ดีไอโอดีน- อุปกรณ์ที่ง่ายที่สุดในตระกูลอุปกรณ์เซมิคอนดักเตอร์อันรุ่งโรจน์ หากเรานำเพลตเซมิคอนดักเตอร์เช่นเจอร์เมเนียมและแนะนำสิ่งเจือปนของตัวรับเข้าไปในครึ่งซ้ายของมันและเข้าไปในตัวผู้บริจาคที่ถูกต้องในทางกลับกันเราจะได้เซมิคอนดักเตอร์ประเภท P ตามลำดับในอีกประเภทหนึ่ง . ตรงกลางของคริสตัลเราได้สิ่งที่เรียกว่า พี-เอ็น ทรานซิชั่นดังแสดงในรูปที่ 1
รูปเดียวกันแสดงการกำหนดกราฟิกตามเงื่อนไขของไดโอดในไดอะแกรม: เอาต์พุตของแคโทด (อิเล็กโทรดลบ) นั้นคล้ายกับเครื่องหมาย "-" มาก มันง่ายกว่าที่จะจำด้วยวิธีนี้
โดยรวมแล้วในคริสตัลดังกล่าวมีสองโซนที่มีการนำไฟฟ้าต่างกันซึ่งมีข้อสรุปสองประการจึงเรียกว่าอุปกรณ์ที่ได้ ไดโอดเพราะคำนำหน้า "di" หมายถึงสอง
ในกรณีนี้ไดโอดกลายเป็นเซมิคอนดักเตอร์ แต่ก่อนหน้านี้รู้จักอุปกรณ์ที่คล้ายกันเช่นในยุคนั้น หลอดไฟฟ้ามีหลอดไดโอดเรียกว่าคีโนตรอน ตอนนี้ไดโอดดังกล่าวได้ลงไปในประวัติศาสตร์แม้ว่าสมัครพรรคพวกของเสียง "หลอด" เชื่อว่าแม้แต่วงจรเรียงกระแสแรงดันแอโนดในแอมพลิฟายเออร์หลอดก็ควรเป็นหลอดเดียว!
รูปที่ 1 โครงสร้างของไดโอดและการกำหนดไดโอดในแผนภาพ
ที่ทางแยกของเซมิคอนดักเตอร์ที่มีค่าการนำไฟฟ้า P และ N ปรากฎว่า ทางแยก P-N (ทางแยก P-N)ซึ่งเป็นพื้นฐานของอุปกรณ์เซมิคอนดักเตอร์ทั้งหมด แต่ต่างจากไดโอดที่มีทางแยกเพียงทางเดียว พวกมันมีทางแยก P-N สองทาง และตัวอย่างเช่น พวกมันประกอบด้วยสี่ทางแยกในคราวเดียว
ทางแยก P-N ที่พักผ่อน
แม้ว่าทางแยก P-N ในกรณีนี้ไดโอดจะไม่ได้เชื่อมต่อที่ใดก็ได้ กระบวนการทางกายภาพที่น่าสนใจยังคงเกิดขึ้นภายในนั้น ซึ่งแสดงไว้ในรูปที่ 2
รูปที่ 2 ไดโอดที่เหลือ
ในบริเวณ N มีอิเล็กตรอนมากเกินไป มีประจุลบ และในบริเวณ P ประจุเป็นบวก แบบฟอร์มค่าใช้จ่ายเหล่านี้ร่วมกัน สนามไฟฟ้า. เนื่องจากประจุที่ตรงข้ามกันมีแนวโน้มที่จะดึงดูด อิเล็กตรอนจากโซน N จะเจาะเข้าไปในโซน P ที่มีประจุบวก อุดรูบางรู อันเป็นผลมาจากการเคลื่อนไหวภายในเซมิคอนดักเตอร์ กระแสแม้ว่าจะเล็กมาก (หน่วยของนาโนแอมแปร์) ยังคงเกิดขึ้น
จากการเคลื่อนที่ดังกล่าว ความหนาแน่นของสสารที่ด้าน P เพิ่มขึ้น แต่ถึงขีดจำกัดที่แน่นอน อนุภาคมักจะมีแนวโน้มที่จะกระจายอย่างสม่ำเสมอทั่วทั้งปริมาตรของสาร เช่นเดียวกับกลิ่นของน้ำหอมที่กระจายไปทั่วห้อง (การแพร่กระจาย) ดังนั้นไม่ช้าก็เร็ว อิเล็กตรอนจะกลับสู่โซน N
หากสำหรับผู้บริโภคไฟฟ้าส่วนใหญ่ทิศทางของกระแสไฟฟ้าไม่ได้มีบทบาท - หลอดไฟเรืองแสงกระเบื้องจะร้อนขึ้นสำหรับไดโอดทิศทางของกระแสจะมีบทบาทอย่างมาก หน้าที่หลักของไดโอดคือการนำกระแสในทิศทางเดียว เป็นคุณสมบัตินี้ที่ให้ไว้โดยทางแยก P-N
เปิดไดโอดในทิศทางตรงกันข้าม
หากคุณเชื่อมต่อแหล่งพลังงานกับเซมิคอนดักเตอร์ไดโอด ดังแสดงในรูปที่ 3 จะไม่มีกระแสไฟฟ้าไหลผ่านทางแยก P-N
รูปที่ 3 ไดโอดกลับด้าน
ดังที่คุณเห็นในภาพ ขั้วบวกของแหล่งจ่ายไฟเชื่อมต่อกับพื้นที่ N และขั้วลบเชื่อมต่อกับพื้นที่ P เป็นผลให้อิเล็กตรอนจากภูมิภาค N วิ่งไปที่ขั้วบวกของแหล่งกำเนิด ในทางกลับกัน ประจุบวก (รู) ในบริเวณ P จะถูกดึงดูดโดยขั้วลบของแหล่งพลังงาน ดังนั้นใน พื้นที่ P-Nการเปลี่ยนแปลงดังที่เห็นในรูป เป็นโมฆะเกิดขึ้น ไม่มีอะไรจะดำเนินการในปัจจุบัน ไม่มีผู้ให้บริการชาร์จ
เมื่อแรงดันไฟฟ้าของแหล่งจ่ายไฟเพิ่มขึ้น อิเล็กตรอนและรูต่างๆ จะถูกดึงดูดมากขึ้นเรื่อยๆ สนามไฟฟ้าแบตเตอรี่ในบริเวณทางแยก P-N มีผู้ให้บริการชาร์จน้อยลง ดังนั้นในการเชื่อมต่อแบบย้อนกลับจะไม่มีกระแสไหลผ่านไดโอด ในกรณีเช่นนี้ เป็นธรรมเนียมที่จะบอกว่า เซมิคอนดักเตอร์ไดโอดถูกล็อคโดยแรงดันย้อนกลับ
การเพิ่มขึ้นของความหนาแน่นของสสารใกล้ขั้วของแบตเตอรี่นำไปสู่ การแพร่กระจาย, - ความปรารถนาในการกระจายตัวของสารอย่างสม่ำเสมอทั่วทั้งปริมาตร จะเกิดอะไรขึ้นเมื่อปิดแบตเตอรี่
ย้อนกลับปัจจุบันไดโอดเซมิคอนดักเตอร์
ถึงเวลาแล้วที่จะระลึกถึงผู้ให้บริการรายย่อยที่ถูกลืมอย่างมีเงื่อนไข ความจริงก็คือแม้ในสถานะปิด กระแสขนาดเล็กจะไหลผ่านไดโอดที่เรียกว่าย้อนกลับ นี้ กระแสย้อนกลับและถูกสร้างขึ้นโดยพาหะที่ไม่ใช่พาหะหลัก ซึ่งสามารถเคลื่อนที่ในลักษณะเดียวกับพาหะปฐมภูมิได้เฉพาะในทิศทางตรงกันข้ามเท่านั้น โดยธรรมชาติแล้วการเคลื่อนไหวดังกล่าวเกิดขึ้นกับแรงดันย้อนกลับ กระแสย้อนกลับมักจะมีขนาดเล็กเนื่องจากมีพาหะส่วนน้อยจำนวนน้อย
เมื่ออุณหภูมิของคริสตัลเพิ่มขึ้น จำนวนพาหะส่วนน้อยจะเพิ่มขึ้น ซึ่งนำไปสู่การเพิ่มขึ้นของกระแสย้อนกลับ ซึ่งอาจนำไปสู่ P-N การทำลายล้างการเปลี่ยนแปลง ดังนั้นอุณหภูมิในการทำงานของอุปกรณ์เซมิคอนดักเตอร์ - ไดโอด, ทรานซิสเตอร์, ไมโครเซอร์กิตจึงถูกจำกัด เพื่อป้องกันความร้อนสูงเกินไปจึงติดตั้งไดโอดและทรานซิสเตอร์อันทรงพลังบนฮีตซิงก์ - หม้อน้ำ.
เปิดไดโอดในทิศทางไปข้างหน้า
แสดงในรูปที่ 4
รูปที่ 4. การเชื่อมต่อโดยตรงของไดโอด
ทีนี้มาเปลี่ยนขั้วของแหล่งกำเนิด: เชื่อมต่อขั้วลบกับขอบเขต N (แคโทด) และขั้วบวกกับขอบเขต P (แอโนด) ด้วยการรวมนี้ในภูมิภาค N อิเล็กตรอนจะถูกขับออกจากขั้วลบของแบตเตอรี่และย้ายไปที่ ด้าน P-Nการเปลี่ยนแปลง ในบริเวณ P รูที่มีประจุบวกจะถูกไล่ออกจากขั้วบวกของแบตเตอรี่ อิเล็กตรอนและรูวิ่งเข้าหากัน
อนุภาคที่มีประจุซึ่งมีขั้วต่างกันรวมตัวกันใกล้ทางแยก P-N มีสนามไฟฟ้าเกิดขึ้นระหว่างกัน ดังนั้นอิเล็กตรอนจึงเอาชนะทางแยก P-N และเคลื่อนที่ผ่านโซน P ต่อไป ในเวลาเดียวกันบางส่วนรวมเข้ากับรู แต่ส่วนใหญ่รีบไปที่บวกของแบตเตอรี่ Id ปัจจุบันผ่านไดโอด
กระแสนี้เรียกว่า กระแสตรง. มันถูกจำกัดโดยข้อมูลทางเทคนิคของไดโอด ค่าสูงสุดบางค่า หากเกินค่านี้ แสดงว่าไดโอดอาจเสียหายได้ อย่างไรก็ตาม ควรสังเกตว่าทิศทางของกระแสตรงในรูปสอดคล้องกับการเคลื่อนที่แบบย้อนกลับที่เป็นที่ยอมรับโดยทั่วไปของอิเล็กตรอน
อาจกล่าวได้ว่าในทิศทางตรงของการเปิดเครื่อง ความต้านทานไฟฟ้าไดโอดมีขนาดค่อนข้างเล็ก เมื่อเปิดสวิตช์อีกครั้ง ความต้านทานนี้จะมากขึ้นหลายเท่า ไม่มีกระแสไหลผ่านไดโอดเซมิคอนดักเตอร์ (ไม่คำนึงถึงกระแสย้อนกลับเล็กน้อยที่นี่) จากที่กล่าวมาเราสามารถสรุปได้ว่าไดโอดทำงานเหมือนวาล์วทางกลทั่วไป: หันไปทางเดียว - น้ำไหล, หมุนไปอีกทาง - การไหลหยุดลง สำหรับคุณสมบัตินี้ ไดโอดถูกตั้งชื่อว่า วาล์วสารกึ่งตัวนำ.
เพื่อทำความเข้าใจรายละเอียดความสามารถและคุณสมบัติทั้งหมดของเซมิคอนดักเตอร์ไดโอด คุณควรทำความคุ้นเคยกับ โวลต์ - ลักษณะแอมแปร์. เป็นความคิดที่ดีที่จะเรียนรู้เกี่ยวกับการออกแบบไดโอดและคุณสมบัติความถี่ต่างๆ รวมทั้งข้อดีและข้อเสีย นี้จะกล่าวถึงในบทความถัดไป
มีอีกวิธีหนึ่งในการลดแรงดันไฟที่โหลด แต่สำหรับวงจรไฟฟ้ากระแสตรงเท่านั้น ดูเกี่ยวกับที่นี่
แทนที่จะใช้ตัวต้านทานเพิ่มเติม จะใช้สายโซ่ของไดโอดที่เชื่อมต่อแบบอนุกรมในทิศทางไปข้างหน้า
ประเด็นทั้งหมดคือเมื่อกระแสไหลผ่านไดโอด "แรงดันไปข้างหน้า" จะลดลงเท่ากัน ขึ้นอยู่กับประเภทของไดโอด กำลังและกระแสที่ไหลผ่านตั้งแต่ 0.5 ถึง 1.2 โวลต์
สำหรับไดโอดเจอร์เมเนียม แรงดันไฟฟ้าจะลดลง 0.5 - 0.7 V บนไดโอดซิลิคอนจาก 0.6 ถึง 1.2 โวลต์ ขึ้นอยู่กับจำนวนโวลต์ที่คุณต้องการลดแรงดันไฟฟ้าที่โหลด ให้เปิดไดโอดจำนวนที่เหมาะสม
ในการลดแรงดันไฟฟ้าลง 6 V คุณต้องเปิดเครื่องประมาณ: 6 V: 1.0 \u003d ไดโอดซิลิคอน 6 ชิ้น, 6 V: 0.6 \u003d เจอร์เมเนียมไดโอด 10 ชิ้น ไดโอดซิลิคอนเป็นที่นิยมและมีจำหน่ายมากที่สุด
วงจรด้านบนที่มีไดโอดมีการทำงานที่ยุ่งยากมากกว่าการใช้ตัวต้านทานแบบธรรมดา แต่แรงดันไฟขาออกในวงจรที่มีไดโอดนั้นเสถียรกว่าและขึ้นอยู่กับโหลดเล็กน้อย อะไรคือความแตกต่างระหว่างสองวิธีนี้ในการลดแรงดันไฟขาออก?
ในรูปที่ 1 - ความต้านทานเพิ่มเติม - ตัวต้านทาน (ความต้านทานของสายไฟ), รูปที่ 2 - ความต้านทานเพิ่มเติม - ไดโอด
ตัวต้านทาน (ความต้านทานลวด) มีความสัมพันธ์เชิงเส้นระหว่างกระแสที่ไหลผ่านกับแรงดันตกคร่อม เมื่อกระแสเพิ่มขึ้นกี่ครั้ง แรงดันตกคร่อมตัวต้านทานจะเพิ่มขึ้นตามจำนวนเท่ากัน
จากตัวอย่างที่ 1: ถ้าเราเชื่อมต่ออีกหลอดหนึ่งขนานกับหลอดไฟ กระแสในวงจรจะเพิ่มขึ้น โดยคำนึงถึงความต้านทานรวมของหลอดไฟทั้งสองดวงสูงถึง 0.66 A แรงดันตกคร่อมตัวต้านทานเพิ่มเติมจะเป็น : 12 โอห์ม * 0.66 A = 7.92 V หลอดไฟจะยังคงอยู่: 12 V - 7.92 V = 4.08 V. พวกมันจะลุกไหม้ถึงพื้นเรืองแสง
ภาพที่แตกต่างอย่างสิ้นเชิงจะเป็นถ้าแทนที่จะเป็นตัวต้านทานที่มีสายไดโอด
ความสัมพันธ์ระหว่างกระแสที่ไหลผ่านไดโอดกับแรงดันตกคร่อมมันไม่ใช่เชิงเส้น กระแสสามารถเพิ่มขึ้นได้หลายครั้ง แรงดันตกคร่อมไดโอดจะเพิ่มขึ้นเพียงสองสามในสิบของโวลต์
เหล่านั้น. ยิ่งกระแสของไดโอดมากเท่าไร ความต้านทานก็จะยิ่งน้อยลง (เมื่อเทียบกับตัวต้านทาน) แรงดันตกคร่อมไดโอดนั้นขึ้นอยู่กับกระแสในวงจรเล็กน้อย
ไดโอดในวงจรดังกล่าวทำหน้าที่เป็นตัวปรับแรงดันไฟฟ้า ต้องเลือกไดโอดตามกระแสสูงสุดในวงจร ขีดสุด กระแสที่ยอมรับได้ไดโอดต้องมากกว่ากระแสในวงจรคำนวณ
แรงดันไฟตกบนไดโอดบางตัวที่กระแส 0.5 A แสดงไว้ในตาราง 
ล่ามโซ่ กระแสสลับคุณสามารถใช้ตัวเก็บประจุ ตัวเหนี่ยวนำ ไดนามิกหรือไทริสเตอร์ (ด้วยการเพิ่มวงจรควบคุม) เพื่อเป็นความต้านทานเพิ่มเติม
เซมิคอนดักเตอร์ไดโอด - องค์ประกอบ วงจรไฟฟ้าซึ่งมีขั้วสองขั้วและมีการนำไฟฟ้าด้านเดียว เซมิคอนดักเตอร์ไดโอดทั้งหมดสามารถแบ่งออกเป็นสองกลุ่ม: วงจรเรียงกระแสและแบบพิเศษ ไดโอดเรียงกระแสตามชื่อถูกออกแบบมาเพื่อแก้ไขกระแสสลับ ขึ้นอยู่กับความถี่และรูปร่าง แรงดันไฟฟ้ากระแสสลับแบ่งออกเป็นความถี่สูง ความถี่ต่ำ และชีพจร ไดโอดสารกึ่งตัวนำชนิดพิเศษใช้คุณสมบัติต่างกัน pnการเปลี่ยนแปลง: ปรากฏการณ์การพังทลาย, ความจุของสิ่งกีดขวาง, การปรากฏตัวของส่วนที่มีความต้านทานเชิงลบ, ฯลฯ
โครงสร้าง ไดโอดเรียงกระแสแบ่งออกเป็นระนาบและจุด และตามเทคโนโลยีการผลิต แบ่งเป็นโลหะผสม การแพร่ และเอพิเทกเซียล ไดโอดระนาบเนื่องจากพื้นที่ขนาดใหญ่ pn-junctions ใช้เพื่อแก้ไขกระแสสูง ไดโอดแบบจุดมีพื้นที่ทางแยกขนาดเล็กและได้รับการออกแบบมาเพื่อแก้ไขกระแสขนาดเล็ก ในการเพิ่มแรงดันพังทลายของหิมะถล่ม จะใช้เสาเรียงกระแส ซึ่งประกอบด้วยไดโอดที่เชื่อมต่อแบบอนุกรมหลายชุด
ไดโอดเรียงกระแสกำลังสูงเรียกว่าไดโอดกำลัง วัสดุสำหรับไดโอดดังกล่าวมักเป็นซิลิกอนหรือแกลเลียมอาร์เซไนด์ เจอร์เมเนียมไม่ได้ใช้จริงเนื่องจากการพึ่งพาอุณหภูมิที่แข็งแกร่งของกระแสย้อนกลับ ไดโอดโลหะผสมซิลิกอนใช้เพื่อแก้ไขกระแสสลับสูงสุด 5 kHz ไดโอดการแพร่กระจายของซิลิคอนสามารถทำงานที่ความถี่สูงได้ถึง 100 kHz ซิลิคอนเอพิเทเชียลไดโอดที่มีพื้นผิวโลหะ (พร้อมสิ่งกีดขวางชอตต์กี) สามารถใช้ได้ที่ความถี่สูงถึง 500 kHz ไดโอดแกลเลียมอาร์เซไนด์สามารถทำงานได้ในช่วงความถี่สูงถึงหลายเมกะเฮิรตซ์
การทำงานของไดโอดขึ้นอยู่กับการใช้จุดต่ออิเล็กตรอน-รู ซึ่งเป็นชั้นบาง ๆ ของวัสดุระหว่างสองพื้นที่ ประเภทต่างๆการนำไฟฟ้า - นและ พี. คุณสมบัติหลักของการเปลี่ยนแปลงนี้คือการนำไฟฟ้าแบบอสมมาตร ซึ่งคริสตัลจะผ่านกระแสไปในทิศทางเดียวและไม่ผ่านในอีกทิศทางหนึ่ง อุปกรณ์ของการเปลี่ยนอิเล็กตรอน - รูแสดงในรูปที่ 1.1, a. ส่วนหนึ่งเจือด้วยสิ่งเจือปนของผู้บริจาคและมีค่าการนำไฟฟ้า ( น-ภาค); อีกอันหนึ่งเจือด้วยสิ่งเจือปนของตัวรับมีค่าการนำไฟฟ้าของรู ( พี-ภาค). ความเข้มข้นของพาหะในภูมิภาคแตกต่างกันอย่างมาก นอกจากนี้ทั้งสองส่วนยังมีพาหะส่วนน้อยที่มีความเข้มข้นเล็กน้อย
รูปที่ 1.1 pnการเปลี่ยนแปลง:
a - อุปกรณ์ b - ค่าพื้นที่
อิเล็กตรอนใน น- พื้นที่มีแนวโน้มที่จะเจาะเข้าไปใน พี- บริเวณที่มีความเข้มข้นของอิเล็กตรอนต่ำกว่ามาก. ในทำนองเดียวกัน รูใน พี-พื้นที่จะถูกย้ายไปยัง น-ภาค. อันเป็นผลมาจากการเคลื่อนที่ของประจุที่ตรงกันข้ามจะเกิดกระแสการแพร่ที่เรียกว่า อิเล็กตรอนและรูที่ผ่านส่วนต่อประสานจะทิ้งประจุที่ตรงกันข้ามซึ่งป้องกันกระแสการแพร่ผ่านต่อไป เป็นผลให้สมดุลไดนามิกถูกสร้างขึ้นที่ขอบเขตและเมื่อปิด พี- และ น- บริเวณที่ไม่มีกระแสไหลในวงจร การกระจายความหนาแน่นของประจุพื้นที่ในการเปลี่ยนภาพแสดงในรูปที่ 1.1, b. ในกรณีนี้ ภายในคริสตัลที่อินเทอร์เฟซจะมีสนามไฟฟ้า E ต.ค. , ทิศทางที่แสดงในรูปที่ 1.1, ก. ความเข้มสูงสุดที่ส่วนต่อประสานซึ่งมีการเปลี่ยนแปลงอย่างกะทันหันในเครื่องหมายของประจุพื้นที่ แล้วสารกึ่งตัวนำก็เป็นกลาง
ความสูงของสิ่งกีดขวางที่อาจเกิดขึ้นที่ pnการเปลี่ยนแปลงถูกกำหนดโดยความต่างศักย์การติดต่อ น- และ พี-พื้นที่ซึ่งในที่สุดก็ขึ้นอยู่กับความเข้มข้นของสิ่งสกปรกในพวกเขา:
, (1.1)
ศักย์ความร้อนอยู่ที่ไหน น นและ ppคือความเข้มข้นของอิเล็กตรอนและรูใน น- และ พี-พื้นที่ ฉันคือความเข้มข้นของตัวพาประจุในเซมิคอนดักเตอร์ที่คลายตัว
ความต่างศักย์สัมผัสของเจอร์เมเนียมคือ 0.6 ... 0.7 V และสำหรับซิลิกอน - 0.9 ... 1.2 V. ความสูงของสิ่งกีดขวางที่อาจเกิดขึ้นสามารถเปลี่ยนแปลงได้โดยใช้แรงดันไฟฟ้าภายนอกกับ pnการเปลี่ยนแปลง หากสนามของแรงดันไฟฟ้าภายนอกตรงกับภายในความสูงของสิ่งกีดขวางที่อาจเกิดขึ้นจะเพิ่มขึ้น เมื่อแรงดันไฟฟ้าที่ใช้ถูกย้อนกลับ ความสูงของสิ่งกีดขวางจะลดลง หากแรงดันไฟฟ้าที่ใช้มีค่าเท่ากับความต่างศักย์สัมผัส อุปสรรคที่อาจเกิดขึ้นจะหายไปอย่างสมบูรณ์
ดังนั้น ถ้าแรงดันภายนอกลดอุปสรรคที่อาจเกิดขึ้น จะเรียกว่าโดยตรง และถ้ามันเพิ่มขึ้น จะเรียกว่าย้อนกลับ
สัญลักษณ์และคุณลักษณะแรงดันกระแสไฟ (CVC) ของไดโอดในอุดมคติแสดงในรูปที่ 1.2
เอาต์พุตที่ต้องใช้ศักย์บวกเรียกว่าแอโนด เอาต์พุตที่มีค่าศักย์ลบเรียกว่าแคโทด (รูปที่ 1.2, a) ไดโอดในอุดมคติในทิศทางที่เป็นสื่อกระแสไฟฟ้ามีความต้านทานเป็นศูนย์ ในทิศทางที่ไม่นำไฟฟ้า - ความต้านทานมหาศาล (รูปที่ 1.2, b)
มะเดื่อ 1.2 สัญลักษณ์ (ก) และ CVC
ลักษณะของไดโอดในอุดมคติ (b)
ในเซมิคอนดักเตอร์ R- ประเภทรูเป็นพาหะหลัก การนำไฟฟ้าของรูถูกสร้างขึ้นโดยการแนะนำอะตอมของสิ่งเจือปนของตัวรับ ความจุของพวกมันน้อยกว่าอะตอมของเซมิคอนดักเตอร์หนึ่งตัว ในกรณีนี้ อะตอมของสิ่งเจือปนจะจับอิเล็กตรอนของเซมิคอนดักเตอร์และสร้างรู ซึ่งเป็นตัวพาประจุแบบเคลื่อนที่
ในเซมิคอนดักเตอร์ น- ประเภทพาหะหลักคืออิเล็กตรอน การนำไฟฟ้าทางอิเล็กทรอนิกส์ถูกสร้างขึ้นโดยการแนะนำอะตอมที่ไม่บริสุทธิ์ของผู้บริจาค ความจุของพวกมันนั้นมากกว่าอะตอมของเซมิคอนดักเตอร์ การขึ้นรูป พันธะโควาเลนต์ด้วยอะตอมของเซมิคอนดักเตอร์ อะตอมของสิ่งเจือปนจะไม่ใช้อิเล็กตรอน 1 ตัว ซึ่งจะกลายเป็นอิสระ อะตอมเองกลายเป็นไอออนบวกที่ไม่สามารถเคลื่อนที่ได้
หากแหล่งจ่ายแรงดันต่ออยู่กับขั้วภายนอกของไดโอดในทิศทางไปข้างหน้า แหล่งจ่ายแรงดันนี้จะสร้างใน อำเภอสนามไฟฟ้าทรานสิชั่นมุ่งสู่ภายใน ฟิลด์ผลลัพธ์จะลดลง นี้จะเริ่มกระบวนการแพร่ กระแสตรงจะไหลในวงจรไดโอด ยิ่งค่าของแรงดันไฟฟ้าภายนอกมากเท่าใด ค่าของสนามภายในก็จะยิ่งเล็กลง ยิ่งชั้นการปิดกั้นแคบลงเท่าใด ค่าของกระแสตรงก็จะยิ่งมากขึ้น เมื่อแรงดันภายนอกเพิ่มขึ้น กระแสตรงจะเพิ่มขึ้นแบบทวีคูณ (รูปที่ 1.3) เมื่อถึงค่าหนึ่งของความเค้นภายนอก ความกว้างของชั้นกั้นจะลดลงเป็นศูนย์ กระแสไปข้างหน้าจะถูกจำกัดโดยความต้านทานของปริมาตรเท่านั้นและจะเพิ่มขึ้นเป็นเส้นตรงเมื่อแรงดันไฟฟ้าเพิ่มขึ้น
รูปที่ 1.3 ลักษณะ IV ของไดโอดจริง
ในกรณีนี้ แรงดันตกคร่อมไดโอดคือแรงดันตกไปข้างหน้า ค่าของมันมีขนาดเล็กและขึ้นอยู่กับวัสดุ:
เจอร์เมเนียม เก: คุณแพร= (0.3 - 0.4) วี;
ซิลิคอน ซิ: คุณแพร\u003d (0.6 - 1) V.
หากคุณเปลี่ยนขั้วของแรงดันไฟฟ้าภายนอก สนามไฟฟ้าของแหล่งกำเนิดนี้จะตรงกับสนามไฟฟ้าภายใน สนามผลลัพธ์จะเพิ่มขึ้นความกว้างของชั้นกั้นจะเพิ่มขึ้นและกระแสจะไม่ไหลไปในทิศทางตรงกันข้าม แต่เนื่องจากเซมิคอนดักเตอร์ไม่เหมาะและนอกเหนือจากผู้ให้บริการมือถือหลักแล้วยังมีผู้ให้บริการรายย่อยจำนวนน้อยด้วยเหตุนี้จึงเกิดกระแสย้อนกลับ ค่าของมันขึ้นอยู่กับความเข้มข้นของพาหะส่วนน้อย และมักจะเป็นไมโครแอมแปร์ไม่กี่ถึงสิบ
ความเข้มข้นของพาหะส่วนน้อยนั้นน้อยกว่าความเข้มข้นของพาหะหลัก ดังนั้นกระแสย้อนกลับจึงน้อย ขนาดของกระแสนี้ไม่ได้ขึ้นอยู่กับขนาดของแรงดันย้อนกลับ กระแสย้อนกลับของซิลิกอนมีขนาดน้อยกว่าเจอร์เมเนียมหลายเท่า แต่ซิลิกอนไดโอดมีแรงดันตกไปข้างหน้าสูงกว่า ความเข้มข้นของพาหะส่วนน้อยนั้นขึ้นอยู่กับอุณหภูมิ และเมื่อมันเพิ่มขึ้น กระแสย้อนกลับจะเพิ่มขึ้น ดังนั้นจึงเรียกว่ากระแสความร้อน I o:
ฉัน o (T) \u003d ฉัน o (T o) e a D T,
DT=T-T o ; และ Ge =0.09k -1; และศรี \u003d 0.13k -1; ไอโอจี >>ไอโอซี . .
มีสูตรโดยประมาณ
ฉัน o (T)=ฉัน o (T o)2 T * ,
ที่ไหน ที *- การเพิ่มอุณหภูมิซึ่งสอดคล้องกับกระแสความร้อนสองเท่า
ที * เก=8...10 o C; ที*ซิ=6°ซ.
นิพจน์เชิงวิเคราะห์สำหรับ VAC r-pการเปลี่ยนแปลงดูเหมือนว่า:
,
(1.2)
ที่ไหน ยูคือแรงดันไฟฟ้าภายนอกที่ใช้
สำหรับอุณหภูมิ 20 ° C φ เสื้อ = 0.025V
ด้วยอุณหภูมิที่เพิ่มขึ้นเนื่องจากการเพิ่มขึ้นของกระแสความร้อนและการลดลงของสิ่งกีดขวางที่อาจเกิดขึ้น ความต้านทานของชั้นเซมิคอนดักเตอร์ลดลง การเปลี่ยนแปลงของสาขาตรงของลักษณะ I–V เกิดขึ้นในบริเวณที่มีกระแสน้ำสูง . ความต้านทานปริมาตรของเซมิคอนดักเตอร์ลดลง นและ R. เป็นผลให้แรงดันตกไปข้างหน้าจะน้อยลง เมื่ออุณหภูมิสูงขึ้น เนื่องจากความแตกต่างระหว่างความเข้มข้นของพาหะหลักและพาหะรองลดลง อุปสรรคที่อาจเกิดขึ้นของชั้นกั้นจะลดลง ซึ่งจะนำไปสู่การลดลงด้วย คุณแพรเนื่องจากชั้นกั้นจะหายไปด้วยแรงดันไฟฟ้าที่ต่ำกว่า
กระแสเดียวกันจะสอดคล้องกับแรงดันไปข้างหน้าที่แตกต่างกัน (รูปที่ 1.4) สร้างความแตกต่าง DU
ที่ไหน อี- ค่าสัมประสิทธิ์อุณหภูมิของแรงดันไฟ
ถ้ากระแสผ่านไดโอดคงที่ แรงดันตกคร่อมไดโอดจะลดลง เมื่ออุณหภูมิเพิ่มขึ้นหนึ่งองศา แรงดันตกข้างหน้าจะลดลง 2 mV
ข้าว. 1.4. VAC r-pการเปลี่ยนแปลงที่รูป 1.5. CVC ของเจอร์เมเนียมและ
อุณหภูมิต่างๆ ของซิลิกอนไดโอด
เมื่ออุณหภูมิสูงขึ้น สาขาย้อนกลับของลักษณะแรงดันกระแสจะเลื่อนลง (รูปที่ 1.4) ช่วงอุณหภูมิในการทำงานสำหรับไดโอดเจอร์เมเนียมคือ 80 ° C สำหรับไดโอดซิลิคอน 150 ° C
ลักษณะ IV ของเจอร์เมเนียมและซิลิกอนไดโอดแสดงในรูปที่ 1.5
ความต้านทานเชิงอนุพันธ์ r-pการเปลี่ยนแปลง (รูปที่ 1.6):
(1.3)
ด้วยกระแสที่เพิ่มขึ้น r d- ลดลง
มะเดื่อ 1.6. ความหมายของดิฟเฟอเรนเชียล
ความต้านทานไดโอด
ความต้านทาน กระแสตรง r-pการเปลี่ยนแปลง: .
ความต้านทานกระแสตรงมีลักษณะเป็นความชันของเส้นตรงที่ลากจากจุดกำเนิดถึง คะแนนที่กำหนด. ความต้านทานนี้ยังขึ้นอยู่กับขนาดของกระแส: เมื่อ I เพิ่มขึ้น ความต้านทานจะลดลง . R Ge< R Si .
ลักษณะ IV ของเซมิคอนดักเตอร์ไดโอดค่อนข้างแตกต่างจากลักษณะ IV ของไดโอดในอุดมคติ ดังนั้น เนื่องจากกระแสรั่วไหลผ่านพื้นผิวคริสตัล กระแสย้อนกลับที่แท้จริงจะมากกว่ากระแสความร้อน ดังนั้นความต้านทานย้อนกลับของไดโอดจริงจึงน้อยกว่าความต้านทานในอุดมคติ r-pการเปลี่ยนแปลง
แรงดันตกไปข้างหน้ามีค่ามากกว่าอุดมคติ r-pการเปลี่ยนแปลง เนื่องจากแรงดันตกคร่อมชั้นเซมิคอนดักเตอร์ Rและ พีพิมพ์. นอกจากนี้ในไดโอดจริงชั้นหนึ่ง Rหรือ พีมีพาหะหลักที่มีความเข้มข้นสูงกว่าตัวพาหะอื่นๆ ชั้นที่มีพาหะส่วนใหญ่มีความเข้มข้นสูงเรียกว่าอีซีแอลซึ่งมีความต้านทานเล็กน้อย ชั้นที่มีความเข้มข้นต่ำกว่าของพาหะส่วนใหญ่เรียกว่าฐาน มีภูมิต้านทานค่อนข้างมาก
การเพิ่มขึ้นของแรงดันตกคร่อมไปข้างหน้าเกิดขึ้นเนื่องจากแรงดันตกคร่อมความต้านทานฐาน
ในการคำนวณวงจรอิเล็กทรอนิกส์ที่มีไดโอดเซมิคอนดักเตอร์จำเป็นต้องแสดงในรูปของวงจรที่เท่ากัน วงจรสมมูลของเซมิคอนดักเตอร์ไดโอดที่มีการประมาณเชิงเส้นเป็นชิ้นๆ ของ CVC แสดงในรูปที่ 1.7 รูปที่ 1.8 แสดงวงจรสมมูลโดยใช้คุณลักษณะ I–V ของไดโอดในอุดมคติและลักษณะ I–V ของอุดมคติ pnการเปลี่ยนแปลง ( r dคือ ความต้านทานของไดโอด rคือ ค่าความต้านทานการรั่วซึมของไดโอด)
รูปที่ 1.7 การประมาณลักษณะเฉพาะของแรงดันกระแสของไดโอด
ส่วนเชิงเส้น
รูปที่ 1.8 การเปลี่ยนไดโอดโดยใช้ลักษณะเฉพาะของ IV
ไดโอดในอุดมคติ (a) และ CVC ในอุดมคติ pnการเปลี่ยนแปลง (ข)
การทำงานของไดโอดในวงจรที่มีโหลดพิจารณาวงจรที่ง่ายที่สุดด้วยไดโอดและตัวต้านทานและการกระทำของแรงดันไบโพลาร์ที่อินพุต (รูปที่ 1.9) รูปแบบของการกระจายแรงดันไฟบนองค์ประกอบวงจรถูกกำหนดโดยตำแหน่งของเส้นโหลด (รูปที่ 1.10) - บนกราฟของ CVC ของไดโอด จุดสองจุดจะถูกพล็อตตามแกนแรงดันในทั้งสองทิศทางซึ่งกำหนดโดย +อืมและ –อืมแรงดันไฟจ่ายซึ่งสอดคล้องกับแรงดันไฟฟ้าข้ามไดโอดที่มีโหลดลัดวงจร R nและกระแสจะสะสมบนแกนกระแสทั้งสองทิศทาง คุณ m / R nและ - U m / R nซึ่งสอดคล้องกับไดโอดลัดวงจร สองจุดนี้เชื่อมต่อเป็นคู่ด้วยเส้นตรงซึ่งเรียกว่าโหลด โหลดทางแยกเส้น R nในจตุภาคที่หนึ่งและสามที่มีสาขา
ลักษณะ I–V ของไดโอดสำหรับแต่ละเฟสของแรงดันไฟจ่ายสอดคล้องกับ
ข้าว. 1.9. วงจรที่มีไดโอดและรูปที่ 1.10. ไดโอด CVC พร้อมโหลด
โหลดโดยตรง
กระแสที่เหมือนกัน (ซึ่งจำเป็นเมื่อเชื่อมต่อเป็นอนุกรม) และกำหนดตำแหน่งของจุดปฏิบัติการ
ครึ่งคลื่นบวก U>0, U=U m.
ขั้วนี้ใช้สำหรับไดโอดโดยตรง กระแสและแรงดันจะเป็นไปตามลักษณะแรงดันกระแสเสมอ:
,
นอกจากนี้:
U d \u003d U m - ฉัน d R H;
ที่ ฉัน d \u003d 0, U d \u003d คุณ m;
ที่ U d \u003d 0, ฉัน d \u003d U m / R H;
ด้วยการเชื่อมต่อโดยตรง คุณ ม >> คุณแพร(รูปที่ 1.10)
ที่ การใช้งานจริง คุณแพร>0 (คุณแพร- แรงดันไปข้างหน้า) เมื่อไดโอดเปิดอยู่ เมื่อไดโอดทำงานในทิศทางไปข้างหน้า แรงดันไฟฟ้าข้ามจะน้อยที่สุด - ( เก-0.4V; ซิ-0.7 V) และถือว่ามีค่าเท่ากับศูนย์โดยประมาณ กระแสจะสูงสุด
รูปที่ 1.11 สัญญาณแรงดันและกระแสในวงจรไดโอดพร้อมโหลด
.
ครึ่งคลื่นเชิงลบ ยู<0, U= -U m .
ลักษณะของไดโอดเหมือนกันแต่
U d \u003d -U m -I d R H,;
ฉัน d \u003d 0, U d \u003d คุณ m;
U d =0, ฉัน d =U m /R H ; อู้หู<
ความจุ r-pการเปลี่ยนแปลงเมื่อเปิดเครื่อง r-pการเปลี่ยนแปลงในทิศทางตรงกันข้ามเช่นเดียวกับแรงดันไปข้างหน้าเล็กน้อยในภูมิภาค r-pการเปลี่ยนแปลงมีชั้นไฟฟ้าสองชั้น: in Rพื้นที่ - ลบ, ใน พีพื้นที่ - บวก
การสะสมของประจุที่ไม่ได้รับการชดเชยในชั้นนี้นำไปสู่การปรากฏตัวของความจุ r-pการเปลี่ยนแปลงซึ่งเรียกว่าความจุของสิ่งกีดขวาง มันแสดงลักษณะการเปลี่ยนแปลงของประจุสะสมด้วยการเปลี่ยนแปลงของแรงดันภายนอกตามรูปที่ 1.12 C b \u003d dQ / dU .
ข้าว. 1.12. การพึ่งพาความจุของสิ่งกีดขวาง
จากแรงดันย้อนกลับ
ความจุของสิ่งกีดขวางขึ้นอยู่กับขนาดทางเรขาคณิต r-pการเปลี่ยนแปลง ด้วยการเพิ่มขึ้น คุณอาร์ความกว้าง r-pการเปลี่ยนแปลงเพิ่มขึ้นและความจุลดลง
เมื่อเปิดไดโอดในทิศทางไปข้างหน้า ความจุของอุปสรรคจะหายไปในทางปฏิบัติ และในชั้นฐานของไดโอด ตัวพาส่วนน้อยที่ถ่ายโอนจากอีซีแอลจะสะสม การสะสมของประจุนี้ยังสร้างเอฟเฟกต์ความจุซึ่งเรียกว่าความจุแบบกระจาย ซีดีมักจะเกิน ซี ข.
กำหนดความจุการแพร่กระจาย C d \u003d dQ d / dU.
ความจุเหล่านี้ส่งผลต่อการทำงานของไดโอดที่ความถี่สูง ความจุ r-pการเปลี่ยนแปลงจะรวมอยู่ในวงจรสมมูล (รูปที่ 1.13)
ข้าว. 1.13. วงจรสมมูลของไดโอดโดยคำนึงถึงความจุ:
a – ความจุของสิ่งกีดขวาง; b - ความสามารถในการแพร่
กระบวนการชั่วคราวในไดโอดเมื่อไดโอดทำงานด้วยสัญญาณความถี่สูง (1-10 MHz) กระบวนการเปลี่ยนจากสถานะที่ไม่นำไฟฟ้าไปเป็นสถานะนำไฟฟ้าและในทางกลับกันจะไม่เกิดขึ้นทันทีเนื่องจากการมีอยู่ของความจุในการเปลี่ยนภาพเนื่องจากการสะสม ของประจุในฐานของไดโอด
รูปที่ 1.14 แสดงไดอะแกรมเวลาของการเปลี่ยนแปลงปัจจุบันผ่านไดโอดและโหลดที่มีพัลส์สี่เหลี่ยมของแรงดันไฟฟ้า ความจุในวงจรไดโอดบิดเบือนขอบนำและท้ายของพัลส์ ทำให้เวลาการดูดซึมปรากฏขึ้น tp.
เมื่อเลือกไดโอดสำหรับวงจรเฉพาะ ต้องคำนึงถึงคุณสมบัติความถี่และความเร็วด้วย
ข้าว. 1.14. กระบวนการชั่วคราวที่
สวิตช์ไดโอด:
t f1- ระยะเวลาของขอบชั้นนำของการเปลี่ยนแปลง
t f2- ระยะเวลาของขอบต่อท้าย
tp- เวลาละลาย
ชำรุด r-pการเปลี่ยนแปลงแรงดันย้อนกลับของไดโอดไม่สามารถเพิ่มเป็นค่าขนาดใหญ่ได้ตามอำเภอใจ ที่แรงดันย้อนกลับ ลักษณะของไดโอดแต่ละประเภท กระแสย้อนกลับจะเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็ว เอฟเฟกต์นี้เรียกว่ารายละเอียดการเปลี่ยนแปลง มีการแยกย่อยหลายประเภท (รูปที่ 1.15):
1 - การพังทลายของหิมะถล่มเมื่อกระแสย้อนกลับเพิ่มขึ้นเนื่องจากการทวีคูณของหิมะถล่มของพาหะที่ไม่สำคัญ
ข้าว. 1.15. CVC สำหรับการสลายประเภทต่างๆ
การพังทลายของ 2 อุโมงค์ เมื่อการเอาชนะสิ่งกีดขวางที่อาจเกิดขึ้นและชั้นการปิดกั้นเกิดขึ้นเนื่องจากผลกระทบของอุโมงค์
ในระหว่างการพังทลายของหิมะถล่มและอุโมงค์ กระแสย้อนกลับจะเพิ่มขึ้นที่แรงดันย้อนกลับคงที่
สิ่งเหล่านี้คือไฟฟ้าขัดข้อง พวกเขาสามารถย้อนกลับได้ หลังจากถอดออก คุณอาร์ไดโอดกู้คืนคุณสมบัติของมัน
3- การสลายความร้อนเกิดขึ้นเมื่อปริมาณความร้อนที่ปล่อยออกมาใน r-pทางแยกจะปล่อยความร้อนออกจากพื้นผิวของไดโอดสู่สิ่งแวดล้อมมากขึ้น อย่างไรก็ตามด้วยอุณหภูมิที่เพิ่มขึ้น r-pการเปลี่ยนแปลงความเข้มข้นของพาหะส่วนน้อยเพิ่มขึ้นซึ่งนำไปสู่การเพิ่มขึ้นในกระแสย้อนกลับซึ่งในที่สุดก็นำไปสู่การเพิ่มขึ้นของอุณหภูมิ ฯลฯ เนื่องจากสำหรับไดโอดที่ทำบนพื้นฐานของเจอร์เมเนียม ฉันอรมากกว่าไดโอดที่ใช้ซิลิกอน สำหรับอดีต ความน่าจะเป็นของการสลายทางความร้อนจะสูงกว่าแบบหลัง ดังนั้นอุณหภูมิการทำงานสูงสุดสำหรับไดโอดซิลิกอนจึงสูงกว่า (150 o ... 200 o C) มากกว่าสำหรับเจอร์เมเนียม (75 o ... 90 o C)
ด้วยการพังทลายนี้ r-pการเปลี่ยนแปลงจะถูกทำลาย
คำถามทดสอบ
1. เซมิคอนดักเตอร์ไดโอดคืออะไร? ลักษณะแรงดันกระแสของไดโอดในอุดมคติและของจริง?
2. วัสดุใดบ้างที่ใช้ทำเซมิคอนดักเตอร์ไดโอด? จะสร้างขอบเขตของการนำไฟฟ้าอย่างใดอย่างหนึ่งหรืออย่างอื่นในซับสเตรตเซมิคอนดักเตอร์ได้อย่างไร
3. สนามไฟฟ้าภายในของผลึกที่ขอบคืออะไร p-n-การเปลี่ยนแปลง? มีการเปลี่ยนแปลงอย่างไรเมื่อใช้แรงดันไฟฟ้าภายนอก
4. อะไรอธิบายผลของการนำทางเดียว p-n-ชุมทางในเซมิคอนดักเตอร์?
5. ลักษณะกระแสไฟ pn- การเปลี่ยนเจอร์เมเนียมและซิลิกอนไดโอดเมื่ออุณหภูมิภายนอกเปลี่ยนแปลง?
6. ความต้านทานส่วนต่างของไดโอดถูกกำหนดอย่างไร?
7. ลักษณะเฉพาะของแรงดันกระแสของไดโอดที่มีโหลดเป็นเส้นตรงเป็นอย่างไร?
8. อธิบายกลไกการก่อตัวของอุปสรรคและความจุการแพร่กระจายของไดโอด? ส่งผลต่อการทำงานของไดโอดในวงจรไฟฟ้ากระแสสลับอย่างไร
บรรยาย 2 ชนิดพิเศษ
เซมิคอนดักเตอร์คือสารที่อยู่ในตำแหน่งตรงกลางระหว่างตัวนำและฉนวนในคุณสมบัติการนำไฟฟ้า
ในเซมิคอนดักเตอร์ เช่นเดียวกับในโลหะ กระแสคือการเคลื่อนที่ของอนุภาคที่มีประจุ
อย่างไรก็ตาม พร้อมกับการเคลื่อนที่ของประจุลบ (อิเล็กตรอน) ในเซมิคอนดักเตอร์ มีการเคลื่อนไหวของประจุบวกที่เรียกว่า - หลุม.
หลุมที่ได้รับจากการเข้าร่วม ไอออนสารกึ่งตัวนำ - อะตอมที่มีอิเล็กตรอนหนี ในความเป็นจริง อะตอมที่แตกตัวเป็นไอออนจะไม่ปล่อยให้อยู่ในตาข่ายคริสตัล ในความเป็นจริง มีการเปลี่ยนแปลงอย่างค่อยเป็นค่อยไปในสถานะของอะตอมของสสาร เมื่ออิเล็กตรอนกระโดดจากอะตอมหนึ่งไปยังอีกอะตอมหนึ่ง มีกระบวนการที่ภายนอกดูเหมือนการเคลื่อนที่แบบมีคำสั่งของอนุภาคที่มีประจุบวกแบบมีเงื่อนไขบางอย่าง - หลุม.
ในเซมิคอนดักเตอร์ธรรมดา อัตราส่วน หลุมและอิเล็กโทรดอิสระ 50%:50%
แต่มันก็คุ้มค่าที่จะเติมสารเล็กน้อย - สิ่งเจือปนลงในเซมิคอนดักเตอร์เนื่องจากอัตราส่วนนี้ผ่านการเปลี่ยนแปลงที่สำคัญ ขึ้นอยู่กับคุณสมบัติของสารที่เพิ่มเข้ามา เซมิคอนดักเตอร์ได้ค่าการนำไฟฟ้าที่เด่นชัด (ชนิด n) หรือรู (ชนิด p) กลายเป็นพาหะหลัก
ชุมทางเซมิคอนดักเตอร์(p-n)เกิดขึ้นที่จุดเชื่อมต่อของวัสดุเซมิคอนดักเตอร์สองชิ้นที่มีการนำไฟฟ้าต่างกัน เป็นบริเวณที่บางมากซึ่งไม่มีผู้ให้บริการทั้งสองประเภท ทางแยก p-n มีความต้านทานน้อยเมื่อทิศทางของกระแสเคลื่อนไปข้างหน้า และมีความต้านทานสูงมากเมื่อทิศทางของกระแสกลับด้าน
เซมิคอนดักเตอร์ไดโอดแบบธรรมดาประกอบด้วยทางแยกเซมิคอนดักเตอร์เดียวที่มีสองขั้ว - ขั้วบวก(อิเล็กโทรดบวก) และ แคโทด- อิเล็กโทรดลบ ดังนั้นไดโอดจึงมีคุณสมบัติ การนำฝ่ายเดียว- นำกระแสได้ดีในทิศทางไปข้างหน้าและไม่ดีในทิศทางตรงกันข้าม
สิ่งนี้หมายความว่าในทางปฏิบัติ?
ลองนึกภาพวงจรไฟฟ้าที่ประกอบด้วยแบตเตอรี่และหลอดไส้ที่เชื่อมต่อแบบอนุกรมผ่านไดโอดสารกึ่งตัวนำ หลอดไฟจะสว่างขึ้นก็ต่อเมื่อ ขั้วบวก(ขั้วบวก) เชื่อมต่อกับขั้วบวกของแหล่งพลังงาน (แบตเตอรี่) และ แคโทด(ขั้วลบ) ถึงลบ - ผ่านไส้หลอดของหลอดไฟ
นี่คือการรวมโดยตรงของไดโอดเซมิคอนดักเตอร์ หากคุณกลับขั้วของแหล่งจ่ายไฟ ไดโอดจะเปิดแบบย้อนกลับ - ไฟจะไม่สว่าง ให้ความสนใจกับการกำหนดลักษณะของไดโอดเซมิคอนดักเตอร์บนไดอะแกรม - ลูกศรสามเหลี่ยมที่ระบุการเชื่อมต่อโดยตรงสอดคล้องกับทิศทางของกระแสที่ยอมรับโดยทั่วไปในวิศวกรรมไฟฟ้า - จากบวกของแหล่งพลังงานถึงลบ เส้นประแนวตั้งที่อยู่ติดกันเป็นสัญลักษณ์ของอุปสรรคต่อการเคลื่อนที่ของกระแสในทิศทางตรงกันข้าม
มีข้อกำหนดเบื้องต้นหนึ่งข้อสำหรับการทำงานปกติของเซมิคอนดักเตอร์ไดโอด แรงดันไฟฟ้าของแหล่งจ่ายไฟต้องเกินเกณฑ์ที่กำหนด (ค่าของศักยภาพอคติภายใน ทางแยก pn). สำหรับไดโอดเรียงกระแสมักจะน้อยกว่า 1 โวลต์สำหรับไดโอดความถี่สูงเจอร์เมเนียมจะอยู่ที่ประมาณ 0.1 โวลต์สำหรับไฟ LED สามารถเกิน 3 โวลต์ คุณสมบัติของเซมิคอนดักเตอร์ไดโอดนี้สามารถใช้เพื่อสร้างแหล่งจ่ายไฟที่มีความเสถียรแรงดันต่ำ
หากคุณเชื่อมต่อไดโอดกลับและค่อยๆ เพิ่มแรงดันไฟฟ้าของแหล่งพลังงาน ถึงจุดหนึ่ง การแยก p-n ทางไฟฟ้าแบบย้อนกลับจะเกิดขึ้นอย่างแน่นอน ไดโอดจะเริ่มส่งกระแสไปในทิศทางตรงกันข้ามและทางแยกจะเสียหาย ค่าของแรงดันย้อนกลับสูงสุดที่อนุญาต (Ureverse) จะแตกต่างกันอย่างมากสำหรับไดโอดเซมิคอนดักเตอร์ประเภทต่างๆ และเป็นพารามิเตอร์ที่สำคัญมาก
ประการที่สองไม่มีพารามิเตอร์ที่สำคัญน้อยกว่าที่สามารถเรียกได้ว่าเป็นค่าที่ จำกัด ของการส่งต่อปัจจุบัน - Upr พารามิเตอร์นี้ขึ้นอยู่กับขนาดของแรงดันตกที่จุดเชื่อมต่อของไดโอดเซมิคอนดักเตอร์ วัสดุของเซมิคอนดักเตอร์ และลักษณะการถ่ายเทความร้อนของเคสโดยตรง
อนุญาตให้ใช้สื่อใด ๆ ในหน้านี้หากมีลิงค์ไปยังเว็บไซต์
ขึ้นอยู่กับความเข้มข้นของสิ่งสกปรกอย่างมาก เซมิคอนดักเตอร์ที่มีคุณสมบัติอิเล็กโทรฟิสิกส์ขึ้นอยู่กับสิ่งเจือปนขององค์ประกอบทางเคมีอื่น ๆ เรียกว่าเซมิคอนดักเตอร์สิ่งเจือปน สิ่งสกปรกมีสองประเภทคือผู้บริจาคและผู้รับ
ผู้บริจาคสิ่งเจือปนเรียกว่าอะตอมที่ให้อิเล็กตรอนอิสระเซมิคอนดักเตอร์และค่าการนำไฟฟ้าที่ได้รับในกรณีนี้ซึ่งเกี่ยวข้องกับการเคลื่อนที่ของอิเล็กตรอนอิสระคือ อิเล็กทรอนิกส์. เซมิคอนดักเตอร์ที่มีการนำไฟฟ้าเรียกว่าเซมิคอนดักเตอร์อิเล็กทรอนิกส์และเขียนแทนด้วยตัวอักษรละติน n - อักษรตัวแรกของคำว่า "เชิงลบ"
ให้เราพิจารณากระบวนการสร้างการนำไฟฟ้าอิเล็กทรอนิกส์ในเซมิคอนดักเตอร์ เราใช้ซิลิกอนเป็นวัสดุเซมิคอนดักเตอร์หลัก (สารกึ่งตัวนำซิลิกอนเป็นเรื่องธรรมดาที่สุด) ซิลิคอน (Si) มีอิเล็กตรอนสี่ตัวในวงโคจรด้านนอกของอะตอม ซึ่งกำหนดคุณสมบัติทางไฟฟ้าฟิสิกส์ (นั่นคือ พวกมันเคลื่อนที่ภายใต้อิทธิพลของแรงดันไฟฟ้าเพื่อสร้างกระแสไฟฟ้า) เมื่ออะตอมของสารหนู (As) ถูกนำเข้าสู่ซิลิกอนซึ่งมีอิเล็กตรอนห้าตัวในวงโคจรชั้นนอก อิเล็กตรอนสี่ตัวมีปฏิสัมพันธ์กับอิเล็กตรอนสี่ตัวของซิลิคอน ก่อตัวเป็นพันธะโควาเลนต์ และอิเล็กตรอนตัวที่ห้าของสารหนูยังคงว่างอยู่ ภายใต้สภาวะเหล่านี้ อะตอมจะแยกตัวออกจากอะตอมได้ง่ายและมีโอกาสเคลื่อนที่ในสสาร
ตัวรับสิ่งเจือปนเรียกว่าสิ่งเจือปนซึ่งอะตอมยอมรับอิเล็กตรอนจากอะตอมของสารกึ่งตัวนำหลัก การนำไฟฟ้าที่เกิดขึ้นซึ่งสัมพันธ์กับการเคลื่อนที่ของประจุบวก - รูเรียกว่ารู เซมิคอนดักเตอร์ที่มีการนำไฟฟ้าของรูเรียกว่าสารกึ่งตัวนำแบบรูและเขียนแทนด้วยอักษรละติน p ซึ่งเป็นอักษรตัวแรกของคำว่า "บวก"
ให้เราพิจารณากระบวนการสร้างการนำของรู เมื่ออะตอมของสิ่งเจือปนอินเดียม (In) ถูกนำเข้าสู่ซิลิกอนซึ่งมีอิเล็กตรอนสามตัวในวงโคจรชั้นนอกพวกมันจะจับกับอิเล็กตรอนสามตัวของซิลิกอน แต่พันธะนี้กลับกลายเป็นว่าไม่สมบูรณ์: อิเล็กตรอนอีกหนึ่งตัวขาดหายไปกับอิเล็กตรอนตัวที่สี่ของ ซิลิคอน. อะตอมของสิ่งเจือปนจะเกาะติดกับอิเล็กตรอนที่หายไปจากอะตอมที่อยู่ใกล้ๆ ของสารกึ่งตัวนำหลัก หลังจากนั้นจะถูกผูกมัดกับอะตอมที่อยู่ใกล้เคียงทั้งสี่ตัว เนื่องจากการเพิ่มอิเล็กตรอนทำให้ได้ประจุลบส่วนเกินนั่นคือมันกลายเป็นไอออนลบ ในเวลาเดียวกัน อะตอมของเซมิคอนดักเตอร์ซึ่งอิเล็กตรอนตัวที่สี่เหลือไว้สำหรับอะตอมเจือปน กลับกลายเป็นว่าเชื่อมต่อกับอะตอมที่อยู่ใกล้เคียงด้วยอิเล็กตรอนเพียงสามตัวเท่านั้น จึงมีประจุบวกมากเกินไปและเกิดพันธะที่ไม่ได้รับการเติมเต็ม นั่นคือ รู.
คุณสมบัติที่สำคัญอย่างหนึ่งของเซมิคอนดักเตอร์คือเมื่อมีรู กระแสไฟฟ้าสามารถไหลผ่านได้ แม้ว่าจะไม่มีอิเล็กตรอนอิสระอยู่ในนั้นก็ตาม นี่เป็นเพราะความสามารถของรูที่จะย้ายจากอะตอมของเซมิคอนดักเตอร์หนึ่งไปยังอีกอะตอมหนึ่ง
การย้าย "รู" ในเซมิคอนดักเตอร์
โดยการนำสิ่งเจือปนจากผู้บริจาคเข้ามาเป็นส่วนหนึ่งของเซมิคอนดักเตอร์และส่วนเจือปนของตัวรับในส่วนอื่น เป็นไปได้ที่จะได้รับบริเวณที่มีอิเล็กตรอนและการนำไฟฟ้าของรูในนั้น การเปลี่ยนแปลงที่เรียกว่าอิเล็กตรอน-รูเกิดขึ้นที่ขอบเขตระหว่างภูมิภาคของการนำไฟฟ้าและรูอิเล็กทรอนิกส์
ทางแยก PN
พิจารณากระบวนการที่เกิดขึ้นเมื่อกระแสไหลผ่าน การเปลี่ยนผ่านของรูอิเล็กตรอน. เลเยอร์ด้านซ้ายที่มีข้อความว่า n เป็นสื่อกระแสไฟฟ้า กระแสในนั้นสัมพันธ์กับการเคลื่อนที่ของอิเล็กตรอนอิสระซึ่งระบุตามอัตภาพโดยวงกลมที่มีเครื่องหมายลบ เลเยอร์ด้านขวาซึ่งแสดงด้วยตัวอักษร p มีการนำไฟฟ้าของรู กระแสในเลเยอร์นี้สัมพันธ์กับการเคลื่อนที่ของรู ซึ่งระบุด้วยวงกลมที่มีเครื่องหมาย "บวก" อยู่ในรูป
การเคลื่อนที่ของอิเล็กตรอนและรูในโหมดการนำไฟฟ้าโดยตรง
การเคลื่อนที่ของอิเล็กตรอนและรูในระบบการนำไฟฟ้าย้อนกลับ
เมื่อสารกึ่งตัวนำที่มีค่าการนำไฟฟ้าต่างกันมาสัมผัสกัน อิเล็กตรอนเนื่องจาก การแพร่กระจายจะเริ่มย้ายไปยังภูมิภาคก่อนหน้าและรู - ไปยังภูมิภาค n ซึ่งเป็นผลมาจากการที่เลเยอร์ขอบเขตของ n-region ถูกประจุเป็นบวกและเลเยอร์ขอบเขตของ pre-region นั้นมีประจุลบ สนามไฟฟ้าเกิดขึ้นระหว่างภูมิภาคซึ่งเป็นสิ่งกีดขวางสำหรับตัวพากระแสหลักเนื่องจากบริเวณที่มีความเข้มข้นของประจุลดลงจะเกิดขึ้นในจุดเชื่อมต่อ p-n สนามไฟฟ้าในชุมทาง p-n เรียกว่าสิ่งกีดขวางที่อาจเกิดขึ้น และทางแยก p-n เรียกว่าชั้นบล็อก หากทิศทางของสนามไฟฟ้าภายนอกอยู่ตรงข้ามกับทิศทางของสนามทางแยก p-n ("+" ในส่วนก่อนหน้า "-" ในพื้นที่ n) อุปสรรคที่อาจเกิดขึ้นจะลดลง ความเข้มข้นของประจุ ในชุมทาง p-n เพิ่มขึ้น ความกว้างและดังนั้น ความต้านทานการเปลี่ยนภาพจึงลดลง เมื่อขั้วของแหล่งกำเนิดเปลี่ยนไป สนามไฟฟ้าภายนอกจะตรงกับทิศทางของสนามของทางแยก p-n ความกว้างและความต้านทานของทางแยกจะเพิ่มขึ้น ดังนั้นทางแยก p-n จึงมีคุณสมบัติของวาล์ว
เซมิคอนดักเตอร์ไดโอด
ไดโอดเรียกว่าอุปกรณ์เซมิคอนดักเตอร์ที่แปลงด้วยไฟฟ้าที่มีทางแยก p-n หนึ่งจุดหรือมากกว่าและสายนำสองตัว ไดโอดเซมิคอนดักเตอร์มีหลายประเภทขึ้นอยู่กับวัตถุประสงค์หลักและปรากฏการณ์ที่ใช้ในทางแยก p-n: วงจรเรียงกระแส, ความถี่สูง, ชีพจร, อุโมงค์, ไดโอดซีเนอร์, วาริแคป
ขั้นพื้นฐาน ลักษณะของไดโอดสารกึ่งตัวนำคือคุณลักษณะของแรงดันกระแสไฟ (VAC) สำหรับไดโอดเซมิคอนดักเตอร์แต่ละประเภท คุณลักษณะ I–V มีรูปแบบที่แตกต่างกัน แต่ทั้งหมดนั้นขึ้นอยู่กับลักษณะ I–V ของไดโอดเรียงกระแสแบบแยกส่วน ซึ่งมีรูปแบบดังนี้
ลักษณะแรงดันกระแสไฟ (CVC) ของไดโอด: 1 - ลักษณะแรงดันไฟกระแสตรง; 2 - ลักษณะแรงดันกระแสย้อนกลับ; 3 - พื้นที่สลาย; 4 - การประมาณเป็นเส้นตรงของลักษณะแรงดันไฟฟ้ากระแสตรง Upor คือแรงดันธรณีประตู rdyn คือความต้านทานแบบไดนามิก Uprob - แรงดันพังทลาย
มาตราส่วนตามแนวแกน y สำหรับค่าลบของกระแสจะถูกเลือกมากกว่าค่าบวกหลายเท่า
ลักษณะแรงดันกระแสของไดโอดผ่านศูนย์ แต่กระแสที่สังเกตได้เพียงพอจะปรากฏขึ้นก็ต่อเมื่อ แรงดันไฟฟ้าเกณฑ์(U แล้ว) ซึ่งสำหรับไดโอดเจอร์เมเนียมคือ 0.1 - 0.2 V และสำหรับไดโอดซิลิกอนคือ 0.5 - 0.6 V. ในพื้นที่ของค่าแรงดันลบบนไดโอดที่แรงดันไฟฟ้าค่อนข้างต่ำอยู่แล้ว (U arr. ) เกิดขึ้น กระแสย้อนกลับ(ไออาร์). กระแสนี้ถูกสร้างขึ้นโดยพาหะส่วนน้อย: อิเล็กตรอนของภูมิภาคพรีและรูของภูมิภาค n การเปลี่ยนผ่านจากภูมิภาคหนึ่งไปยังอีกภูมิภาคหนึ่งได้รับการอำนวยความสะดวกโดยสิ่งกีดขวางที่อาจเกิดขึ้นใกล้กับส่วนต่อประสาน เมื่อแรงดันย้อนกลับเพิ่มขึ้น กระแสจะไม่เพิ่มขึ้น เนื่องจากจำนวนพาหะส่วนน้อยที่ปรากฏที่ขอบเขตการเปลี่ยนแปลงต่อหน่วยเวลาจะไม่ขึ้นอยู่กับแรงดันไฟฟ้าที่ใช้จากภายนอก หากไม่มีขนาดใหญ่มาก กระแสย้อนกลับสำหรับไดโอดซิลิกอนนั้นมีขนาดน้อยกว่าของเจอร์เมเนียมหลายเท่า แรงดันย้อนกลับเพิ่มขึ้นเป็น แรงดันพังทลาย(ตัวอย่าง U) นำไปสู่ความจริงที่ว่าอิเล็กตรอนจากแถบเวเลนซ์ผ่านเข้าไปในแถบการนำไฟฟ้านั่นคือ ซีเนอร์เอฟเฟค. ในกรณีนี้กระแสย้อนกลับจะเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วซึ่งทำให้เกิดความร้อนของไดโอดและการเพิ่มขึ้นของกระแสไฟจะนำไปสู่การสลายทางความร้อนและการทำลายจุดเชื่อมต่อ p-n
การกำหนดและคำจำกัดความของพารามิเตอร์ทางไฟฟ้าหลักของไดโอด
การกำหนดไดโอดเซมิคอนดักเตอร์
ดังที่ได้กล่าวไว้ก่อนหน้านี้ ไดโอดนำกระแสไปในทิศทางเดียว (กล่าวคือ เป็นเพียงตัวนำที่มีความต้านทานต่ำ) ในอีกทิศทางหนึ่งไม่เป็นเช่นนั้น (กล่าวคือ เปลี่ยนเป็นตัวนำที่มีความต้านทานสูงมาก) ในหนึ่งคำ , มันมี การนำฝ่ายเดียว. ดังนั้น เขามีข้อสรุปเพียงสองข้อเท่านั้น ตามธรรมเนียมตั้งแต่สมัยเทคโนโลยีหลอดไฟเรียกว่า ขั้วบวก(ผลสรุปที่เป็นบวก) และ แคโทด(เชิงลบ).
เซมิคอนดักเตอร์ไดโอดทั้งหมดสามารถแบ่งออกเป็นสองกลุ่ม: วงจรเรียงกระแสและแบบพิเศษ วงจรเรียงกระแสไดโอดตามชื่อที่สื่อถึงได้รับการออกแบบมาเพื่อแก้ไขกระแสสลับ ขึ้นอยู่กับความถี่และรูปร่างของแรงดันไฟฟ้าสลับ พวกมันแบ่งออกเป็นความถี่สูง ความถี่ต่ำ และพัลส์ พิเศษประเภทของเซมิคอนดักเตอร์ไดโอดใช้ต่างกัน คุณสมบัติ p-n-การเปลี่ยนแปลง; ปรากฏการณ์การสลายตัว, ความจุของสิ่งกีดขวาง, การปรากฏตัวของพื้นที่ที่มีความต้านทานเชิงลบ ฯลฯ
วงจรเรียงกระแสไดโอด
โครงสร้าง ไดโอดเรียงกระแสแบ่งออกเป็นระนาบและจุด และตามเทคโนโลยีการผลิต แบ่งเป็นโลหะผสม การแพร่ และเอพิเทกเซียล ไดโอดระนาบเนื่องจากพื้นที่ขนาดใหญ่ของทางแยก p-n ถูกใช้เพื่อแก้ไข กระแสน้ำสูง. ไดโอดจุดมีพื้นที่ทางแยกขนาดเล็กและได้รับการออกแบบสำหรับการแก้ไข กระแสน้ำเล็กๆ. เพื่อเพิ่มแรงดันพังทลายของหิมะถล่ม จะใช้เสาเรียงกระแส ซึ่งประกอบด้วยชุดของไดโอดที่ต่อเป็นอนุกรม
ไดโอดเรียงกระแสกำลังสูงเรียกว่า พลัง. วัสดุสำหรับไดโอดดังกล่าวมักเป็นซิลิกอนหรือแกลเลียมอาร์เซไนด์ ไดโอดโลหะผสมซิลิกอนใช้เพื่อแก้ไขกระแสสลับด้วยความถี่สูงถึง 5 kHz ไดโอดการแพร่กระจายของซิลิคอนสามารถทำงานที่ความถี่สูงได้ถึง 100 kHz ซิลิคอนเอพิเทเชียลไดโอดที่มีพื้นผิวโลหะ (พร้อมสิ่งกีดขวางชอตต์กี) สามารถใช้ได้ที่ความถี่สูงถึง 500 kHz ไดโอดแกลเลียมอาร์เซไนด์สามารถทำงานได้ในช่วงความถี่สูงถึงหลายเมกะเฮิรตซ์
ไดโอดกำลังมักจะมีลักษณะเฉพาะด้วยชุดของพารามิเตอร์แบบสถิตและไดนามิก ถึง พารามิเตอร์คงที่ไดโอดรวมถึง:
- แรงดันตก U CR บนไดโอดที่ค่ากระแสไปข้างหน้า
- กระแสย้อนกลับฉันได้ค่าหนึ่งของแรงดันย้อนกลับ
- หมายถึง กระแสตรงฉันประชาสัมพันธ์ ;
- ห่าม แรงดันย้อนกลับคุณอาร์ ;
ถึง พารามิเตอร์แบบไดนามิกไดโอดเป็นลักษณะเวลาและความถี่ ตัวเลือกเหล่านี้รวมถึง:
- เวลาการกู้คืนแรงดันย้อนกลับ
- เวลาเพิ่มขึ้นกระแสตรง ผม ออก ;
- จำกัดความถี่โดยไม่ลดโหมดของไดโอด f max
พารามิเตอร์คงที่สามารถตั้งค่าได้ตามลักษณะแรงดันกระแสของไดโอด
เวลาการกู้คืนแบบย้อนกลับของไดโอด tvos เป็นพารามิเตอร์หลักของไดโอดเรียงกระแสซึ่งแสดงคุณสมบัติเฉื่อยของพวกมัน ถูกกำหนดโดยการเปลี่ยนไดโอดจากกระแสตรง I CR ที่กำหนดไปเป็นแรงดันย้อนกลับ U arr ที่กำหนด ในระหว่างการสลับ แรงดันไฟฟ้าข้ามไดโอดจะได้รับค่าที่ตรงกันข้าม เนื่องจากความเฉื่อยของกระบวนการแพร่ ทำให้กระแสในไดโอดไม่หยุดในทันที แต่เมื่อเวลาผ่านไป t nar ในสาระสำคัญ มีการสลายของประจุที่ขอบเขตของจุดเชื่อมต่อ p-n (กล่าวคือ การคายประจุของความจุที่เท่ากัน) จากนี้ไปการสูญเสียพลังงานในไดโอดจะเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วเมื่อเปิดเครื่องโดยเฉพาะเมื่อปิดเครื่อง เพราะเหตุนี้, การสูญเสียในไดโอดเพิ่มขึ้นตามความถี่ที่เพิ่มขึ้นของแรงดันไฟฟ้าที่แก้ไข
เมื่ออุณหภูมิของไดโอดเปลี่ยนแปลง พารามิเตอร์จะเปลี่ยนไป แรงดันไปข้างหน้าของไดโอดและกระแสย้อนกลับขึ้นอยู่กับอุณหภูมิมากที่สุด โดยประมาณเราสามารถสรุปได้ว่า TKN (ค่าสัมประสิทธิ์อุณหภูมิแรงดันไฟฟ้า) Upr \u003d -2 mV / K และกระแสย้อนกลับของไดโอดมีค่าสัมประสิทธิ์บวก ดังนั้นเมื่ออุณหภูมิเพิ่มขึ้นทุกๆ 10 ° C กระแสย้อนกลับของเจอร์เมเนียมไดโอดจะเพิ่มขึ้น 2 เท่าและซิลิกอน - 2.5 เท่า
ไดโอดที่มีบาเรีย Schottky
สำหรับการแก้ไขแรงดันไฟฟ้าขนาดเล็กที่มีความถี่สูงนั้นใช้กันอย่างแพร่หลาย ไดโอดสิ่งกีดขวาง schottky. ในไดโอดเหล่านี้ แทนที่จะใช้ทางแยก p-n จะใช้การสัมผัสกับพื้นผิวโลหะด้วย ที่จุดสัมผัส ชั้นเซมิคอนดักเตอร์หมดในตัวนำประจุซึ่งเรียกว่าชั้นปิด จะปรากฏขึ้น ไดโอดที่มีอุปสรรค Schottky แตกต่างจากไดโอดที่มีทางแยก p-n ด้วยวิธีต่อไปนี้:
- มากกว่า ต่ำตรงแรงดันตก;
- มีมากขึ้น ย้อนกลับต่ำแรงดันไฟฟ้า;
- มากกว่า กระแสสูงการรั่วไหล;
- เกือบ ไม่มีค่าใช้จ่ายการกู้คืนแบบย้อนกลับ
คุณสมบัติหลักสองประการทำให้ไดโอดเหล่านี้ขาดไม่ได้: แรงดันตกต่ำไปข้างหน้าและเวลากู้คืนแรงดันย้อนกลับอย่างรวดเร็ว นอกจากนี้ การไม่มีสื่อรองที่ต้องใช้เวลากู้คืนหมายถึงทางกายภาพ ไม่มีการสูญเสียเพื่อเปลี่ยนไดโอดเอง
แรงดันไฟฟ้าสูงสุดของไดโอด Schottky ที่ทันสมัยคือประมาณ 1200 V ที่แรงดันไฟฟ้านี้แรงดันไปข้างหน้าของไดโอด Schottky น้อยกว่าแรงดันไปข้างหน้าของไดโอดที่มีทางแยก p-n 0.2 ... 0.3 V.
ข้อดีของไดโอด Schottky จะสังเกตเห็นได้ชัดเจนเป็นพิเศษเมื่อแก้ไขแรงดันไฟฟ้าต่ำ ตัวอย่างเช่น ไดโอด Schottky 45 โวลต์มีแรงดันไปข้างหน้า 0.4 ... 0.6 V และที่กระแสเดียวกันไดโอด p-n-junction มีแรงดันตก 0.5 ... 1.0 V เมื่อแรงดันย้อนกลับลดลงถึง 15 V แรงดันไปข้างหน้าลดลงเป็น 0.3 ... 0.4 V โดยเฉลี่ย การใช้ไดโอด Schottky ในวงจรเรียงกระแสทำให้สามารถลดการสูญเสียได้ประมาณ 10 ... 15% ความถี่ในการทำงานสูงสุดของไดโอด Schottky เกิน 200 kHz
ทฤษฎีเป็นสิ่งที่ดี แต่ทฤษฎีที่ไม่มีการปฏิบัติเป็นเพียงการเขย่าอากาศ
