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 olarakdoğrultucu bir devrede güç elemanı olarak kullanılmıştır.
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 akımgeçirmesi 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.
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 şekildeiletim 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 değişmekte. Ayrıca N tipimalzemenin ve metalin yapısının da tüm bu gerilimlere ve anahtarlama hızına direkt olarak etkisi bulunmakta.
Diyot etrafında bir elektrik alan da oluşabiliyor ve bu elektrik alan ters bozulma voltajı için limitleri belirliyor. Koruma halkaları gibi elektrik alanı dağıtıcı bir çok 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.
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.
Yüksek miktarda akım yoğunluğu özelliğinden dolayı voltaj kelepçesi gibi uygulamalarda vetransistör‘ün saturasyona uğramasını engellemek amacıyla Schottky diyot kullanılabilir. Anahtarlamalı güç kaynaklarında doğrultucu amacıyla da kullanılabilir.
 Low voltage schottky diyot |
 High voltage schottky diyot |
Schottky diyot ile PN eklem diyotu arasındaki fark
Hem Schottky diyot hem de PN eklem diyotu, esas olarak aynı doğrultma işlevini yerine getirmek için kullanılan elektronik anahtarlama cihazlarıdır. Bununla birlikte, Schottky diyot ve PN eklem diyotu arasında aşağıdaki tabloda vurgulanan birkaç fark vardır:
| Farklılığın Temeli | Schottky Diyot | PN Bağlantı Diyotu |
|---|---|---|
| Tanım | Bir metal ile bir yarı iletkenin birleştirilmesiyle oluşturulan diyota Schottky diyot denir. | P tipi bir yarı iletken ile N tipi bir yarı iletkenin birleştirilmesiyle oluşturulan diyota PN eklem diyotu denir. |
| Bağlantı tipi | Schottky diyot, metal-yarıiletken birleşim noktasına sahiptir. | PN eklem diyotunda yalnızca bir yarı iletken eklem bulunur, bu da bir PN eklemidir. |
| Terminaller | Schottky diyotta metal bölge anot terminalini, yarı iletken bölge ise katot terminalini oluşturur. | PN eklem diyotunda, P bölgesi anot, N bölgesi ise katot görevi görür. |
| Devreye alma (açma) voltajı | Schottky diyotunun açılma gerilimi küçüktür, yaklaşık 0,3 ila 0,4 volt civarındadır. | PN bağlantılı diyotun açılma gerilimi nispeten yüksektir, yaklaşık 0,3 ila 0,7 volt civarındadır. |
| İleri akım | Schottky diyotta, ileri akım yalnızca metal tarafından yayılan serbest elektronlar olan çoğunluk yük taşıyıcıları nedeniyle akar. | PN eklem diyotunda, ileri akım akışı hem çoğunluk hem de azınlık yük taşıyıcılarının hareketinden kaynaklanır. |
| Ters kaçak akımı | Schottky diyot için ters akım kaçağı nispeten çok daha büyüktür. | PN eklem diyotunun kaçak akımı, Schottky diyotuna göre nispeten daha düşüktür. |
| Tükenme katmanı | Schottky diyotunun tükenme tabakası yoktur. | PN eklem diyotunda tükenme tabakası bulunur. |
| Cihazın kutupluluğu | Schottky diyot, tek kutuplu bir cihazdır, yani yalnızca tek tip yük taşıyıcısına, yani elektronlara sahiptir. | PN eklem diyotu, elektronlar ve delikler olmak üzere iki tür yük taşıyıcısına sahip bipolar bir cihazdır. |
| Çalışma frekansı | Schottky diyotunun çalışma frekansı daha yüksektir. | PN bağlantılı diyot için çalışma frekansı nispeten daha düşüktür. |
| Ters toparlanma süresi | Schottky diyotlar için ters toparlanma süresi sıfırdır. Bunun nedeni, metalin delik içermemesi ve dolayısıyla yük depolamasının olmamasıdır. | Tipik bir PN eklem diyotu için, 150 ns ile 200 ns arasında değişen belirli bir ters toparlanma süresi vardır. |
| Geçiş hızı | Schottky diyot için anahtarlama hızı son derece yüksektir. | PN eklem diyotunun anahtarlama hızı nispeten düşüktür ve yük taşıyıcılarının yeniden birleşme süresiyle sınırlıdır. |
| Sıcaklık değişiminin anahtarlama üzerindeki etkisi | Schottky diyotunun anahtarlama davranışı sıcaklık değişiminden etkilenmez. | Sıcaklıktaki değişim, PN eklem diyotunun anahtarlama davranışını büyük ölçüde etkiler. |
| PIV (Tepe Ters Gerilim) | Schottky diyot için PIV değeri, PN eklem diyotunkinden çok daha düşüktür. | PN eklem diyotunun PIV değeri nispeten daha yüksektir. |
| Maliyet | Schottky diyotlar, PN eklem diyotlarından biraz daha pahalıdır. | PN bağlantılı diyotlar daha ucuzdur. |
| Uygulamalar | Schottky diyotlar, anahtarlamalı güç kaynaklarında ve diğer yüksek frekanslı ölçüm cihazlarında kullanılır. | PN eklem diyotları genel doğrultma ve anahtarlama uygulamalarında kullanılır. |
Çözüm
Burada dikkat çeken en önemli fark, Schottky diyotunun metal-yarıiletken eklemi içermesi, PN eklem diyotunun ise PN eklemi içermesidir.