11.14 : דיודת מחסום שוטקי

דיודות מחסום שוטקי הן התקני מוליכים למחצה מיוחדים המאופיינים במבנה הייחודי שלהם. בנייה זו כוללת שילוב של שכבת מתכת עם חומר מוליכים למחצה מסוג n מאולח במידה בינונית. שילוב זה מוביל להיווצרות מחסום שוטקי, אלמנט מרכזי המגדיר את המאפיינים התפעוליים של הדיודה. הפונקציונליות המרכזית של דיודות מחסום שוטקי היא היכולת שלהן לאפשר לזרם לזרום בכיוון אחד בלבד בשל מבנה צומת מתכת-מוליכים למחצה הייחודי שלהן.

העברת מטען מתרחשת כאשר המתכת באה במגע עם מוליך למחצה. תהליך זה מיישר את רמות הפרמי של שני החומרים, אשר, בהתאם לרמת הפרמי הראשונית של המוליך למחצה ביחס למתכת, מביאה להיווצרות אזור דלדול סביב אזור המגע. במוליכים למחצה מסוג n, אזור דלדול זה מאוכלס במטענים חיוביים מיונים תורמים שאינם מתוגמלים, בעוד שבמוליכים למחצה מסוג p, אזור הדלדול מכיל מטענים שליליים, ובכך מבטיח את כיווניות הדיודה בזרימת הזרם.

דיודת המחסום של שוטקי מבדילה את עצמה מדיודות pn-צומת קונבנציונליות באמצעות מהירות הפעולה והיעילות שלה. מכיוון שהוא פועל בעיקר באמצעות ספקי רוב וחסר אפקטים של אחסון טעינה של ספקי מיעוט, הוא מהיר יותר באופן משמעותי, מה שהופך אותו לאידיאלי עבור החלפת יישומים. בנוסף, ירידת המתח קדימה על פני דיודת שוטקי נמוכה יותר מדיודות pn-צומת, מה שמוביל לפיזור מופחת של הספק במהלך הפעולה.

עם מאפיינים אלה, דיודות שוטקי נמצאות בשימוש נרחב ביישומים הדורשים מיתוג מהיר ואובדן הספק נמוך, כגון הידוק מתח ומעגלי הגנה ארעיים. התגובה המהירה שלהם והמתח הנמוך קדימה הופכים אותם למרכיב הכרחי בתכנון מעגלים אלקטרוניים מודרניים, במיוחד כאשר יעילות ומהירות הם פרמטרים קריטיים.