دیود شاتکی

«دیود شاتکی» (Schottky Diode) نوعی دیود با پیوند فلز – نیمه‌هادی است که افت ولتاژ مستقیم کمتری نسبت به دیود پیوند PN دارد و در مواردی که نیاز به‌سرعت سوئیچینگ بالا باشد مورداستفاده قرار می‌گیرد.

دیود شاتکی چیست؟

در دیود پیوند PN معمولی، از یک نیمه‌هادی نوع P و یک نیمه‌هادی نوع N برای تشکیل پیوند PN استفاده می‌شود. هنگامی که نیمه‌هادی نوع P به نیمه‌هادی نوع N متصل شود، بین نیمه‌هادی نوع P و نوع N یک پیوند با نام پیوند PN شکل می‌گیرد.

در دیود شاتکی، فلزهایی مانند آلومینیوم یا پلاتین جایگزین نیمه‌هادی نوع P می‌شود. این دیود به‌افتخار فیزیک‌دان آلمانی، «والتر شاتکی» (Walter H. Schottky)، شاتکی نام‌گذاری شده است.

دیود شاتکی با نام‌هایی همچون دیود مانع شاتکی، دیود مانع سطحی، دستگاه حامل اکثریت، دیود الکترون – داغ یا دیود حامل داغ نیز شناخته می‌شود. این نوع دیودها به ‌طور گسترده‌ای در فرکانس رادیویی کاربرد دارند.

هنگامی که فلز آلومینیوم یا پلاتین به نیمه‌هادی نوع N متصل می‌شود، بین فلز و نیمه‌هادی نوع N پیوندی به نام پیوند فلز – نیمه‌هادی یا پیوند MS شکل می‌گیرد. پیوند بین فلز و نیمه‌هادی نوع N، یک مانع یا لایه تخلیه به نام سد شاتکی ایجاد می‌کند.

دیود شاتکی نسبت به دیود پیوند PN سرعت سوئیچینگ بسیار بالایی دارد و نویز نامطلوب کمتری تولید می‌کند. این دو ویژگی سبب شده است که دیود شاتکی در مدارهای الکتریکی با سرعت سوئیچینگ بالا بسیار کاربردی باشد.

زمانی که ولتاژ کافی به دیود شاتکی اعمال شود، جریان در جهت مستقیم شروع به شارش می‌کند. به‌‌ همین دلیل، افت ولتاژ کمی در پایانه‌های دیود رخ می‌دهد.

افت ولتاژ یک دیود سیلیکونی بین ۰/۶ تا ۰/۷ ولت است، درحالی‌که در دیود شاتکی ۰/۲ تا ۰/۳ ولت است. افت ولتاژ برابر است با مقدار ولتاژ تلف‌شده برای روشن‌کردن یک دیود؛ بنابراین، دیود شاتکی ولتاژ کمتری برای روشن‌شدن مصرف می‌کند.

ولتاژ موردنیاز برای روشن‌کردن دیود شاتکی مانند دیود ژرمانیوم است. اما دیودهای ژرمانیوم به‌ دلیل سرعت بسیار پایین سوئیچینگشان نسبت به دیودهای شاتکی، به‌ندرت استفاده می‌شوند.

نماد دیود شاتکی

در دیود شاتکی که نماد آن به شکل زیر است، فلز به‌عنوان آند و نیمه‌هادی نوع N به‌عنوان کاتد عمل می‌کند.

پیوند فلز – نیمه‌هادی (MS)

پیوند فلز – نیمه‌هادی، نوعی پیوند بین یک فلز و یک نیمه‌هادی نوع N است و گاهی اوقات به‌عنوان پیوند MS شناخته می‌شود.

پیوند فلز – نیمه‌هادی می‌تواند یکسوکننده یا غیر یکسوکننده باشد. پیوند فلز – نیمه‌هادی غیر یکسوکننده، اتصال اهمی و پیوند فلز – نیمه‌هادی یکسوکننده، اتصال غیراهمی نامیده می‌شود.

سد شاتکی چیست؟

سد شاتکی یک لایه تخلیه است که در محل پیوند فلز و نیمه‌هادی نوع N تشکیل می‌شود. به‌ عبارت ساده‌تر، سد شاتکی سد انرژی پتانسیل تشکیل‌شده در پیوند فلز – نیمه‌هادی است. الکترون‌ها باید بر این سد انرژی پتانسیل غلبه کنند تا در دیود جریان یابند.

پیوند فلز – نیمه‌هادی یکسوکننده، سد شاتکی یکسوکننده را تشکیل می‌دهد که برای ساخت وسیله‌ای به نام دیود شاتکی به کار می‌رود. پیوند فلز – نیمه‌هادی غیر یکسوکننده نیز سد شاتکی غیر یکسوکننده را تشکیل می‌دهد.

یکی از مهم‌ترین مشخصه‌های سد شاتکی، ارتفاع سد شاتکی است که مقدار آن به ترکیب نیمه‌هادی و فلز بستگی دارد.

ارتفاع سد شاتکی اتصال اهمی (سد غیر یکسوکننده) بسیار کم است درحالی‌که ارتفاع سد شاتکی اتصال غیراهمی (سد یکسوکننده) بالاست.

در سد شاتکی غیر یکسوکننده، ارتفاع سد برای تشکیل ناحیه تخلیه به‌اندازه کافی زیاد نیست. درنتیجه، در دیود اتصال اهمی، ناحیه تخلیه ناچیز است یا وجود ندارد.

در مقابل، در سد شاتکی یکسوکننده، ارتفاع سد برای تشکیل ناحیه تخلیه به‌اندازه کافی بالا بوده و ازاین‌رو، در دیود اتصال غیراهمی، ناحیه تخلیه وجود دارد.

پیوند فلز – نیمه‌هادی غیر یکسوکننده (اتصال اهمی)، مقاومت بسیار کمی در برابر جریان الکتریکی از خود نشان می‌دهد، درحالی‌که پیوند فلز – نیمه‌هادی یکسوکننده در مقایسه با اتصال اهمی مقاومت بالایی در برابر حریان الکتریکی دارد.

سد شاتکی یکسوکننده زمانی تشکیل می‌شود که فلز در تماس با نیمه‌هادی کم‌آلاییده باشد، اما سد غیر یکسوکننده زمانی که فلز در تماس با نیمه‌هادی زیادآلاییده باشد، شکل می‌گیرد.

منحنی جریان – ولتاژ (I-V) در اتصال اهمی، خطی و در اتصال غیراهمی، غیرخطی است.

نمودار باند انرژی دیود شاتکی

نمودار باند انرژی نیمه‌هادی نوع N و فلز در شکل زیر نشان‌داده‌شده است.

سطح خلأ به‌عنوان سطح انرژی الکترون‌هایی که خارج از ماده هستند، تعریف می‌شود. تابع کار نیز برابر است با انرژی موردنیاز برای حرکت یک الکترون از سطح فرمی (E‌_F) به سطح خلأ (E₀).

تابع کار فلز و نیمه‌هادی با هم متفاوت‌اند. تابع کار فلز بزرگ‌تر از تابع کار نیمه‌هادی است؛ بنابراین، الکترون‌های نیمه‌هادی نوع N نسبت به الکترون‌های فلز، انرژی پتانسیل بالایی دارند.

سطوح انرژی فلز و نیمه‌هادی نیز متفاوت از یکدیگرند. سطح فرمی در نیمه‌هادی نوع N بالاتر از سطح فرمی فلز است.

می‌دانیم که الکترون‌ها در سطح انرژی بالاتر نسبت به الکترون‌هایی که در سطح انرژی پایین‌تر قرار دارند، دارای انرژی پتانسیل بیشتری هستند؛ بنابراین، الکترون‌های نیمه‌هادی نوع N انرژی پتانسیل بیشتری نسبت به الکترون‌های فلز دارند.

نمودار باند انرژی فلز و نیمه‌هادی نوع N پس از اتصال، به ‌شکل زیر است.

زمانی که فلز به نیمه‌هادی نوع N متصل شود، دیود شاتکی ساخته می‌شود. ولتاژ درونی (V_bi) دیود شاتکی از اختلاف تابع کار فلز و نیمه‌هادی نوع N به دست می‌آید.

دیود شاتکی چگونه کار می‌کند؟

دیود شاتکی بایاس‌نشده

هنگام اتصال فلز به نیمه‌هادی نوع N، برای برقراری حالت تعادل، الکترون‌های نوار رسانش (الکترون‌های آزاد) در نیمه‌هادی نوع N، از نیمه‌هادی نوع N به سمت فلز حرکت می‌کنند.

همان‌طور که می‌دانیم هنگامی که اتم خنثی الکترون از دست می‌دهد، به یون مثبت و هنگامی که الکترون اضافی به‌ دست می‌آورد، به یون منفی تبدیل می‌شود.

الکترون‌های نوار رسانش یا الکترون‌های آزادی که از محل پیوند عبور می‌کنند، الکترون‌های اضافی به اتم‌های فلز می‌دهند. درنتیجه، در محل پیوند اتم‌های فلز الکترون اضافی به‌ دست آورده و اتم‌های نیمه‌هادی الکترون از دست می‌دهند.

در محل پیوند، اتم‌های نیمه‌هادی با ازدست‌دادن الکترون به یون مثبت و اتم‌های فلز با به‌دست‌آوردن الکترون اضافی به یون منفی تبدیل خواهند شد. این یون‌های مثبت و منفی همان ناحیه تخلیه را تشکیل می‌دهند.

ازآنجا که فلز دریایی از الکترون‌های آزاد دارد، پهنایی که در آن این الکترون‌ها به فلز راه می‌یابند در مقایسه با پهنای درون نیمه‌هادی نوع N به مقداری جزئی باریک‌تر است؛ بنابراین، پتانسیل درونی یا ولتاژ درونی عمدتاً درون نیمه‌هادی نوع N وجود دارد. ولتاژ درونی، سدی است که توسط الکترون‌های نوار رسانش نیمه‌هادی نوع N هنگام تلاش برای راه‌یافتن به فلز دیده می‌شود.

برای غلبه بر این سد، الکترون‌های آزاد به انرژی‌ای بیشتر از ولتاژ درونی نیاز دارند. در دیود شاتکی بایاس‌نشده، تنها تعداد کمی از الکترون‌ها از نیمه‌هادی نوع N به فلز جریان می‌یابند. ولتاژ درونی، مانع جریان الکترون بیشتر از نوار رسانش نیمه‌هادی به فلز می‌شود.

انتقال الکترون‌های آزاد از نیمه‌هادی نوع N به فلز منجر به خمش باند انرژی نزدیک محل اتصال می‌شود.

دیود شاتکی بایاس مستقیم

اگر پایانه مثبت باتری به فلز و پایانه منفی آن به نیمه‌هادی نوع N متصل شود، گفته می‌شود که دیود شاتکی بایاس مستقیم شده است.

هنگام اعمال ولتاژ بایاس مستقیم به دیود شاتکی، تعداد زیادی الکترون آزاد در نیمه‌هادی نوع N و فلز تولید می‌شود. بااین‌حال، این الکترون‌های آزاد در نیمه‌هادی نوع N و فلز نمی‌توانند از محل پیوند عبور کنند مگر اینکه ولتاژ اعمال‌شده بیشتر از ۰/۲ ولت باشد.

اگر ولتاژ اعمال‌شده بیشتر از ۰/۲ ولت باشد، الکترون‌های آزاد انرژی کافی به ‌دست می‌آورند و بر ولتاژ درونی ناحیه تخلیه غلبه می‌کنند. در نتیجه، جریان الکتریکی شروع به شارش از این دیود می‌کند.

درصورتی‌که ولتاژ اعمال‌شده به طور مداوم افزایش یابد، ناحیه تخلیه بسیار نازک و درنهایت محو خواهد شد.

دیود شاتکی بایاس معکوس

اگر پایانه منفی باتری به فلز و پایانه مثبت آن به نیمه‌هادی نوع N متصل شود، دیود شاتکی بایاس معکوس می‌شود.

هنگام اعمال ولتاژ بایاس معکوس به دیود شاتکی، پهنای ناحیه تخلیه افزایش‌یافته و درنتیجه، جریان الکتریکی متوقف می‌شود. بااین‌حال، به‌ دلیل الکترون‌های برانگیخته در فلز، یک جریان نشتی کوچک خواهیم داشت.

در صورت افزایش مداوم ولتاژ بایاس معکوس، جریان الکتریکی به دلیل سد ضعیف به‌تدریج افزایش می‌یابد.

اگر ولتاژ بایاس معکوس تا حد زیادی افزایش یابد، جریان الکتریکی به طور ناگهانی افزایش خواهد یافت. این افزایش ناگهانی جریان الکتریکی باعث شکستن ناحیه تخلیه شده و ممکن است برای همیشه به دستگاه آسیب برساند.

مشخصه V-I دیود شاتکی

مشخصه V-I (ولتاژ – جریان) دیود شاتکی در شکل زیر نشان‌داده‌شده است. خط عمودی نشان‌دهنده جریان عبوری از دیود شاتکی و خط افقی نشان‌دهنده ولتاژ اعمال‌شده در این نوع دیود است.

مشخصه V-I دیود شاتکی تقریباً مشابه دیود پیوند PN است. اما دیود شاتکی در مقایسه با دیود پیوند PN افت ولتاژ مستقیم بسیار کمی دارد.

افت ولتاژ مستقیم دیود شاتکی، ۰/۲ تا ۰/۳ ولت و افت ولتاژ مستقیم دیود پیوند PN سیلیکونی ۰/۶ تا ۰/۷ ولت است.

اگر ولتاژ بایاس مستقیم بیشتر از ۰/۲ یا ۰/۳ ولت باشد، جریان الکتریکی شروع به شارش از دیود شاتکی می‌کند.

در دیود شاتکی، جریان اشباع معکوس در مقایسه با دیود سیلیکونی در ولتاژ بسیار کمی رخ می‌دهد.

تفاوت دیود شاتکی و دیود معمولی پیوند PN

تفاوت اصلی دیود شاتکی و دیود پیوند PN به شرح زیر است:

• در دیود شاتکی، الکترون‌های آزاد بیشترِ جریان الکتریکی را حمل می‌کنند. حفره‌ها نیز جریان الکتریکی ناچیزی دارند؛ بنابراین، دیود شاتکی یک ابزار تک‌قطبی است. اما در دیود پیوند PN هم الکترون‌های آزاد و هم حفره‌ها جریان الکتریکی حمل می‌کنند. ازاین‌رو، دیود معمولی پیوند PN یک ابزار دوقطبی است.
• ولتاژ شکست معکوس دیود شاتکی در مقایسه با دیود معمولی پیوند PN بسیار کم است.
• در دیود شاتکی، ناحیه تخلیه وجود ندارد یا ناچیز است، اما در دیود معمولی پیوند PN ناحیه تخلیه وجود دارد.
• ولتاژ راه‌اندازی دیود شاتکی بسیار کمتر از دیود معمولی پیوند PN است.
• در دیود شاتکی، الکترون‌ها حامل‌های اکثریت در فلز و نیمه‌هادی هستند، درحالی‌که در دیود معمولی پیوند PN، الکترون‌ها حامل‌های اکثریت در ناحیه N و حفره‌ها حامل‌های اکثریت در ناحیه P هستند.

مزایای دیود شاتکی

• ظرفیت پیوند پایین: ظرفیت یعنی توانایی ذخیره بار الکتریکی. در دیود پیوند PN، ناحیه تخلیه شامل بارهای ذخیره‌شده است، به همین دلیل، در آنجا ظرفیت وجود دارد. این ظرفیت در محل پیوند دیود است و ظرفیت پیوند نامیده می‌شود. در دیود شاتکی، بارهای ذخیره‌شده یا ناحیه تخلیه ناچیز است. درنتیجه، این نوع دیود ظرفیت بسیار پایینی دارد.
• زمان بازیابی معکوس سریع: مدت‌زمانی که طول می‌کشد تا دیود از حالت روشن به حالت خاموش سوئیچ کند، زمان بازیابی معکوس نامیده می‌شود. به‌منظور سوئیچ از حالت روشن (هادی) به حالت خاموش (غیرهادی)، بارهای ذخیره‌شده در ناحیه تخلیه قبل از اینکه دیود به حالت خاموش سوئیچ کند، باید ابتدا تخلیه یا حذف شوند.

دیود پیوند PN فوراً از حالت روشن به حالت خاموش سوئیچ نمی‌کند؛ زیرا تخلیه یا حذف بارهای ذخیره‌شده در ناحیه تخلیه مدتی زمان می‌برد. اما در دیود شاتکی ناحیه تخلیه ناچیز بوده و دیود فوراً از حالت روشن به خاموش سوئیچ می‌کند.

• چگالی جریان بالا: ناحیه تخلیه در دیود شاتکی ناچیز است؛ بنابراین، اعمال ولتاژ کم برای تولید جریان زیاد کافی است.
• افت ولتاژ مستقیم پایین یا ولتاژ راه‌اندازی پایین: ولتاژ راه‌اندازی دیود شاتکی بسیار کمتر از دیود پیوند PN است. ولتاژ راه‌اندازی دیود شاتکی ۰/۲ تا ۰/۳ ولت و دیود پیوند PN ۰/۶ تا ۰/۷ ولت است؛ بنابراین، برای تولید جریان الکتریکی در دیود شاتکی اعمال یک ولتاژ کم کافی است.
• بازدهی بالا
• عمل‌کردن در فرکانس‌های بالا
• نویز نامطلوب کمتر نسبت به دیود پیوند PN

نقص شاتکی چیست؟

• تولید جریان اشباع معکوس زیاد نسبت به دیود پیوند PN
• زمان بازیابی معکوس نسبتاً کند
• گران‌تر بودن نسبت به دیودهای سیلیکونی پیوند PN معمولی
• مستعد تخریب حرارتی در دماهای بالا
• دشوارتر بودن ساخت آن در مقایسه با سایر دیودها
• پایداری کمتر نسبت به دیودهای معمولی در محیط‌های با دمای شدید و تابش زیاد به دلیل مشخصه جریان – ولتاژ نامتقارن پیوند فلز – نیمه‌هادی

کاربردهای دیود شاتکی

دیودهای شاتکی کاربردهای گوناگونی دارند و

• به‌عنوان یکسوکننده‌های همه‌منظوره
• در کاربردهای فرکانس رادیویی (RF)
• در منابع تغذیه
• برای تشخیص سیگنال‌ها
• در مدارهای منطقی

استفاده می‌شوند.

طرز کار دیود شاتکی

اصل کار دیود‌های شاتکی بر اساس پتانسیل سد آن‌هاست که مقدار آن کمتر از ۰/۳ ولت است. افت ولتاژ مستقیم دیود شاتکی مستقل از دماست و می‌تواند به کوچکی ۰/۱۵ ولت (برای یک رابط فلز / نیمه‌هادی ایده‌آل)، در مقایسه با ۰/۶ تا ۰/۷ ولت دیودهای PN سیلیکونی و ۰/۳ ولت دیودهای PN ژرمانیوم باشد. ولتاژ راه‌اندازی دیود شاتکی معمولاً ثابت نیست؛ با افزایش جریان عبوری از دیود کاهش‌یافته و به ولتاژ معکوس اعمال‌شده به دیود بستگی دارد.

این اثر گاهی اوقات نامطلوب است؛ زیرا به این معنی است که مقاومت مستقیم دیود هنگام استفاده در فرکانس‌های بالا یا هنگام عبور جریان‌های بالا در مدارهایی که منابع دیگر افت ولتاژ مستقیم مانند مقاومت سیم‌ها و مسیرهای مدارچاپی وجود دارد، ثابت نمی‌ماند.

ازآنجا که این دیودها پیوند PN ندارند، زمان بازیابی معکوس مربوط به سایر دیودها را هنگام سوئیچ از حالت هادی به غیرهادی نشان نمی‌دهند. این ویژگی به آن‌ها اجازه می‌دهد تا خیلی سریع‌تر سوئیچ کنند و در فرکانس‌های بالاتر به کار گرفته شوند. آن‌ها هیچ بار ذخیره‌شده‌ای در ناحیه تخلیه ندارند، بنابراین نسبت به دیودهای پیوند PN که در شرایط جریان بالا دچار فرار حرارتی می‌شوند، این اتفاق برای آن‌ها کمتر می‌افتد.

مدار دیود شاتکی

به‌طورکلی، دیود شاتکی مانند یک دیود معمولی عمل می‌کند؛ اما همان‌طور که اشاره کردیم ویژگی منحصربه‌فرد این نوع دیود سرعت سوئیچینگ بالا و افت ولتاژ بسیار کم است. برای درک بهتر این موضوع، یک دیود شاتکی را در مداری وصل کرده و نحوه عملکرد آن را بررسی می‌کنیم.

در نمودار مدار بالا، دیود شاتکی به بار وصل شده است. این مدار عمدتاً برای تمایز افت‌های ولتاژ استفاده می‌شود؛ بنابراین مدار دیود شاتکی با ولتاژ ۵ ولت تغذیه می‌شود. هنگامی که جریان از طریق دیود تأمین می‌شود، تنها ۰/۳ ولت افت ولتاژ خواهد داشت و ۴/۷ ولت باقی‌مانده برای بار وصل‌شده باقی خواهد ماند؛ بنابراین، افت ولتاژ این دیود کمتر است.

نحوه اتصال دیود شاتکی

در این بخش، با نحوه اتصال این نوع دیود در کاربردهای گوناگونی مانند آشکارساز RF، مدار سوئیچینگ و مهارکننده و غیره آشنا خواهیم شد.

دیود شاتکی به‌عنوان آشکارساز RF

شکل زیر نمودار مدار یک دیود شاتکی را نشان می‌دهد که به‌عنوان آشکارساز RF به‌کاررفته است. این مدار برای آشکارسازی سیگنال‌ها در محدوده ۵۰۰ کیلوهرتز تا ۱ مگاهرتز طراحی شده است. سیگنال RF از طریق خازن C1 و مقاومت R1 در ورودی اعمال خواهد شد.

در اینجا، هنگامی که سیگنال ورودی RF (سیگنال AC) به دیود اعمال می‌شود، دیود شاتکی در طول نیم سیکل مثبت بایاس مستقیم می‌شود. این کار خازن را شارژ می‌کند. اما در طول نیم سیکل منفی، دیود بایاس معکوس شده و خروجی سیگنال، سیگنال DC با همان ولتاژ ورودی خواهد بود. اما زمانی که ولتاژ ورودی کاهش یابد، خازن از طریق مقاومت فیلتر تخلیه می‌شود.

این مدارها، مدارهای یکسوکننده ساده‌ای هستند که جریان یا ولتاژ اپ امپ فرکانس پایینی متناسب با سیگنال RF ورودی تولید می‌کنند. این مدارها اغلب برای بررسی محدوده خروجی یک تقویت‌کننده توان در فرستنده رادیویی استفاده می‌شوند، در غیر این صورت، فقط می‌توانند وجود یا عدم سیگنال RF را مشخص کنند.

دیود شاتکی به‌عنوان سوئیچ

برای استفاده از دیود شاتکی به‌عنوان سوئیچ، باید افت ولتاژ مستقیم V-F که دیود نشان می‌دهد را بدانید. این مقدار معمولاً در ورق داده مشخص می‌شود و به دما، جریان و مقدار افت ولتاژ بستگی دارد.

به‌عنوان‌مثال، اگر می‌خواهید برای روشن‌کردن LED از دیود شاتکی به‌عنوان سوئیچ در مدار استفاده کنید، زمانی که سیگنال ورودی 5V یا بیشتر است، باید افت ولتاژ مستقیم V-F LEDتان را بدانید. فرض کنید مقدار آن 2.8V-F باشد. اگر LED مستقیماً به 5V متصل شود، می‌ترکد. برای روشن‌کردن آن حداقل به 3.2V نیاز دارید (5V-2.8V=3.2V).

دیود شاتکی به‌عنوان مدار مهارکننده

دیود شاتکی می‌تواند به‌عنوان دیود مهارکننده در مدار ترانزیستور استفاده شود تا هنگام استفاده به‌عنوان سوئیچ، عملکرد را بهبود بخشد. دیود شاتکی بین پایانه‌های کلکتور و پایه ترانزیستور متصل می‌شود تا به‌عنوان مهارکننده عمل کند. برای تولید خروجی منطقی کم، ترانزیستور روشن شده و ازاین‌رو پیوند BE این ترانزیستور بایاس مستقیم می‌شود.

هنگامی که دیود بیشتر جریان را مصرف می‌کند و اجازه می‌دهد زمان خاموش‌شدن ترانزیستور تا حد زیادی کاهش یابد، سرعت مدار می‌تواند افزایش یابد. دیود شاتکی در کاربردهای گوناگونی مانند یک‌سوسازی با توان بالا و تشخیص سیگنال با توان بسیار کم به‌سادگی استفاده می‌شود.

دیود شاتکی در مدار منطقی

روش مرسوم ساخت یک گیت منطقی، استفاده از ترانزیستورها و گیت‌های منطقی است. اما این گیت‌های منطقی معایب زیادی دارند ازجمله کند بودن آن‌ها و اشغال فضای زیادی روی مادربورد. اما وقتی از دیود شاتکی استفاده می‌شود، فضای اشغالی بسیار کم و خروجی سریع‌تری خواهیم داشت. دیود شاتکی را می‌توان به‌جای اینورتر به کار برد. یعنی می‌توان از این نوع دیود برای ساخت گیت OR یا AND استفاده کرد.

همان‌طور که در گیت منطقی AND بالا نشان‌داده‌شده است، می‌توان با استفاده از دو دیود شاتکی مانند A و B یک گیت AND با دو ورودی تشکیل داد. طرز کار گیت AND به این صورت است؛ اگر هر دو ورودی، صفر منطقی باشند، پس خروجی منطقی خواهد بود و اگر دو ورودی ۱ منطقی باشند، خروجی ۱ خواهد بود. برای تشکیل یک گیت AND، دیود شاتکی در بایاس معکوس متصل می‌شود، بنابراین، وقتی که به هر دو گیت ۵ ولت اعمال شود، بایاس معکوس شده و هدایت صورت نمی‌گیرد و خروجی بالاست. اگر هر یک از ورودی‌ها کم باشد، آن دیود هدایت می‌کند و درنتیجه خروجی کم است.

در مدار گیت منطقی OR بالا، برای تشکیل یک گیت منطقی OR با دو ورودی می‌توان از دو دیود شاتکی استفاده کرد. طرز کار گیت OR این‌گونه است؛ اگر هر یک از ورودی‌ها مانند A و B بالا باشد، خروجی بالا خواهد بود. اگر هر دو ورودی کم باشد، خروجی کم خواهد بود. درمورد گیت OR، دیود شاتکی در وضعیت بایاس مستقیم متصل می‌شود، بنابراین، اگر هر یک از ورودی‌ها بالا باشد، دیود هدایت می‌کند و خروجی بالا خواهد بود.

منابع: Physics and Radio-Electronics و WatElectronics