쇼트키 다이오드 동작원리

쇼트키 다이오드는 P-N 접합 다이오드보다 순방향 전압 강하가 적고 고속 스위칭 애플리케이션에 사용할 수 있는 금속-반도체 접합(M-S) 다이오드입니다. 실리콘 PN 접합 다이오드의 순방향 전압 강하는 0.7V입니다.

 

쇼트키 다이오드의 순방향 전압 강하는 0.3V로, 게르마늄 P-N 접합 다이오드의 전압 강하와 유사합니다. 그러나 게르마늄 다이오드는 쇼트키 다이오드에 비해 스위칭 속도가 매우 낮기 때문에 거의 사용되지 않습니다.

PN 접합 다이오드에서 전도는 대다수 반송파를 통해 발생합니다. 그러나, 소수 캐리어가 영역에 주입되면, 이러한 전하 캐리어를 제거하기가 어렵고, 이러한 저장된 전하로 인해 디바이스가 오프 상태로 들어가는 데 더 많은 시간이 걸린다.

 

전하가 공핍 영역에 저장되면 장치의 꺼짐 시간이 늘어납니다. 쇼트키 다이오드의 턴오프 시간은 PN 접합 다이오드에 비해 매우 낮으며 쇼트키의 이러한 특징은 고주파 애플리케이션에 적합합니다.

 

쇼트키 다이오드는 컬렉터와 베이스 접합을 가로질러 연결되어 BJT가 포화 상태가 되는 것을 방지하고 BJT의 스위칭 특성을 개선합니다. 이 기술을 사용하는 로직 제품군을 쇼트키 TTL이라고 합니다.

 

 

 

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1. 쇼트키 다이오드 기호

쇼트키 배리어 다이오드의 기호는 다음과 같습니다.

 

 

 

2. 쇼트키 다이오드 작동 원리

쇼트키 다이오드에는 금속-반도체 접합이 있습니다. 알루미늄이나 백금과 같은 금속이 P형 반도체를 대체합니다. N형 반도체는 음극 역할을 하고 금속 측은 양극 역할을 합니다.

 

 

 

 

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쇼트키 다이오드는 독일의 물리학자 발터 H. 쇼트키의 이름을 따서 명명되었습니다. 쇼트키 다이오드는 쇼트키 배리어 다이오드, 표면 배리어 다이오드, 다수 캐리어 장치, 핫 전자 다이오드 또는 핫 캐리어 다이오드라고도 합니다. 쇼트키 다이오드는 무선 주파수(RF) 응용 분야에 널리 사용됩니다.

 

 

 

 

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알루미늄이나 백금과 같은 금속을 N형 반도체와 접합하면 금속과 N형 반도체 사이에 접합부가 형성됩니다. 이 접합은 금속-반도체 접합 또는 M-S 접합으로 알려져 있습니다.

금속-반도체 접합은 쇼트키 장벽(Schottky barrier)으로 알려진 공핍층을 형성했습니다. 쇼트키 다이오드는 쇼트키 다이오드의 접합 커패시턴스가 PN 접합 다이오드의 접합 커패시턴스에 비해 매우 낮기 때문에 PN 접합 다이오드보다 훨씬 빠르게 켜고 끌 수 있습니다.

 

또한 쇼트키 다이오드는 P-Njunction 다이오드보다 원치 않는 잡음을 덜 생성합니다. 쇼트키 다이오드의 이러한 두 가지 특성은 고속 스위칭 전력 회로에 매우 유용합니다.

 

 

 

실리콘 P-N 접합 다이오드의 전압 강하는 0.6V에서 0.7V입니다. 반면에 쇼트키 다이오드는 0.2V에서 0.3V의 낮은 전압 강하를 가지므로 효율이 더 높습니다.

 

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3. 쇼트키 다이오드의 특징

n형 반도체의 자유 전자는 쇼트키 다이오드가 바이어스되지 않을 때 결합 과정에서 n형 반도체에서 금속으로 이동합니다.

 

 

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1) 쇼트키 다이오드의 V-I 특성

쇼트키 배리어 다이오드의 VI 특성은 다음과 같습니다.

 

 

 

• 쇼트키 배리어 다이오드의 순방향 전압 강하는 일반 PN 접합 다이오드에 비해 매우 낮습니다.
• 순방향 전압 강하 범위는 0.3V에서 0.5V입니다.
• 순방향 전압 강하는 T N형 반도체 농도가 증가함에 따라 증가합니다.
• 쇼트키 배리어 다이오드의 V-I 특성은 전류 캐리어의 농도가 높기 때문에 일반 PN 접합 다이오드의 V-I 특성보다 가파릅니다.

 

 

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2) 쇼트키 다이오드의 응용

쇼트키 다이오드는 다음과 같은 목적으로 사용됩니다.

1. 전압 클램핑 응용 분야 및 트랜지스터 포화 방지
2. RF 애플리케이션에 사용됩니다.

 

3) 쇼트키 다이오드의 장점

• 낮은 턴온 전압: 다이오드의 켜기 전압은 0.2볼트에서 0.3볼트 사이입니다. 실리콘 다이오드의 경우 표준 실리콘 다이오드에서 0.6-0.7 볼트에 반대합니다.
• 빠른 회복 시간: 빠른 복구 시간은 고속 스위칭 애플리케이션에 사용할 수 있는 소량의 저장된 충전을 의미합니다.
• 낮은 접합 정전 용량: 커패시턴스 레벨이 매우 작기 때문에 실리콘의 와이어 포인트 접점에서 얻은 결과 후 매우 작은 영역을 차지합니다.