دیود ابر-مانع (Super Barrier Diode - SBR)، در مدارهای الکتریکی (Electrical Circuit)
انواع دیودها (Diode) را در آموزش زیر شرح دادیم :
دیود ابر-مانع (Super Barrier Diode - SBR) :
دیود ابر-مانع (Super Barrier Diode - SBR) یک نوع دیود نسبتا جدید است که برای ترکیب مزایای دیود شاتکی (Schottky Diode) و دیود PIN (PIN Diode) طراحی شده است. این دیود با هدف دستیابی به افت ولتاژ پایین (مانند شاتکی) و جریان نشتی معکوس کم و ولتاژ معکوس بالا (مانند PIN) توسعه یافته است. SBR یک فناوری اختصاصی است که توسط شرکت Advanced Power Technology (APT) معرفی شد.
ساختار SBR شامل یک لایه فلزی (مانند شاتکی) و یک لایه نیمه هادی با ساختار خاص است که یک سد پتانسیل اصلاح شده ایجاد می کند. این ساختار به گونه ای طراحی شده که در بایاس مستقیم، رفتار شاتکی با افت ولتاژ پایین داشته باشد، اما در بایاس معکوس، میدان الکتریکی به گونه ای توزیع شود که جریان نشتی کاهش یابد و ولتاژ شکست افزایش یابد.
مکانیزم کار SBR شبیه یک یکسوساز کنترل شده با میدان (Field-Controlled Rectifier) است. با اعمال بایاس مستقیم، سد پتانسیل کاهش یافته و جریان به راحتی عبور می کند (رفتار شاتکی). در بایاس معکوس، یک ناحیه تهی گسترده (مانند دیود PIN) تشکیل می شود که میدان الکتریکی را تحمل کرده و جریان نشتی را محدود می کند.
مزایای SBR نسبت به دیود شاتکی معمولی عبارتند از: جریان نشتی معکوس بسیار کمتر (در دماهای بالا)، ولتاژ معکوس بالاتر (تا ۲۰۰ ولت و بیشتر)، و قابلیت تحمل جریان هجومی (Surge Current) بهتر. نسبت به دیود بازیابی سریع (Fast Recovery Diode)، افت ولتاژ پایین تر و زمان بازیابی سریع تری دارد.
پارامترهای مهم SBR عبارتند از: افت ولتاژ مستقیم (V_F) که معمولا بین ۰.۴ تا ۰.۶ ولت است (کمتر از دیودهای بازیابی سریع)، جریان نشتی معکوس (I_R) که به طور قابل توجهی کمتر از شاتکی است، زمان بازیابی معکوس (t_rr) بسیار کوتاه، و ولتاژ معکوس تا چند صد ولت.
کاربرد اصلی SBR در منابع تغذیه سوئیچینگ (SMPS) با فرکانس بالا و توان متوسط تا بالا است. در مبدل های PFC (Power Factor Correction)، یکسوسازهای خروجی، و مبدل های DC-DC، SBR می تواند بازده را افزایش دهد و حرارت تولیدی را کاهش دهد. این مزیت به ویژه در کاربردهای با دمای بالا (مانند منابع تغذیه صنعتی و خودرویی) مهم است.
کاربرد دیگر در اینورترهای خورشیدی و منابع تغذیه بدون وقفه (UPS) است. افت ولتاژ پایین و قابلیت اطمینان بالا در دماهای بالا، SBR را برای این کاربردها مناسب می سازد. همچنین در شارژرهای باتری و درایوهای موتور کاربرد دارد.
SBR در مقایسه با دیود شاتکی SiC، معمولا ولتاژ معکوس کمتری دارد (زیر ۲۰۰ ولت) اما هزینه کمتری نیز دارد. در محدوده ولتاژهای ۱۰۰-۲۰۰ ولت، SBR یک گزینه رقابتی با عملکرد عالی است. برای ولتاژهای بالاتر، شاتکی SiC گزینه بهتری است.
یکی از مزایای مهم SBR، قابلیت اطمینان بالا در دماهای بالا است. در حالی که دیود شاتکی معمولی در دماهای بالا (بیش از ۱۲۵ درجه سانتیگراد) دچار افزایش شدید جریان نشتی می شود، SBR می تواند تا ۱۵۰ درجه سانتیگراد و بالاتر با جریان نشتی قابل قبول کار کند. این ویژگی برای کاربردهای خودرویی و صنعتی حیاتی است.
SBR همچنین زمان بازیابی معکوس بسیار نرم (Soft Recovery) دارد. این بدان معناست که هنگام خاموش شدن، نوسانات (Ringings) و نویز الکترومغناطیسی (EMI) کمتری تولید می کند. این ویژگی طراحی فیلترهای EMI را ساده تر می کند و به پایداری مدار کمک می کند.
در نهایت، دیود ابر-مانع (SBR) یک فناوری پیشرفته است که شکاف بین دیود شاتکی و دیود بازیابی سریع را پر می کند. با ارائه ترکیبی از افت ولتاژ پایین، جریان نشتی کم، سرعت بالا، و قابلیت اطمینان در دمای بالا، SBR به یک گزینه جذاب برای طراحان منابع تغذیه با بازده بالا تبدیل شده است. با ادامه بهبود فناوری، انتظار می رود کاربردهای SBR گسترش یابد.
