Comprensión De Las Características Y Especificaciones Del Diodo De Schottky

Aunque el diodo de Schottky comparte muchas de sus características con las formas más tradicionales de diodo, todavía tiene algunas diferencias significativas. Comprender las especificaciones y parámetros del diodo de Schottky ayuda a utilizarlos de la manera más efectiva en cualquier circuito en el que puedan ser utilizados.

Comprensión De Las Características Y Especificaciones Del Diodo De Schottky

Características básicas del diodo de Schottky

El diodo de Schottky es un dispositivo portador mayoritario, es decir, electrones en material tipo N.

Esto le da una ventaja significativa en términos de velocidad porque no depende de los agujeros o de la recombinación de los electrones cuando entran en el tipo de región opuesta como en el caso de un diodo convencional.

Además, al hacer los dispositivos pequeños se pueden reducir las constantes de tiempo normales de tipo RC, haciendo que estos diodos sean un orden de magnitud más rápidos que los diodos PN convencionales.

Este factor es la razón principal por la que son tan populares en las aplicaciones de radiofrecuencia, así como en muchas otras aplicaciones de energía en las que la velocidad de conmutación es importante, por ejemplo, en las fuentes de alimentación conmutadas.

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El diodo de Schottky también tiene una densidad de corriente mucho mayor que una unión PN ordinaria. Esto significa que las caídas de voltaje hacia adelante son mucho menores. Esto hace que el diodo sea ideal para su uso en aplicaciones de rectificación de energía.

El principal inconveniente del diodo de Schottky es el nivel de su ruptura inversa, que es mucho más bajo que el de un diodo PN.

Otra desventaja es el nivel de corriente inversa que es relativamente alto. Para muchos usos esto puede no ser un problema, pero es un factor que vale la pena observar cuando se utiliza en aplicaciones más exigentes.

La característica general de I-V se muestra a continuación. Se puede ver que el diodo Schottky tiene la típica característica de un diodo semiconductor delantero, pero con un voltaje de encendido mucho más bajo.

A altos niveles de corriente se nivela y está limitado por la resistencia en serie o el nivel máximo de inyección de corriente. En la dirección inversa la avería se produce por encima de un cierto nivel. El mecanismo es similar al de la ruptura por ionización de impacto en una unión PN.

Característica del diodo de Schottky I-V

La característica I-V es generalmente la que se muestra a continuación. En la dirección hacia adelante la corriente aumenta exponencialmente, teniendo un voltaje de rodilla o de encendido de alrededor de 0,2 V. En la dirección inversa, hay un mayor nivel de corriente inversa que el experimentado usando un diodo de unión PN más convencional.

Además, el voltaje de ruptura inversa es también típicamente más bajo que el de un diodo de unión PN de silicio equivalente.

Característica del diodo de Schottky I-V

El uso de un anillo de protección incluido en la estructura de algunos diodos de Schottky mejora su rendimiento en ambas direcciones, hacia delante y hacia atrás.

La principal ventaja de incorporar un anillo de guarda en la estructura es mejorar la característica de ruptura inversa. Hay alrededor de una diferencia de 4 : 1 en el voltaje de ruptura entre los dos.

Algunos pequeños diodos de señal sin anillo de guarda pueden tener una ruptura inversa de sólo 5 a 10 V. Aunque esto puede ser aceptable para algunas aplicaciones de baja señal, no es ideal para la mayoría de las situaciones.

Especificaciones y parámetros clave de los diodos Schottky

Hay varias especificaciones clave de los diodos de Schottky que deben ser entendidas cuando se usan estos diodos – son bastante diferentes de las de un diodo de unión PN normal.

  • Caída de voltaje hacia adelante: En vista de la baja caída de voltaje a través del diodo, este es un parámetro que es de particular preocupación. Como se puede ver en la característica I-V del diodo de Schottky, el voltaje a través del diodo varía según la corriente que se transporta. En consecuencia, cualquier especificación dada proporciona la caída de voltaje hacia adelante para una corriente dada. Típicamente, se supone que el voltaje de encendido es de alrededor de 0,2 V.
  • Rompimiento en sentido inverso: Los diodos Schottky no tienen un alto voltaje de ruptura. Las cifras relacionadas con esto incluyen el máximo pico de tensión inversa, el máximo voltaje de bloqueo de CC y otros nombres de parámetros similares. Si se superan estas cifras, entonces existe la posibilidad de que el diodo entre en ruptura inversa. Hay que tener en cuenta que el valor RMS para cualquier voltaje será 1/√2 veces el valor constante.
    El límite superior para la descomposición inversa no es alto en comparación con los diodos de unión PN normales. Las cifras máximas, incluso para los diodos rectificadores sólo alcanzan alrededor de 100 V. Los rectificadores de diodo Schottky rara vez superan este valor porque los dispositivos que funcionarían por encima de este valor, incluso en cantidades moderadas, exhibirían voltajes hacia adelante iguales o mayores que los rectificadores de unión PN equivalentes.
  • Capacidad: El parámetro de capacitancia es de gran importancia para las aplicaciones de RF de pequeñas señales. Normalmente las áreas de unión de los diodos de Schottky son pequeñas y por lo tanto la capacitancia es pequeña. Los valores típicos de unos pocos picofaradios son normales. Como la capacitancia depende de cualquier área de agotamiento, etc., la capacitancia debe especificarse a un voltaje determinado.

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  • Medio tiempo de recuperación: Este parámetro es importante cuando se utiliza un diodo en una aplicación de conmutación. Es el tiempo que tarda el diodo en pasar de su estado de conducción hacia adelante o “ON” al estado de “OFF” inverso. La carga que fluye dentro de este tiempo se denomina “carga de recuperación inversa”. El tiempo para este parámetro para un diodo de Schottky se mide normalmente en nanosegundos, ns. Algunos muestran tiempos de 100 ps.
    De hecho, el poco tiempo de recuperación que se requiere surge principalmente de la capacidad más que de la recombinación mayoritaria de la portadora. Como resultado, hay muy poco exceso de corriente inversa cuando se pasa del estado de conducción hacia adelante al estado de bloqueo hacia atrás.
  • Corriente de fuga inversa: El parámetro de fuga inversa puede ser un problema con los diodos de Schottky. Se ha descubierto que el aumento de la temperatura aumenta significativamente el parámetro de la corriente de fuga inversa. Típicamente, por cada 25C de aumento en la temperatura de la unión de los diodos hay un aumento de la corriente inversa de un orden de magnitud para el mismo nivel de sesgo inverso.
  • Temperatura de trabajo: La máxima temperatura de trabajo de la unión, Tj está normalmente limitada a entre 125 y 175C. Esta es menor que la que se puede utilizar con los diodos de silicio ordinarios. Hay que tener cuidado de que el calentamiento de los diodos de potencia no permita que se supere esta cifra.

Resumen de las características de los diodos de Schottky

El diodo Schottky se utiliza en muchas aplicaciones como resultado de sus características que difieren apreciablemente de varios aspectos del diodo de unión PN estándar más ampliamente utilizado.

COMPARACIÓN DE DIODO SCHOTTKY / DIODO PN
CARACTERÍSTICAS SCHOTTKY DIODO DIODO DE UNIÓN PN
Mecanismo de corriente de avance Transporte de transporte mayoritario. Debido a las corrientes de difusión, es decir, el transporte de los portadores minoritarios.
Corriente inversa Los resultados de los portadores de la mayoría que superan la barrera. Esto es menos dependiente de la temperatura que para la unión PN estándar. Los resultados de los portadores minoritarios se difunden a través de la capa de agotamiento. Tiene una fuerte dependencia de la temperatura.
Enciende el voltaje Pequeño – alrededor de 0,2 V. Comparativamente grande – alrededor de 0,7 V.
Velocidad de cambio Rápido – como resultado del uso de portadores mayoritarios porque no se requiere recombinación. Limitado por el tiempo de recombinación de los portadores minoritarios inyectados.

Ejemplo de especificaciones de la hoja de datos del diodo Schottky

Para dar una idea de las características que cabe esperar de los diodos de Schottky, a continuación se ofrecen un par de ejemplos reales. Estos resumen las principales especificaciones de las hojas de datos para dar una idea de su rendimiento.

1N5828 Diodo rectificador de potencia de barrera Schottky

Este diodo se describe como un diodo de Schottky, tipo stud, es decir, para la rectificación de la potencia. Da una indicación de cómo funciona un diodo de Schottky de potencia.

CARACTERÍSTICAS Y ESPECIFICACIONES DEL TÍPICO DIODO SHOTTKY 1N5258
CARACTERÍSTICAS VALOR TÍPICO UNIDAD DETALLES
Máximo pico recurrente de voltaje inverso 40 V
Máximo voltaje de bloqueo de CC 40 V
Corriente media de avance, IF (AV) 15 A T = 100°C
Pico de corriente de avance, IFSM 500 A
Máximo voltaje de avance instantáneo, VF 0.5 V At IFM = 15A and Tj = 25°C
Máxima corriente inversa instantánea con voltaje de bloqueo nominal, IR 10

250

mA Tj= 25°C

Tj = 125°C

1N5711 Diodo de conmutación de barrera Schottky

Este diodo se describe como un diodo de conmutación ultrarrápido con una alta descomposición inversa, un bajo voltaje de caída hacia adelante y un anillo protector para la protección de las uniones.

CARACTERÍSTICAS / ESPECIFICACIONES TÍPICAS DE 1N5711
caracteristicas VALOR TÍPICO unidad detalles
Máximo voltaje de bloqueo de CC, Vr 70 V
Máxima corriente continua hacia adelante, Ifm 15 mA
Voltaje de avería inversa, V(BR)R 70 V a una corriente inversa de 10µA
Corriente de fuga inversa, IR 200 µA At VR=50V
Caída de voltaje, VF 0.41

1.00

V en IF = 1.0 mA

 

IF=15mA

Capacidad de unión, Cj 2.0 pF VR = 0V, f=1MHz
Invertir el tiempo de recuperación, trr 1 nS

Aunque en los ejemplos que se presentan aquí se da una característica de tensión inversa de 40 V que es bastante típica, el máximo que se puede obtener normalmente es de alrededor de 100 V.

Cabe señalar que aunque estas cifras se dan como ejemplos de las cifras que pueden esperarse para los diodos Schottky típicos, las cifras incluso para un número de dispositivo determinado también variarán ligeramente entre los diferentes fabricantes.

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