Qu'est-ce qu'une diode Schottky ? Comment fonctionnent les diodes Schottky ? Où utiliser ? (Tutoriel sur les diodes Schottky)

  Comment fonctionnent les diodes Schottky ? 

Qu'est-ce qu'une diode Schottky :

Salut les gars ! Dans cette leçon, je vais expliquer en détail la structure, le principe de fonctionnement et les lieux d'utilisation de la diode Schottky, que l'on peut rencontrer dans les circuits de communication, les circuits de puissance et de nombreux autres endroits. À la fin de la vidéo, vous aurez accès à beaucoup d'informations sur cette diode.

Les diodes normales ne peuvent pas répondre à l'inversion de la tension appliquée à des fréquences très élevées. En d'autres termes, elles ne peuvent pas passer d'un état conducteur à un état isolant, ou d'un état isolant à un état conducteur. Les diodes Schottky sont produites pour être utilisées dans les ordinateurs, les applications RF et les redresseurs qui nécessitent une vitesse de commutation élevée afin de répondre à ces changements rapides.

Comme la diode au silicium, qui est constituée d'une structure PN dopée normale, la diode Schottky a une broche anode et une broche cathode. Cette diode a également une bande blanche sur la broche cathode. Si le courant va de l'anode vers la cathode, la diode permet au courant de circuler et l'empêche de circuler dans la direction opposée.

Ici, une question vous est certainement venue à l'esprit, quelle est la différence entre cette diode et une diode au silicium normale. Alors, examinons les différences une par une. Tout d'abord, commençons par le symbole de la diode Schottky. Son symbole est tel que vous le voyez ici. Voici comment vous pouvez vous souvenir du symbole. Au lieu d'une ligne à la broche cathode du symbole de la diode, il y a une forme en S angulaire.

Les diodes Schottky ne sont pas seulement produites avec deux broches, mais aussi avec trois broches comme ici. Dans ces diodes, les broches cathodes de deux diodes Schottky sont combinées. En d'autres termes, il y a deux diodes Schottky à l'intérieur de ces modèles à trois broches.

En regardant la structure interne, ces diodes ont une chute de tension directe plus faible par rapport aux diodes ordinaires à jonction PN en silicium. Les diodes au silicium normales sont composées de la combinaison de semi-conducteurs dopés de type P et de type N, comme ici.

Le point de jonction, qui est la région neutre de la structure P et N, est large. La diode Schottky, en revanche, est constituée de la combinaison d'un semi-conducteur dopé de type N avec un semi-conducteur dopé de type P revêtu de métal. De plus, les points de jonction au milieu, c'est-à-dire la zone neutre, sont affinés et il est plus facile pour le courant de dépasser la zone neutre. Elle est constituée d'une combinaison métal/semi-conducteur. Ici, la région de type P est généralement constituée d'une anode métallique telle que l'or, l'argent, le platine, le tungstène, le molybdène ou le chrome. Ainsi, elle peut assurer une conduction à des niveaux de tension directe beaucoup plus bas que les diodes en silicium de type PN normales.

Nous pouvons comparer les deux types de diodes de la manière suivante. Il y a une diode de forme PN normale en silicium à gauche, et une diode Schottky formée en tant que Métal/Semi-conducteur à droite. Une tension comprise entre environ 0,6V et 0,7V est nécessaire pour que la diode normale en silicium à gauche conduise, tandis qu'une tension comprise entre 0,2V et 0,3V est suffisante pour que la diode Schottky, qui est constituée d'une combinaison Métal/Semi-conducteur, conduise.

Vous pouvez avoir une question à l'esprit, mes amis. Vous pouvez vous demander ce qui se passerait s'il y avait une si petite différence. Maintenant, nous examinerons les avantages de celle-ci un par un. Surtout dans les systèmes de communication, les opérations sont effectuées avec des tensions au niveau des millivolts. Par conséquent, même une telle différence dans les systèmes est très importante.

Tout d'abord, examinons les différences dans la puissance qu'ils consomment. Par exemple, supposons qu'un courant de 10A traverse la diode en silicium à gauche. Une valeur de tension de 0,7V est nécessaire pour qu'elle transmette. En d'autres termes, une tension de 0,7V sera mesurée lorsqu'elle sera allumée. Si nous calculons la puissance consommée par cette diode ; cela donnera une valeur comme 7W selon la formule P=VxI.

Laissons un courant de 10A traverser la diode Schottky à droite de la même manière. Supposons qu'une valeur de tension de 0,3V soit nécessaire pour qu'elle transmette. La puissance consommée par cette diode Schottky sera de 3W selon la formule P=VxI.

À partir de ces résultats, nous pouvons voir que la valeur de puissance gaspillée sur la diode Schottky est moindre. Si cette valeur de puissance se trouve dans un circuit avec un courant plus élevé, elle créera des différences beaucoup plus importantes. Par conséquent, la faible valeur de cette puissance, qui est gaspillée sur la diode Schottky, offrira un avantage en termes d'efficacité.

Cette situation affecte également la valeur de tension qui chute sur la charge. Par exemple, une source de 2V à gauche est connectée en série avec une charge comportant une diode au silicium. Étant donné que 0,7V resteront sur la diode, 1,3V peuvent être transférés à la charge. Dans le circuit de droite, la source de tension avec la même valeur est connectée en série avec la charge comportant la diode Schottky. En considérant que 0,3V restent sur la diode Schottky, 1,7V resteront sur la charge. Cette différence très faible est souvent importante, surtout dans les circuits de communication.

Nous pouvons montrer les seuils de transition des diodes sur le graphique courant-tension comme suit. Le graphique courant-tension d'une diode en silicium normale est montré ici. Après environ 0,7V de tension, elle commence à laisser passer le courant et devient polarisée en avant. Nous pouvons montrer le graphique courant-tension de la diode Schottky de cette manière. Après environ 0,3V de tension, elle commencera à laisser passer le courant et sera polarisée en avant.

Nous pouvons également examiner l'avantage de la diode Schottky en termes de fréquence. Ici, vous voyez un circuit redresseur demi-onde. Avec ce circuit, seules les alternances positives sont transférées à la sortie en empêchant la partie négative de la tension d'entrée de passer grâce à une seule diode. Ici, il n'y a pas de problème lorsque nous effectuons le processus de redressement sur un courant alternatif avec une fréquence de 60Hz utilisé dans le réseau électrique de la ville.

Mais, si la valeur de fréquence est beaucoup plus élevée que 60 Hz, par exemple, si elle a une valeur de fréquence telle que 5 kHz, la diode en sortie ne peut pas répondre rapidement aux alternances négatives, et comme vous pouvez le voir ici, des transitions indésirables vers des alternances négatives se produisent. Mais si nous utilisons une diode Schottky au lieu d'une diode normale, ce problème est éliminé car la diode Schottky répondra plus rapidement aux hautes fréquences. Dans ce cas, cela nous donne un avantage dans les circuits à haute fréquence.

Ici, vous voyez un convertisseur Boost CC-CC. Le schéma du circuit est essentiellement comme ceci. Le processus de mise à niveau est basé sur la vitesse de commutation du MOSFET dans le circuit. Dans ce circuit, des déclencheurs sont effectués à des valeurs de fréquence élevées au niveau des kHz. Par conséquent, au lieu d'utiliser des diodes en silicium normales pour répondre aux vitesses de commutation à haute fréquence, des diodes Schottky sont préférées afin d'obtenir des résultats plus sains.

Ici, vous voyez un circuit de modulation d'amplitude. Grâce à cette modulation, il peut être transmis sur des distances beaucoup plus longues en utilisant des émetteurs de puissance inférieure que ce qui est possible avec des signaux VHF ou UHF. Nous voyons que des diodes Schottky sont utilisées ici pour la démodulation des petites ondes d'amplitude.

Il existe de nombreux dispositifs de communication, notamment dans l'aviation et les systèmes spatiaux, où des signaux VHF ou UHF sont utilisés, où la modulation AM est réalisée. Un exemple des endroits où les diodes Schottky sont utilisées est les circuits de mélangeur RF. Les diodes Schottky sont utilisées dans les circuits de mélangeur RF utilisés pour déplacer la fréquence d'un signal d'une bande à une autre.

Lorsque nous regardons le schéma du circuit, nous pouvons voir qu'il y a quatre diodes d'étouffement dans la structure du redresseur pleine onde de cette manière. Grâce au mélangeur RF, le signal audio entrant est crypté et envoyé à un autre récepteur à une valeur de fréquence différente. De plus, ces mélangeurs RF sont utilisés dans les circuits où des signaux de fréquence radio sont utilisés, des récepteurs radio aux émetteurs radio en passant par les systèmes radar.

Un autre exemple d'utilisation est les panneaux solaires. Deux groupes de diodes, Bypass et Blocked, sont utilisés dans les connexions des panneaux solaires. Les diodes de blocage sont utilisées pour protéger les panneaux contre le courant inverse provenant de la batterie. Des diodes en silicium normales sont utilisées ici. Les diodes de dérivation sont utilisées pour transférer le courant généré directement vers la batterie. Ici aussi, les diodes Schottky sont préférées car la chute de tension directe est très faible. Ainsi, les courants produits dans les panneaux connectés en série sont transférés directement vers la batterie sans passer par les autres panneaux et ainsi ils sont chargés.

La structure, le principe de fonctionnement et certaines zones d'utilisation des diodes Schottky sont essentiellement comme ça. J'espère que cela a été utile et que vous avez aimé. Au plaisir de vous revoir dans notre prochaine leçon. Au revoir.

- Les diodes Schottky sont utilisées dans les circuits de communication et les circuits de puissance.

- Elles ont une chute de tension directe inférieure par rapport aux diodes au silicium ordinaires.

- Les diodes Schottky peuvent répondre aux changements rapides et aux hautes fréquences.

Répondez à ces questions dans les commentaires :

Quelle est la différence entre une diode Schottky et une diode au silicium normale?

A) Une diode Schottky a une forme en S angulaire à la broche cathode, tandis qu'une diode au silicium normale a une ligne à la broche cathode.

B) Une diode Schottky a une chute de tension directe plus élevée par rapport à une diode au silicium normale.

C) Une diode Schottky est composée d'une combinaison métal/semi-conducteur, tandis qu'une diode au silicium normale est composée de semi-conducteurs dopés de type P et N.

D) Une diode Schottky est utilisée dans les systèmes de communication, tandis qu'une diode au silicium normale est utilisée dans les circuits de puissance.

Pourquoi les diodes Schottky sont-elles préférées aux diodes au silicium normales dans les circuits haute fréquence?

A) Les diodes Schottky ont une chute de tension directe plus faible par rapport aux diodes au silicium normales.

B) Les diodes Schottky peuvent répondre plus rapidement aux hautes fréquences par rapport aux diodes au silicium normales.

C) Les diodes Schottky ont une consommation d'énergie plus élevée par rapport aux diodes au silicium normales.

D) Les diodes Schottky ont un point de jonction plus large par rapport aux diodes au silicium normales.

Dans quelles applications les diodes Schottky sont-elles couramment utilisées?

A) Ordinateurs et applications redresseurs

B) Systèmes de communication et circuits mélangeurs RF

C) Panneaux solaires et convertisseurs élévateurs DC-DC

D) Tout ce qui précède