دیود شاتکی: راه حلی برای افت ولتاژ پایین

ویژگی های اساسی
افت فشار رو به جلو کم
مهمترین ویژگی افت ولتاژ رو به جلو پایین آن است (معمولاً بین {0}}.2V و 0.4V) که بسیار کمتر از 0.7V دیودهای سیلیکونی معمولی است. این ویژگی باعث می شود که دیودهای شاتکی در مدارهای ولتاژ پایین عملکرد خوبی داشته باشند و به طور موثر مصرف برق را کاهش داده و کارایی سیستم را بهبود بخشند.

سوئیچ سرعت بالا
با استفاده از یک اتصال نیمه هادی فلزی به جای اتصال PN سنتی، سرعت تزریق و اتلاف حامل سریعتر است و در نتیجه سرعت سوئیچینگ بسیار سریع است. این باعث می شود آن را برای مدارهای سوئیچ با سرعت بالا و کاربردهای فرکانس بالا بسیار مناسب کند.

زمان بازیابی معکوس کم
زمان بازیابی معکوس بسیار کوتاه است، معمولاً در سطح نانوثانیه. این ویژگی باعث می شود که عملکرد خوبی در منابع تغذیه سوئیچینگ و کاربردهای RF داشته باشد و تلفات سوئیچینگ را به میزان قابل توجهی کاهش دهد.

عملکرد دمای بالا
حفظ افت فشار پایین و ویژگی های سوئیچینگ با سرعت بالا در محیط های با دمای بالا، مناسب برای محیط های کاری سخت.

اصل کار
این از تماس بین فلز و نیمه هادی تشکیل می شود که طرف فلزی الکترون ها را تامین می کند و سمت نیمه هادی معمولاً یک ماده از نوع N است. هنگامی که این اتصال نیمه هادی فلزی بایاس به جلو باشد، الکترون ها از فلز به نیمه هادی مهاجرت می کنند و جریان تولید می کنند. هنگامی که بایاس معکوس می شود، تقریبا هیچ جریانی از آن عبور نمی کند زیرا الکترون ها به سختی از نیمه هادی به فلز مهاجرت می کنند. این مشخصه افت ولتاژ رو به جلو پایین و زمان پاسخ سریع دیودهای شاتکی را تعیین می کند.

منطقه کاربردی
منبع تغذیه حالت سوئیچینگ
در منابع تغذیه حالت سوئیچ، به طور گسترده ای برای اصلاح و چرخش آزاد استفاده می شود. افت ولتاژ رو به جلو پایین و ویژگی های سوئیچینگ سریع آن می تواند به طور قابل توجهی بازده منبع تغذیه را بهبود بخشد و از دست دادن گرما را کاهش دهد. به عنوان مثال، در مبدل های DC-DC می توان از دیودهای شاتکی به عنوان دستگاه های یکسو کننده خروجی برای کاهش افت ولتاژ ولتاژ خروجی و بهبود راندمان تبدیل استفاده کرد.

مدار RF
همچنین کاربردهای مهمی در مدارهای RF دارد. با توجه به ویژگی‌های خازنی کم و پاسخ با سرعت بالا، معمولاً در میکسرها و آشکارسازهای RF برای بهبود سرعت و دقت پردازش سیگنال استفاده می‌شود.

شارژر باطری
در شارژرهای باتری برای جلوگیری از جریان معکوس استفاده می شود. پس از خاموش شدن شارژر، جریان باتری ممکن است به شارژر برگردد. در این زمان، افت ولتاژ رو به جلو پایین و ویژگی های یکسوسازی کارآمد می تواند به طور موثری از وقوع این وضعیت جلوگیری کند و از باتری و شارژر محافظت کند.

سیستم فتوولتائیک
در سیستم های فتوولتائیک، برای جلوگیری از جریان معکوس در صفحات خورشیدی در هنگام شب یا شرایط کم نور استفاده می شود. با توجه به ویژگی های افت ولتاژ پایین دیودهای شاتکی، آنها می توانند بازده سیستم را به حداکثر برسانند و اتلاف انرژی را کاهش دهند.

الکترونیک خودرو
در الکترونیک خودرو از آن برای حفاظت برق و تنظیم ولتاژ استفاده می شود. راندمان و قابلیت اطمینان بالای آن باعث شده است که به طور گسترده در سیستم های راه اندازی خودرو، سیستم های روشنایی و مدارهای مختلف حسگر مورد استفاده قرار گیرد.

موارد کاربردی خاص
منبع تغذیه سوئیچینگ کارآمد
یک شرکت خاص یک منبع تغذیه سوئیچینگ کارآمد ایجاد کرده است که از دیودهای شاتکی به عنوان یکسو کننده خروجی استفاده می کند. در طول آزمایش، مهندسان دریافتند که در مقایسه با دیودهای سیلیکونی سنتی، دیودهای شاتکی به طور قابل توجهی افت ولتاژ خروجی منبع تغذیه را کاهش داده و بازده کلی را بهبود می بخشد. با استفاده از دیودهای شاتکی، راندمان منبع تغذیه سوئیچینگ تا بیش از 5 درصد بهبود یافته است، در حالی که تولید گرما را کاهش داده و قابلیت اطمینان سیستم را افزایش می دهد.

بهینه سازی سیستم فتوولتائیک
یکپارچه کننده سیستم فتوولتائیک دیودهای شاتکی را در سیستم پنل خورشیدی نسل جدید خود برای جلوگیری از جریان معکوس پذیرفته است. داده های تجربی نشان می دهد که اتلاف انرژی سیستم تا حدود 10 درصد کاهش یافته است. در شرایط شب یا نور کم، انرژی الکتریکی پنل خورشیدی به طور موثرتری حفظ می شود و کارایی و صرفه جویی کل سیستم فتوولتائیک را بهبود می بخشد.

سیستم مدیریت باتری
در سیستم مدیریت باتری (BMS) برای وسایل نقلیه الکتریکی، توسعه دهندگان از دیودهای شاتکی برای جلوگیری از شارژ معکوس باتری استفاده می کنند. نتایج تجربی نشان می‌دهد که مشخصه افت ولتاژ پایین به طور موثر اتلاف انرژی باتری را کاهش می‌دهد، در حالی که مشخصه سوئیچینگ با سرعت بالا سرعت واکنش BMS را بهبود می‌بخشد و ایمنی و قابلیت اطمینان سیستم باتری را تضمین می‌کند.

https://www.trrsemicon.com/diode/smd-diode/suface-mount-schottky-rectifiers-ss310.html