ترانزستور شوتكي

ترانزستور شوتكي هو عبارة عن مزيج من ترانزستور وثنائي شوتكي يمنع الترانزستور من التشبع عن طريق تحويل تيار الإدخال الزائد. ويُسمى أيضاً ترانزستور شوتكي المثبت .

تستخدم دوائر منطق الترانزستور-الترانزستور القياسية (TTL) الترانزستورات كمفاتيح مشبعة . يعمل الترانزستور المشبع بكامل طاقته، مما يعني أن لديه تيار قاعدة أكبر بكثير مما يحتاجه لتيار المجمع الذي يسحبه. يؤدي تيار القاعدة الزائد إلى تراكم شحنة في قاعدة الترانزستور. تسبب هذه الشحنة المتراكمة مشاكل عند الحاجة إلى إيقاف الترانزستور: فبينما تكون الشحنة موجودة، يكون الترانزستور في حالة تشغيل؛ ويجب إزالة كل الشحنة قبل أن ينطفئ الترانزستور. تستغرق إزالة الشحنة وقتًا (يُسمى زمن التخزين)، لذا فإن نتيجة التشبع هي تأخير بين إشارة الإيقاف المطبقة على القاعدة وتغير الجهد عند المجمع. يمثل زمن التخزين جزءًا كبيرًا من زمن التأخير في عائلة منطق TTL الأصلية .

يمكن التخلص من زمن التخزين وتقليل زمن التأخير عن طريق منع ترانزستورات التبديل من التشبع. تعمل ترانزستورات شوتكي على منع التشبع وشحنة القاعدة المخزنة. ^{[ 1 ]} يضع ترانزستور شوتكي ثنائي شوتكي بين قاعدة الترانزستور ومجمعه. عندما يقترب الترانزستور من التشبع، يقوم ثنائي شوتكي بتوصيل التيار وتحويل أي جهد زائد من القاعدة إلى المجمع. (تُستخدم تقنية تجنب التشبع هذه في مشبك بيكر عام 1956 ). الترانزستورات الناتجة، التي لا تتشبع، هي ترانزستورات شوتكي. تستخدم عائلات منطق TTL من نوع شوتكي (مثل S وLS) ترانزستورات شوتكي في المواضع الحساسة.

عند الانحياز الأمامي، يكون انخفاض الجهد في ثنائي شوتكي 0.25  فولت، وهو أقل بكثير من انخفاض الجهد في ثنائي السيليكون القياسي 0.6  فولت. في ترانزستور السيليكون القياسي المشبع، يكون الجهد بين القاعدة والمجمع 0.6  فولت. أما في ترانزستور شوتكي، فيقوم ثنائي شوتكي بتحويل التيار من القاعدة إلى المجمع قبل أن يدخل الترانزستور في حالة التشبع.

يمر تيار الدخل الذي يُشغّل قاعدة الترانزستور بمسارين: أحدهما إلى القاعدة والآخر عبر ثنائي شوتكي إلى المُجمّع. عند توصيل الترانزستور، يكون  فرق الجهد بين القاعدة والباعث حوالي 0.6 فولت. عادةً، يكون جهد المُجمّع أعلى من جهد القاعدة، ويكون ثنائي شوتكي منحازًا عكسيًا. عند زيادة تيار الدخل، ينخفض ​​جهد المُجمّع عن جهد القاعدة، ويبدأ ثنائي شوتكي بالتوصيل، مُحوّلًا جزءًا من تيار القاعدة إلى المُجمّع. صُمّم الترانزستور بحيث يكون جهد تشبّع المُجمّع ( VCE _(sat) ) أقل من جهد القاعدة-الباعث (VBE ₎ (حوالي 0.6  فولت) مطروحًا منه انخفاض الجهد الأمامي لثنائي شوتكي (حوالي 0.2  فولت). بالتالي، يُحوّل تيار الدخل الزائد بعيدًا عن القاعدة، ولا يصل الترانزستور إلى حالة التشبّع أبدًا.

في عام ١٩٥٦، وصف ريتشارد بيكر بعض دوائر تثبيت الجهد باستخدام ثنائيات منفصلة لمنع تشبع الترانزستورات. ^{[ ٢ ]} تُعرف هذه الدوائر الآن باسم دوائر تثبيت بيكر . استخدمت إحدى هذه الدوائر ثنائي جرمانيوم واحد لتثبيت جهد ترانزستور سيليكون في تكوين دائرة مماثل لتكوين ترانزستور شوتكي. ^{[ ٢ ] : ١١، ٣٠.} اعتمدت الدائرة على انخفاض جهد الانحياز الأمامي لثنائي الجرمانيوم مقارنةً بثنائي السيليكون.

في عام 1964، سجّل جيمس ر. بيارد براءة اختراع لترانزستور شوتكي. ^{[ 3 ]} في براءة اختراعه، منع ثنائي شوتكي الترانزستور من التشبع عن طريق تقليل الانحياز الأمامي على وصلة قاعدة-مجمع الترانزستور، مما قلل حقن حاملات الشحنة الأقلية إلى مستوى ضئيل. كما أمكن دمج الثنائي على نفس الشريحة، وكان يتميز بتصميم مضغوط، ولا يحتوي على تخزين لشحنة حاملات الشحنة الأقلية، وكان أسرع من ثنائي الوصلة التقليدي. وأظهرت براءة اختراعه أيضًا كيفية استخدام ترانزستور شوتكي في دوائر DTL وتحسين سرعة التبديل لتصميمات المنطق المشبع، مثل Schottky-TTL، بتكلفة منخفضة.

في عام 1971، قدمت شركة تكساس إنسترومنتس عائلة الدوائر المنطقية 74S TTL المزودة بثنائيات شوتكي. وفي وقت لاحق، تم تضمينها في عائلات الدوائر المنطقية 74LS و74AS و74ALS و74F TTL أيضًا.

• حاجز شوتكي

• ثنائي شوتكي الحاجز يضاعف سرعة ذاكرة ومنطق TTL - computerhistory.org