หลักการทางเทคนิคและข้อดีในการประยุกต์ใช้ไดโอดช็อตตี้

I. หลักการทางเทคนิค

ไดโอดแบบช็อตเกย์ (Schottky diode) เป็นอุปกรณ์ที่ประกอบด้วยรอยต่อระหว่างโลหะกับสารกึ่งตัวนำ ซึ่งทำงานโดยอาศัยการก่อตัวของชั้นกีดขวางช็อตเกย์ระหว่างโลหะ (โดยทั่วไปคืออลูมิเนียม เงิน หรือแพลตินัม) กับสารกึ่งตัวนำชนิด N ต่างจากไดโอดรอยต่อ PN แบบทั่วไปตรงที่ไม่มีกระบวนการรวมตัวของอิเล็กตรอนกับโฮล โดยการนำไฟฟ้าจะถูกควบคุมโดยพาหะหลัก (อิเล็กตรอน) ซึ่งทำให้กระแสไฟฟ้าไหลย้อนกลับมีค่าต่ำมากจนสามารถมองข้ามได้

ไดโอดช็อตเกย์แบบสมัยใหม่มักใช้รอยต่อระหว่างอลูมิเนียมกับซิลิกอนที่ผลิตโดยกระบวนการซิลิกอนแบบแผ่นเรียบ (planar silicon processes) ซึ่งจะช่วยลดการพึ่งพาโลหะมีค่าในการผลิต พร้อมทั้งเพิ่มความสม่ำเสมอและประสิทธิภาพในการผลิตจำนวนมาก

II. ข้อดีทางเทคนิค

แรงดันตกครั้งเดียวต่ำมาก (Ultra-Low Forward Voltage Drop (VF))
แรงดันตกครั้งเดียว (Forward voltage drop) ของไดโอดช็อตเกย์โดยทั่วไปอยู่ระหว่าง 0.15V ถึง 0.45V ซึ่งต่ำกว่าไดโอดรอยต่อซิลิกอนแบบมาตรฐานที่ประมาณ 0.7V อย่างมาก ช่วยเพิ่มประสิทธิภาพการใช้พลังงานในแอปพลิเคชันแรงดันต่ำ

ไม่มีเวลาในการกู้คืนกระแสย้อนกลับ (Zero Reverse Recovery Time)
เนื่องจากไม่มีการเก็บรักษาผู้พาประจุชนิดน้อยลง การทำงานของสวิตช์จึงถูกกำหนดโดยความจุของข้อต่อเพียงอย่างเดียว ซึ่งให้เวลาในการทำงานของสวิตช์อยู่ในระดับนาโนวินาที เหมาะสำหรับวงจรที่มีความถี่สูงและความเร็วสูง

ทนต่อความหนาแน่นของกระแสไฟฟ้าสูง
ชั้นที่ลดลง (depletion layer) ที่ช็อตตี้บาริเอร์ (Schottky barrier) มีขนาดเล็กมาก ทำให้อุปกรณ์สามารถนำกระแสไฟฟ้าได้สูงภายใต้แรงดันไฟฟ้าที่ค่อนข้างต่ำ เหมาะสำหรับการแปลงไฟฟ้ากระแสสลับเป็นกระแสตรง (rectification) และการแปลงพลังงาน

การใช้พลังงานต่ำและเสียงรบกวนต่ำ
ในระบบลอจิกแรงดันต่ำหรือระบบจำกัดการกระจายความร้อน Schottky diodes จะใช้พลังงานน้อยและสร้างเสียงรบกวนแม่เหล็กไฟฟ้าน้อย เนื่องจากพฤติกรรมการสลับที่ไม่มีการรวมตัวใหม่ (recombination-free switching)

III. สถานการณ์การใช้งานทั่วไป

วงจรจัดการพลังงาน
ใช้กันอย่างแพร่หลายในตัวแปลงไฟ (power adapters), แผงวงจรจ่ายไฟ LCD และเครื่องชาร์จรถยนต์ไฟฟ้า เพื่อการแปลงไฟฟ้ากระแสสลับเป็นกระแสตรงและการปล่อยพลังงานที่เหลือ (freewheeling) เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพการแปลงพลังงาน

แหล่งจ่ายไฟแบบสวิตช์ความถี่สูง
คุณสมบัติการสลับที่รวดเร็วทำให้เหมาะสำหรับการแปลงไฟฟ้ากระแสสลับเป็นกระแสตรงในโครงสร้างแบบเพิ่มแรงดัน (boost) หรือลดแรงดัน (buck converter)

อิเล็กทรอนิกส์ในยานยนต์
นิยมใช้ในระบบป้องกันกำลังไฟของ ECU วงจรควบคุมมอเตอร์ และระบบไฟส่องสว่างในรถยนต์ เพื่อป้องกันแรงดันไฟฟ้าสลับขั้วและรักษาความต่อเนื่องของกระแสไฟฟ้า

วงจรการสื่อสารและคลื่นวิทยุ (RF)
ถูกใช้ในการออกแบบคลื่นวิทยุ (RF) และไมโครเวฟ เพื่อตรวจจับ การเปลี่ยนกระแสสลับเป็นกระแสตรง หรือจำกัดสัญญาณ โดยค่าความจุต่ำและการตอบสนองที่รวดเร็วช่วยเพิ่มความไวของวงจร

ลอจิกความเร็วสูงและวงจร TTL
ถูกนำไปใช้ในโหนดลอจิกความเร็วสูง เพื่อควบคุมระดับแรงดันและป้องกันความผิดพลาดของเวลาในการทำงาน พร้อมทั้งรับรองการเปลี่ยนสัญญาณอย่างรวดเร็ว

Iv. สรุป

ด้วยค่าแรงดันตกคร่อมต่ำ การทำงานสวิตช์ที่รวดเร็ว และการสูญเสียพลังงานย้อนกลับต่ำมาก ไดโอดช็อตเกย์ (Schottky diodes) ได้กลายเป็นองค์ประกอบที่ขาดไม่ได้ในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ยุคใหม่ มีบทบาทสำคัญในงานที่ต้องการประสิทธิภาพการใช้พลังงานสูง ขนาดเล็ก และการทำงานที่ความเร็วสูง โดยเฉพาะในระบบจัดการพลังงาน การสื่อสาร และระบบอิเล็กทรอนิกส์ในรถยนต์

เรกทิฟายเออร์ช็อตเกย์ | ไดโอดความเร็วสูง | ไดโอดแรงดันต่ำ | องค์ประกอบเรกทิฟิเคชันพลังงาน | ไดโอดตรวจจับสัญญาณ