Schottky Diyot Nedir ? |
ElektrikPort Akademi

Güç elektroniğinde kullanılan en önemli malzemelerden olan güç diyotlarının çeşitlerinden birisi de Schottky diyottur. Peki schottky diyot nedir? Ne işe yarar? Detaylar yazımızda.

A- A+

11.08.2015 tarihli yazı 116502 kez okunmuştur.

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.

► Şekil 1: Çeşitli Schottky Diyot Örnekleri

► İlginizi Çekebilir: Diyotlarla İlgili İpuçları

Silikon diyotlarda üzerinden akım geçerken diyot üzerine düşen gerilim 0.6V - 1.7V arasında değişirken, Schottky diyotlarda ise bu gerilim değeri yaklaşık olarak 0.15V - 0.45V arasında değişir. Bu sayede çok daha hızlı bir anahtarlama sağlanırken sistemin verimi de aynı oranda bir artış gösterir. Bu elemanlar doğru polarmada 0.25 volt değeriyle bile iletime geçebilirler.

Çalışma prensipleri genel olarak normal diyotlar ile büyük oranda benzerlik gösterir. Güç kayıpları çok az olmasına rağmen gerilim ve akım değerleri normal ve hızlı diyotlara göre daha düşüktür. Dezavantaj olarak ise normal diyotlardan daha fazla ters yönde akım geçirmesi söylenebilir.

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.

► Şekil 2: Schottky Diyot'un Genel Yapısı

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 şekilde iletim 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.

► Şekil 3: Schottky Diyot'un İç Yapısı

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.

Ters Düzelme Karakteristiği

Normal diyot ve Schottky diyot arasındaki belki de en önemli fark ters düzelme zamanı ve karakteristiği. İletim halindeyken iletimi durdurulan diyotta ters düzelme zamanı 100 nano saniye civarlarında iken Schotty diyotta bu durum 100 piko saniye olarak ölçülebilir. Bu süre büyük güçlerle çalışan Schottky diyotlarda ise 10 nano saniye civarlarında ölçülmüş. P-N bağlantısının verdiği yavaşlıktan kurtulmuş olan Schottky diyot, bu sayede kapasitif bir şekilde ve daha hızlı olarak ters düzelme eğrisini tamamlamış oluyor.

► Şekil 4: Schottk Diyot Akım-Gerilim Karakteristiği

► İlginizi Çekebilir: Elektrik Devre Elemanları: Diyot 1 | Elektrikport Akademi

Elektronik dünyasında Schottky diyotlara büyük bir çoğunluk, yarı iletkenler için çoğunluk taşıyıcısı adını verir. N tipi taşıyıcılar (mobil elektronlar) da önem taşırken, çoğunluk taşıyıcıları metal yüzeyi aştıktan sonra N tipi yarı iletken malzemeye ulaşırlar. Schottky diyot bünyesinde tüm bu işlemler çok daha hızlı gerçekleşmektedir. Bu sayede bu tip diyotlar hızlı anahtarlama gerektiren devrelerde en sık yapılan tercihler arasında yerlerini alırlar.

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.

► Şekil 5: Schottky Diyot'un Büyük Güçlü Uygulamalarda Kullanımından Bir Örnek

Yüksek miktarda akım yoğunluğu özelliğinden dolayı voltaj kelepçesi gibi uygulamalarda ve transistör'ün saturasyona uğramasını engellemek amacıyla Schottky diyot kullanılabilir. Anahtarlamalı güç kaynaklarında doğrultucu amacıyla da kullanılabilir.

Kaynak:

► IEEE Xplore
► How Stuff Works