Los diodos Schottky no son componentes nuevos. Ya están en uso desde hace más de 30 años, principalmente en la industria de fuentes de alimentación.
Cuando analizamos la curva característica de los diodos comunes, vemos que para que empiecen a conducir es necesario que una tensión mínima sea alcanzada. Esta tensión es necesaria para romper la barrera de potencial que se manifiesta en la unión del diodo.
Para los tipos comunes como los diodos de silicio, esta barrera requiere una tensión del orden de 0,7 V, como muestra la figura 1.
También observamos que los diodos comunes, como los de silicio usados en fuentes, son dispositivos lentos necesitando de algún tiempo para empezar a conducir y más, tiempo para recuperarse del estado de conducción cuando la polaridad de la tensión aplicada se invierte.
Este tiempo de recuperación inversa o "reverse recovery" es especialmente importante en muchas aplicaciones.
Lo que ocurre es que, al invertir la polarización de un diodo, para que pase del estado de conducción para no conducción, en el intervalo del proceso el diodo no bloquea la corriente y conduce aún cuando la tensión ya se ha invertido, como muestra la figura 2.
Si bien el intervalo de tiempo en que esto ocurre es muy pequeño, existen aplicaciones sensibles, principalmente aquellas en que el diodo necesita conmutar rápidamente, en que eso no es admitido.
Estas características indeseables en los diodos comunes se superan en gran medida por los diodos Schottky.
Los diodos Schottky comienzan a conducir con una tensión extremadamente baja, mucho menor que los de los diodos de silicio comunes usados en la rectificación.
Además, la corriente de fuga que circula por un diodo Schottky, cuando se polariza en sentido inverso, es menor que la que encontramos en los diodos de silicio, como se muestra en la figura 3.
El tiempo de conmutación es extremadamente bajo, del orden de menos de 100 picossegundos lo que permite su uso en circuitos de frecuencias muy altas.
Para el tiempo de recuperación inversa también tenemos excelentes características de estos diodos. Además de los tiempos son muy cortos, la recuperación es suave, lo que garantiza un "overshoot" reverso muy pequeño cuando se conmutan del estado de plena conducción para no conducción.
En la práctica esto tiene algunos beneficios importantes, como la no necesidad de usar filtros "snubbers" en los circuitos para evitar la aparición de altas tensiones en los dispositivos conmutadores debido a la velocidad de conmutación.
Un primer problema que el proyectista que pretende usar diodos Schottky encuentra es que los tipos comunes raramente tienen tensiones reversas que superan los 100 V. (Vrrm).
Lo que ocurre es que cuando se fabrican diodos Schortky con mayores tensiones reversas, también aumenta la tensión directa necesaria a la conducción y allí sus propiedades de conducción se aproximan a las de los diodos comunes, no habiendo por lo tanto ventaja en usarlos.
Las propiedades de los diodos Schottky se determinan por la altura de la barrera de energía del material depositado en el silicio en el proceso de fabricación.
Un metal con una barrera de energía más baja minimiza la tensión directa, pero también restringe la capacidad de operación a altas temperaturas. Además, pasan a ocurrir corrientes de fuga mayores.
Por otro lado, una barrera mayor minimiza la temperatura y las fugas, pero aumenta la tensión directa necesaria para la conducción. Así, dependiendo de la aplicación, los fabricantes deben jugar con estas características para obtener un diodo que tenga las características deseadas.
De cualquier forma, podemos encontrar una amplia variedad de circuitos, principalmente que exigen la rectificación con alto rendimiento y bajas pérdidas de tensiones con frecuencias elevadas, que hacen uso de los diodos Schottky.
Temas abordados:
Recuperación inversa (158)
Ver también:
Diodos semiconductores (63)
Fuentes de alimentación (152)
Juntas (64)
Barrera de potencial (159)