Son diodos que cambian de estado de conducción a estado de no conducción rápidamente, sin un período corto cuando los diodos comunes conducen en ambos sentidos.
Las fuentes de alimentación comunes, conectadas directamente a la red eléctrica de 60 Hz (*) en nuestro país e incluso las que operan en frecuencias un poco más altas, como el uso industrial de 400 Hz, no necesitan componentes rápidos.
Así, la rectificación de las tensiones de entrada se puede realizar, sin problemas, por los diodos comunes del silicio.
Sin embargo, las características de estos diodos no se adaptan a fuentes conmutadas que operan con señales de frecuencias mucho más altas, el orden de decenas de kHz e incluso superior a 1 MHz.
Los diodos rectificadores comunes no responden a estas frecuencias como se esperaba, No son capaces de rectificar de manera eficiente las corrientes alternas que están por encima de unos pocos kHz, ya que tienen una función de rectificación lenta.
Para estas fuentes es necesario utilizar diodos que acompañen las rápidas variaciones de las señales que deben rectificarse, es decir, diodos de recuperación rápida o ultra rápida (fast recovery diodes o ultra-fast recovery diodes).
La Recuperación de un Diodo
Un diodo, como cualquier otro componente electrónico, necesita un cierto tiempo para pasar de su estado de conducción a no conducción.
Para un rectificador con diodo común, lo que ocurre es que, a partir del estado de conducción completa, cuando la tensión se invierte en el próximo semiciclo y debe moverse a la condición de no-conducción, esto no sucede inmediatamente, como se muestra en el gráfico de la figura 1.
Cuando la tensión aplicada reduce, pasando a través del punto cero, hasta que alcanza su máximo en revés, el diodo no deja de conducir inmediatamente.
Todavía sigue en plena conducción en marcha atrás durante algún tiempo, que eso es lo que necesita para "recuperarse" de la transición que se produce.
En este intervalo, que puede llegar a más de 1 milisegundo, para un diodo común, el diodo se compone como un dispositivo de baja resistencia, conduciendo intensamente a la corriente.
En otras palabras, durante este intervalo, el dispositivo deja de comportarse como un diodo, conduciendo la corriente también en reversa.
Después de la recuperación, que toma un cierto tiempo que depende del dispositivo, el diodo se recupera y su resistencia en la dirección contraria aumenta, no hay más la circulación de cualquier corriente en la dirección inversa.
En una aplicación de baja frecuencia, Por ejemplo, al rectificar la corriente alterna de la red eléctrica, el tiempo de recuperación es insignificante en relación con el tiempo total del ciclo, como se muestra en la figura 2.
En estas condiciones, la energía disipada en la conducción reversa e incluso la corriente de circulación pequeña no afecta perceptiblemente al funcionamiento del circuito.
Sin embargo, por encima de una cierta frecuencia este tiempo de recuperación se vuelve importante y puede incluso exceder el tiempo del ciclo de la señal en reversa, lo que significa que "no hay tiempo" para que el diodo deje de conducir, y con esto la corriente no se rectifica, como se muestra en la figura 3.
Para aplicaciones donde la corriente que debe rectificarse tiene frecuencia alta se necesitan diodos que se "recuperan" rápidamente del estado de conducción a no conducción en el menor tiempo posible.
La industria alinea como diodos de recuperación rápida o diodos ultra rápidos (fast recovery) aquellos que pueden tener recuperación inversa menores que 500 ns.
Este valor es 1/10 del tiempo típico que encontramos en un rectificador de silicio común.
Son clasificados comunes ultra-rápidos, diodos que poseen tiempos de recuperación en el rango de 0.75 a 5 ns, para los tipos de pequeñas señales (10 a 100 V, como se muestra en la figura 4.
Se clasifican como ultra también los rectificadores de 50 a 800 V que tienen tiempo de recuperación de 15 a 60 ns.
También hay diodos disponibles para tensiones superiores a 1000 V que se consideran rápidos ya que tienen tiempos de recuperación del orden de 100 ns.
Los estándares internacionales de JEDEC e IEC también definen la forma en que se produce la recuperación inversa de un diodo.
En la figura 5 Se muestran las curvas típicas y los modos de recuperación de los diodos.
Tenga en cuenta que en el diodo de recuperación suave (soft) la mayor resistencia reversa y, así, la reducción de la corriente que ocurre en este intervalo ocurre de una manera suave.
Lo mismo no ocurre en un diodo de recuperación abrupto, donde además de la rápida subida de la resistencia en reversa, no se estabiliza inmediatamente ocurriendo una oscilación amortiguada que dura un determinado intervalo de tiempo.
Estas características requieren un cuidado especial con el circuito que se alimenta, ya que puede ser sensible al fenómeno, la inestabilidad ocurre e incluso malfuncionamientos.
En la industria se define el factor de suavidad de la recuperación o "Recovery Softness Factor".
Si este factor es demasiado alto en la recuperación inversa, también pueden ocurrir problemas. Un diodo rectificador que tiene un factor de recuperación suave muy grande puede generar calor.
Por otra parte, para evitar los problemas de una recuperación abrupta, los circuitos snubbers pueden ser necesarios.
Snubber
Los snubbers son circuitos amortiguadores, formados por un resistor y un capacitores en serie (generalmente 100 nF x 330 ohm con en el SCRS o triacs conectados en la red eléctrica) cuyo propósito es amortiguar los transitorios de alto tensión que ocurren en la conmutación de una carga. Estos transitorios pueden causar interferencia y forzar el dispositivo de conmutación, llegando a causar su quema. Snubbers también se utilizan para proteger los contactos del relé absorbiendo la energía generada por la conmutación de cargas inductivas.
