈی ایشن کرنٹ سے زیادہ ہو گا:

وقت کے ابتدائی لمحے میں، ان مادوں کے رابطے پر، سیمی کنڈکٹر سے دھات تک کرنٹ ریورس کرنٹ (دھاتی سے سیمی کنڈکٹر تک) سے زیادہ ہو جائے گا، جس کے نتیجے میں دونوں سیمی کنڈکٹرز کے قریبی سطحی علاقوں میں اور دھات، خلائی چارجز جمع ہونا شروع ہو جائیں گے — سیمی کنڈکٹر میں مثبت اور منفی — دھات میں۔ رابطے کے علاقے میں، ان چارجز سے بننے والا ایک برقی میدان پیدا ہوگا اور انرجی بینڈز کا موڑنا واقع ہوگا۔

فیلڈ کے عمل کے تحت، سیمی کنڈکٹر کے لیے تھرموڈینامک ورک فنکشن میں اضافہ ہوگا اور یہ اضافہ اس وقت تک جاری رہے گا جب تک کہ تھرموڈینامک ورک فنکشنز اور متعلقہ تھرمیونک ریڈی ایشن کرنٹ سطح پر لگنے والے رابطے والے علاقے میں برابر نہ ہوجائیں۔

پی قسم کے سیمی کنڈکٹر اور دھات کے لیے ممکنہ رکاوٹ کی تشکیل کے ساتھ توازن کی حالت میں منتقلی کی تصویر n-قسم کے سیمی کنڈکٹر اور دھات کے ساتھ سمجھی گئی مثال کی طرح ہے۔ بیرونی وولٹیج کا کردار سیمی کنڈکٹر کے اسپیس چارج ریجن میں ممکنہ رکاوٹ کی اونچائی اور برقی میدان کی طاقت کو منظم کرنا ہے۔

مندرجہ بالا اعداد و شمار Schottky رکاوٹ کی تشکیل کے مختلف مراحل کے علاقے کے خاکے دکھاتا ہے۔ رابطہ زون میں توازن کے حالات میں، تھرمل اخراج کے دھارے برابر ہو جاتے ہیں، فیلڈ کے اثر کی وجہ سے، ایک ممکنہ رکاوٹ ظاہر ہوتی ہے، جس کی اونچائی تھرموڈینامک کام کے افعال کے درمیان فرق کے برابر ہوتی ہے: φk = FMe — Фп/п.

ظاہر ہے، Schottky رکاوٹ کے لیے کرنٹ وولٹیج کی خصوصیت غیر متناسب نکلتی ہے۔ آگے کی سمت میں، لاگو وولٹیج کے ساتھ کرنٹ تیزی سے بڑھتا ہے۔ مخالف سمت میں، کرنٹ کا انحصار وولٹیج پر نہیں ہوتا۔ دونوں صورتوں میں، کرنٹ الیکٹرانز کے ذریعے مرکزی چارج کیریئر کے طور پر چلتا ہے۔

اس لیے، Schottky diodes کو ان کی رفتار سے ممتاز کیا جاتا ہے، کیونکہ وہ پھیلنے اور دوبارہ ملانے کے عمل کو خارج کرتے ہیں جن کے لیے اضافی وقت درکار ہوتا ہے۔ وولٹیج پر کرنٹ کا انحصار کیریئرز کی تعداد میں تبدیلی سے متعلق ہے، کیونکہ یہ کیریئر چارج ٹرانسفر کے عمل میں شامل ہیں۔ بیرونی وولٹیج الیکٹرانوں کی تعداد کو تبدیل کرتا ہے جو Schottky رکاوٹ کے ایک طرف سے دوسری طرف گزر سکتے ہیں۔

مینوفیکچرنگ ٹیکنالوجی کی وجہ سے اور آپریشن کے بیان کردہ اصول پر مبنی، Schottky diodes میں آگے کی سمت میں کم وولٹیج ڈراپ ہوتا ہے، جو روایتی p-n-diodes کے مقابلے میں بہت چھوٹا ہوتا ہے۔

یہاں، رابطے کے علاقے کے ذریعے ایک چھوٹا سا ابتدائی کرنٹ بھی گرمی کی رہائی کا باعث بنتا ہے، جو پھر اضافی کرنٹ کیریئرز کی ظاہری شکل میں حصہ ڈالتا ہے۔ اس صورت میں، اقلیتی چارج کیریئرز کا کوئی انجکشن نہیں ہے.

اس وجہ سے Schottky diodes میں کوئی diffuse capacitance نہیں ہے کیونکہ کوئی اقلیتی کیریئر نہیں ہیں اور اس کے نتیجے میں سیمی کنڈکٹر ڈایڈس کے مقابلے میں رفتار کافی زیادہ ہے۔ یہ ایک تیز غیر متناسب p-n جنکشن کی علامت نکلی ہے۔

اس طرح، سب سے پہلے، Schottky diodes مختلف مقاصد کے لیے مائکروویو diodes ہیں: ڈیٹیکٹر، مکسنگ، avalanche transit، parametric، pulsed، multiplying۔ Schottky diodes کو تابکاری کا پتہ لگانے والے، سٹرین گیجز، نیوکلیئر ریڈی ایشن ڈیٹیکٹر، لائٹ ماڈیولیٹر اور آخر میں ہائی فریکوئنسی ریکٹیفائر کے طور پر استعمال کیا جا سکتا ہے۔

خاکوں پر Schottky diode عہدہ

ڈایڈڈ Schottky آج

آج، Schottky diodes بڑے پیمانے پر الیکٹرانک آلات میں استعمال ہوتے ہیں۔ خاکوں میں، انہیں روایتی ڈایڈس سے مختلف طریقے سے دکھایا گیا ہے۔ آپ کو اکثر پاور سوئچز کے تھری پن ہاؤسنگ میں بنائے گئے ڈوئل شوٹکی ریکٹیفائر مل سکتے ہیں۔ اس طرح کے دوہری ڈھانچے کے اندر دو Schottky diodes ہوتے ہیں، جو کیتھوڈس یا anodes کے ساتھ جڑے ہوتے ہیں، اکثر کیتھوڈس سے زیادہ۔

اسمبلی میں موجود ڈایڈس کے پیرامیٹرز بہت ملتے جلتے ہیں، کیونکہ ہر ایک نوڈ ایک تکنیکی سائیکل میں تیار ہوتا ہے، اور اس کے نتیجے میں، ان کا آپریٹنگ درجہ حرارت اسی کے مطابق ہوتا ہے اور وشوسنییتا زیادہ ہوتی ہے۔ 0.2-0.4 وولٹ کا مسلسل وولٹیج ڈراپ تیز رفتاری (نینو سیکنڈز کی اکائیاں) کے ساتھ ان کے p-n ہم منصبوں پر Schottky diodes کے بلا شبہ فوائد ہیں۔

کم وولٹیج ڈراپ کے سلسلے میں ڈایڈس میں Schottky رکاوٹ کی خاصیت 60 وولٹ تک کے لاگو وولٹیج پر ظاہر ہوتی ہے، حالانکہ رفتار مستحکم رہتی ہے۔ آج، 25CTQ045 قسم کے Schottky diodes (45 وولٹ تک کے وولٹیجز کے لیے، اسمبلی میں ہر ایک جوڑے کے diodes کے لیے 30 ایمپیئر تک کرنٹ کے لیے) بہت سے سوئچنگ پاور سپلائیز میں پائے جا سکتے ہیں، جہاں وہ کئی کرنٹوں کے لیے ریکٹیفائر کے طور پر کام کرتے ہیں۔ سو کلو ہرٹز

Schottky diodes کے نقصانات کے موضوع پر بات نہ کرنا ناممکن ہے، یقیناً وہ ہیں اور ان میں سے دو ہیں۔ سب سے پہلے، اہم وولٹیج کی ایک قلیل مدتی زیادتی ڈائیوڈ کو فوری طور پر غیر فعال کر دے گی۔ دوسرا، درجہ حرارت زیادہ سے زیادہ ریورس کرنٹ کو سختی سے متاثر کرتا ہے۔ بہت زیادہ جنکشن کے درجہ حرارت پر، ڈایڈڈ آسانی سے ٹوٹ جائے گا یہاں تک کہ درجہ بند وولٹیج پر کام کرتے ہوئے بھی۔

کوئی ریڈیو شوقیہ اپنی مشق میں Schottky diodes کے بغیر نہیں کر سکتا۔ سب سے زیادہ مقبول ڈایڈس یہاں نوٹ کیے جا سکتے ہیں: 1N5817, 1N5818, 1N5819, 1N5822, SK12, SK13, SK14. یہ ڈایڈس آؤٹ پٹ اور SMD دونوں ورژن میں دستیاب ہیں۔ سب سے اہم چیز جس کی ریڈیو کے شوقین ان کی بہت تعریف کرتے ہیں وہ ہے ان کی تیز رفتار اور کم جنکشن وولٹیج ڈراپ — زیادہ سے زیادہ 0.55 وولٹ — ان اجزاء کی کم قیمت پر۔

ایک نایاب پی سی بی کسی نہ کسی مقصد کے لیے Schottky diodes کے بغیر کرتا ہے۔ کہیں Schottky diode فیڈ بیک سرکٹ کے لیے کم طاقت والے ریکٹیفائر کے طور پر کام کرتا ہے، کہیں - 0.3 - 0.4 وولٹ کی سطح پر وولٹیج سٹیبلائزر کے طور پر، اور کہیں یہ ایک ڈیٹیکٹر ہے۔

نیچے دیے گئے جدول میں آپ آج سب سے زیادہ عام کم طاقت والے Schottky diodes کے پیرامیٹرز دیکھ سکتے ہیں۔