Schottky Diode คืออะไร ? ช็อตกี้ไดโอด ทำงานอย่างไร ?

สวัสดีครับยินดีต้อนรับทุกท่านเข้าสู่ช่อง ZimZimDIY
สำหรับวันนี้ผมจะพาเพื่อนๆ มาดูไดโอด ขนิดหนึ่ง ชื่อว่า ชอตกี้ไดโอด
ตัวมันหน้าตาคล้ายๆกับ ไดโอดทั่วไปเลยครับ แต่มันจะมีความ แตกต่าง บางอย่าง เดี่ยวผมจะพูดถึงอีกทีหนึ่ง

ก่อนอื่น มาดูที่สัญลักษณ์ กันก่อนครับ
นี่คือ สัญลักษณ์ ไดโอดแบบ ซิลิกอนทั่วไป ที่เรามักจะเจอ และใช้งานมัน บ่อยๆ
ส่วนนี่ก็คือ สัญลักษณ์ของ ซีเนอร์ไดโอด สังเกตุว่า ปลายแขน ของมัน ก็จะเหมือน มีมือ เพิ่มเข้าไป ในลักษณะด้านหนึ่ง งัดขึ้น และ อีกปลายด้านหนึ่ง งัดลง
ส่วน สัญลักษณ์ของ ชอตกี้ ไดโอด มันก็จะพิเศษเพิ่มขึ้นไปอีก ถ้าดูที่มือของมัน จะเห็นว่ามันม้วนในลักษณะเป็นตะขอ เข้าไป

ปกติอย่างที่ทราบกันดีครับ ว้่ การทำงานของไดโอด ก็คือมันจะยอมให้กระแสไหลไปในทิศทางเดียว ใช่ไหมครับ
และในระหว่างที่กระแสไหลผ่านไดโอด ตัวมัน มักจะมีแรงดันตกคร่อม อยู่ค่าๆหนึ่งๆเสมอ
หรือภาษาอังกฤษเขาจะใช้ชื่อย่อว่า แรงดัน Vf นะครับ

พอไดโอดของเรามี แรงดันตกคร่อมอยู่ แล้วมิหนำซำ เรายัง ให้กระแสไฟ ไหลผ่าน ไดโอด
ก็เลยส่งผลให้ ไดโอดตัวนั้น เกิดความร้อนขึ้นได้

เราสามารถที่จะคำนวณ ออกมา จาก สมการนี้ได้ ครับ
นั้นก็คือ เอา(แรงดันตกคร่อม)Vf x(กระแส) I ก็จะได้เป็นกำลังวัตต์ออกมา


แต่ข้อดี หลักๆของ Schottky diode ก็คือ ตัวมันมี แรงดันตกคร่อม ที่ข้อนข้างต่ำกว่า ชาวบ้านเขา
ก็พลอยส่งผลให้ตัวมัน มีความร้อนที่เกิดขึ้น ที่น้อยลงไปด้วย

ผมจะทดสอบให้เพื่อนๆ ดูนะครับ ว่ามันเป็นจริงอย่างที่ผมพูดไว้หรือเปล่า

โดยผมมี ไดโอดอยู่ 2 แบบ
แบบแรก ก็คือ เป็นแบบ ไดโอดซิลิกอนธรรมดาทั่วไป ผมจะใช้เป็นเบอร์ 1N4004
แล้วผมจะเซทค่า Powersupply ให้กระแสไหลผ่านไดโอด อยู่ที่ 0.5A แล้วเราลองมาดู แรงดันตกคร่อมกันครับ
นี่ครับ แรงดันตกคร่อมของมันจะอยู่ราวๆประมาณ 0.838 V
ถ้าลองคำนวณ ดูก็จะได้ค่ากำลังวัตต์ = 0.419 W
อุณหภูมิของไดโอด ก็ร้อนพอประมาณ

ทีนี้ผมจะมาทดลองกันต่อ ในแบบที่ 2 ใน แบบที่ 2ก็คือ ผมจะเปลี่ยนไป ใช้เป็น Schottky ไดโอด เป็นเบอร์ 1N5819
กระแสไหลที่ผ่านไดโอด ผมจ่ายที่ 0.5A เท่ากัน ทีนี้มาดู แรงดันตกคร่อมกันครับ จะมีประมาณ 0.42 V

ถ้าลอง นำมาคำนวณดูก็จะได้กำลังวัตต์ = 0.21 W
สังเกตุว่าวัตต์จะน้อยกว่าเกือบครึ่งหนึ่ง ก็เลยส่งผลให้ตัวมัน เกิดความร้อนที่น้อยลง ครับ


เพราะฉะนั้น ถ้ามอง ในแง่ของประสิทธิภาพ Schottky Diode ถือว่าให้ ประสิทธิภาพ ที่เหนือกว่าไดโอดทั่วไป ข่อนค้างมาก

นอกจากนี้ เพื่อนๆ ยังสามารถ ค้นหาแรงดันตกคร่อมของตัวไดโอด เบื้องต้น จาก Datasheet ใน internet ได้เลยนะครับ
อย่างเช่นที่กราฟนี้

ถ้าสังเกตุง่ายๆก็คือ แรงดันตกคร่อมมันจะเปลี่ยนแปลง ตามกระแสที่ไหลผ่าน
ถ้ากระแสไหล ผ่านมาก แรงดัน ตกคร่อมก็จะมาก ตาม และ อุณหภูมิ ที่เปลี่ยนแปลงไป ก็มีผลเช่นกัน ให้ชอตกี้ นำกระแสได้มากหรือน้อย ตามไปด้วย


นอกจากนี้ ชอตกี้ไดโอด ยังมีความเร็วในการสวิตซ์ ที่ค่อนข้างสูง
มันก็เลย สามารถที่จะใช้กับวงจรต่างๆที่มี ความถี่ที่สูงๆ ได้ดี

เรามาดูตัวอย่างการทดลองนี้กันครับ
ผมจะใช้เครื่อง MoKugo ตัวนี้ เจน สัญญาณ Pure Sine Wave ออกมา
โดยจะใช้ 1 Output และก็จะใช้ 2 input ต่อโพรบ รับสัญญาณเข้ามาดู

จากไดโอด ทั้ง 2 แบบ

เดี่ยวผมจะเข้าไปที่ Function osiloscope

Output เจนความถี่ที่ 50 Hz และ แรงดัน VPP อยู่ที่ 10 V
นี่ครับ
สังเกตุว่า ไดโอด ทั้ง2 ประเภท ให้รูปคลื่น ที่เป็นครึ่งคลื่นออกมา ได้อย่างสมบูรณ์แบบ ทั้งคู่ ไม่มีที่ติเลยนะครับ

ที่นี้เอาใหม่ครับ ผมจะ เจน ความถี่ให้สูงขึ้น ในระดับประมาณ 100Khz แล้วเรามาดูกันครับว่าจะเกิดอะไรขึ้น

สังเกตุว่า ไดโอดธรรมดา มันจะใช้เวลา สวิตซ์ ที่ข้อนข้างช้ากว่า
รูปคลื่น ที่ออกมา จึงดู พลิกแพง และ ก็ ผิดเพี้ยนไป

แต่ตัว schottky ไดโอด ยังสามารถสวิตซ์ความถี่ ที่ความเร็วนี้ได้

เพราะฉะนั้น ตัวมันจึงเหมาะมากสำหรับงานพวกความถี่ ในระดับ KH ขึ้นไป


เพื่อนๆหลายๆท่านคน ก็อาจจะเกิดคำถาม ในใจ ขึ้นมา ว่า
แล้ว ถ้า ชอตกี้ไดโอด มันมีประสิทธิภาพ ที่ดีกว่าขนาดนี้ ข้อดีผมก็พูดถึงไปหลายๆอย่าง แล้วทำไมเราไม่เปลี่ยนไปใช้เป็นแบบ ชอตกีเ กันให้หมด

ผมจะเรียนอย่างงี้ครับ
มันจะมี บางงานที่ อาจจะมีปัญหาเกี่ยวกับ กระแสที่มันไหลกลับ
ขยายความต่อ ก็คือ
ถึงแม้ว่า ไดโอด จะยอมให้กระแสไหลผ่านไปในทิศทางเดียว ก็จริง
แต่ในกรณีที่ เอาอัดแรงดันกลับเข้าไป มันก็ยังมีการรั่วไหล ของกระแสบางส่วน อยู่บ้าง จำนวณเล็กๆน้อยๆ

ไปทดสอบกันดูดีกว่าครับ
ผมจะทดสอบโดยใช้ไฟแรงดันที่ประมาณ 20V ต่อ ไบอัสกลับ ทดสอบกับ ไดโอดทั่วไปก่อนนะครับ
นี่ครับ มัลติมิเตอร์ ของผม แทบที่จะวัดกระแส ออกมาไม่ได้เลยครับ ลองเพิ่มไฟ อัดไปที่ 30V มันก็ยังไม่มีกระแส ปรากฎ
ก็ถือว่า ไดโอดแบบซิลิกอน ทำงานได้อย่างสมบูรณ์แบบมากๆครับ

ที่นี้จะมาทำการทดลองกับ Schottky ไดโอด ดูบ้างครับ ทดลองที่แรงดันไฟ 20V เหมือนกัน
เพื่อนๆก็จะเห็นว่า มันก็จะมีกระแสไฟฟ้าไหลย้อนกลับอยู่ที่ประมาณ 3.9 uA
แน่นอนครับว่า มันมีการรั่วไหล ที่น้อยนิดมากๆ

ถ้าหาก วงจรของเพื่อนๆไม่ได้ เข้มงวดอะไรมากนัก กระแส 3.9 uA มันก็แทบที่จะไม่ได้ ส่งผลเสียอะไร ให้กับวงจร
แต่อย่าลืมนะครับว่า อุณหภูมิของไดโอด ก็อาจจะส่งผลให้ มันมีการรั่วไหล ที่สูงขึ้นกว่านี้ ได้ ยังไงต้องดูให้ดีๆอีกหนึ่งครับ

และสุดท้ายนี่เพื่อนๆ ลองมาย้อนดูที่ datasheet กันอีกครั้งครับ

ถ้าสังเกตุ แรงดันตกคร่อมที่ตัวไดโอด ให้ดีเพื่อนๆก็จะเห็นว่า มันมักจะมีความสัมพันธ์กับ ระดับ
แรงดันไฟฟ้าสูงสุดที่มันทนได้เสมอ

เพราะฉะนั้น ไดโอดที่ทนแรงดันได้เยอะ ก็มักจะมีแรงดันตกคร่อมที่ตัวมันเยอะ เช่นกัน ครับ

สำหรับคลิปนี้ผมขอบอธิบายเจ้าตัวชอตกี้ ไว้เท่านี้ก่อน
ขอบคุณเพื่อนๆทุกท่านที่ติดตามรับชมครับ