Los diodos rectificadores de estado sólido son componentes esenciales para la electrónica, disponibles en diversas versiones y con diferentes materiales base, como silicio, germanio, etc. Con el tiempo, el descubrimiento de nuevas tecnologías ha dado lugar a diodos con características especiales que encuentran aplicaciones específicas, como los diodos Schottky. Descubra qué son los diodos Schottky y dónde se utilizan en este artículo.
Nota: Artículo publicado en Electrónica Total 102 de 2004 - ART5414
Los diodos Schottky no son componentes nuevos. Se utilizan desde hace más de 25 años, principalmente en la industria de suministro de energía.
Pero ¿qué hace que estos diodos sean diferentes de los demás?
Al analizar la curva característica de los diodos comunes, observamos que para que comiencen a conducir, se debe alcanzar una tensión mínima. Esta tensión es necesaria para romper la barrera de potencial que se forma en la juntura del diodo.
Para tipos comunes, como los diodos de silicio, esta barrera requiere un tensión de alrededor de 0,7 V, como se ilustra en la figura 1.
También observamos que los diodos comunes, como los diodos de silicio utilizados en fuentes de energía, son dispositivos lentos que necesitan cierto tiempo para comenzar a conducir y más tiempo para recuperarse del estado de conducción cuando se invierte la polaridad de tensión aplicada.
Este tiempo de recuperación inversa o "reverse recovery" es especialmente importante en muchas aplicaciones. Lo que sucede es que cuando invertimos la polarización de un diodo, de modo que pasa de conductor a no conductor, durante el intervalo de proceso el diodo no bloquea la corriente y continúa conduciendo incluso después de que la tensión se haya invertido, véa la figura 2.
Aunque el intervalo de tiempo en el que esto ocurre es muy corto, existen aplicaciones sensibles, especialmente aquellas en las que el diodo necesita conmutar rápidamente, donde esto no es aceptable. Estas características indeseables de los diodos convencionales se compensan en gran medida con los diodos Schottky.
EL DIODO SCHOTTKY
En primer lugar, los diodos Schottky comienzan a conducir a una tensión extremadamente baja, mucho menor que el de los diodos de silicio convencionales utilizados en rectificación. Además, la corriente de escape que fluye a través de un diodo Schottky en polarización inversa es menor que la de los diodos de silicio (vea la figura 3).
El tiempo de conmutación, por otro lado, es extremadamente bajo, del orden de menos de 100 picos segundos, lo que permite su utilización en circuitos de muy alta frecuencia.
Para el tiempo de recuperación inversa también tenemos excelentes características de estos diodos. Además de que los tiempos son muy cortos, la recuperación es suave, lo que garantiza un «overshoot» inverso muy pequeño cuando conmutan del estado de conducción total a la no conducción.
En la práctica, esto tiene algunos beneficios importantes, como eliminar la necesidad de utilizar filtros “snubbers” en los circuitos para evitar la aparición de altas tensiones en los dispositivos conmutadores debido a la velocidad de conmutación.
EN LA PRÁCTICA
El primer problema que encuentra el proyectista que pretende utilizar diodos Schottky es que los tipos comunes rara vez tienen tensiones inversas superiores a 100 V (Vrrm).
El problema es que, cuando los diodos Schottky se fabrican con tensiones inversas más altas, la tensión directa requerida para la conducción también aumenta y entonces sus propiedades de conducción se aproximan a las de los diodos comunes, por lo tanto no hay ninguna ventaja en utilizarlos.
Las propiedades de los diodos Schottky están determinadas por la altura de la barrera de energía del material depositado sobre el silicio durante el proceso de fabricación. Un metal con una barrera de energía más baja minimiza la tensión directa, pero también limita su capacidad para operar a altas temperaturas. Además, se producen corrientes de escape más altas. Por el contrario, una barrera más alta minimiza la temperatura y los escapes, pero aumenta la tensión directa necesaria para la conducción.
Por lo tanto, dependiendo de la aplicación, los fabricantes deben jugar con estas características para obtener un diodo que tenga las características deseadas.
La figura 4 muestra un ejemplo de la estructura adoptada por Microsemi para fabricar un diodo Schottky. Esta estructura presenta un anillo que rodea la región pn, que funciona como supresor para absorber la energía inversa. En cualquier caso, los diodos Schottky se utilizan en una amplia variedad de circuitos, especialmente en aquellos que requieren rectificación de tensión de alta eficiencia y bajas pérdidas a altas frecuencias.
