¿Qué es un diodo Schottky?

Los diodos semiconductores ordinarios son una unión de material semiconductor N y P. Resulta que puedes hacer un diodo a partir de la mitad de una unión semiconductora.

Los diodos Schottky son una unión con un lado de un semiconductor P o N, pero el otro lado simplemente de metal. El resultado sigue funcionando como un diodo, pero tiene las siguientes diferencias en relación con el diseño del circuito:

1. La caída hacia adelante es aproximadamente la mitad. Esto es muy útil en aplicaciones de alta corriente ya que el diodo disipará menos energía. También ayuda con la eficiencia en la conmutación de aplicaciones de alimentación.

2. La fuga inversa es significativamente mayor, especialmente a altas temperaturas. Esto es algo que hay que tener en cuenta y diseñar en consecuencia. Eche un vistazo a la hoja de datos de un diodo Schottky ordinario, como 1N5818. Es posible que se sorprenda de cuánto puede filtrarse hacia atrás, especialmente a altas temperaturas.

3. El tiempo de recuperación inverso es mucho más rápido, esencialmente instantáneo para la mayoría de las aplicaciones. Esto es muy útil para cambiar las fuentes de alimentación que funcionan en modo continuo. En ese caso, hay corriente directa a través del diodo cuando se enciende el interruptor, lo que invierte la polarización del diodo. Los diodos de silicio pueden ser un problema en esta aplicación debido a que durante los primeros 10 o 100 segundos de ns, el diodo sigue en cortocircuito debido a que el diodo sigue conduciendo aunque esté polarizado en sentido inverso. Esto conduce a la ineficiencia y mucho estrés tanto en el interruptor como en el diodo.

4. Los diodos Schottky no están disponibles con voltajes tan altos como los diodos de silicio. Por encima de unos 100 V se hacen difíciles de encontrar o caros cuando lo haces.

EstossoncomodiodosperosoloconunmetalyunmaterialdopadoconNenlugardeunauniónP-N.

Sonmuyútilesparacircuitosdecomputadoradealtavelocidad,conmutaciónrápida.Comúnmenteutilizadoparadiseñarrectificadores

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El tipo más común de diodos (diodos empalme PN ) dopados con un voltaje mínimo Caída, para superar el potencial de unión, es decir, pozo de energía, para la conducción de portadores. Para el silicio esto es aproximadamente 0,6-0,65 voltios, y depende de la temperatura.

Para ciertas aplicaciones, esa caída de diodo de ~ 0.65 voltios es inaceptable. Las razones incluyen:

• La energía desperdiciada en el diodo es una función de la corriente que lo atraviesa y la tensión de la unión a esa corriente, es decir, P = V x I . Por lo tanto, el calor generado es proporcional a este voltaje.
• Uno de los factores ( no el único ) de la velocidad de conmutación del diodo es la barrera de voltaje que se debe superar para que se produzca la conducción. Por lo tanto, reducir este voltaje sería una forma de acelerar el rendimiento de la conmutación de diodos.

Entonces, lógicamente, una respuesta simple debería ser usar algún otro semiconductor en lugar de Si ... y esto funciona con algunas limitaciones: una alternativa para aplicaciones de bajo voltaje ha sido tradicionalmente el diodo de unión pn de germanio: su potencial de unión es aproximadamente 0.15 voltios, mucho más pequeño que el ~ 0.65 voltios arriba. Sin embargo, los diodos Ge están desapareciendo en gran medida del uso debido a problemas con los diodos de silicio: por ejemplo, alta corriente de fuga inversa, baja capacidad de corriente directa, baja tensión de bloqueo inversa y estabilidad térmica patética.

El Schottky Diode se encuentra en algún lugar entre los diodos Si y Ge en los parámetros, pero es significativamente diferente en la forma en que opera: La función de rectificación se produce entre un semiconductor dopado, casi siempre de tipo n, y un metal que forma una " Schottky Barrier " en el semiconductor. Tenga en cuenta que el tipo de dopante complementario (p < - > n según sea el caso) está ausente en los diodos de Schottky.

El voltaje del pozo de energía en el caso de la barrera de metal-semiconductor depende de qué combinación de semiconductor y metal se usa para formar el diodo, y es típicamente mucho más bajo que el de un diodo de unión pn (la mitad del voltaje, como se señala) por Olin en su respuesta).

La otra gran ventaja es que el tiempo de recuperación inverso de una barrera Schottky es prácticamente infinitesimal, en comparación con el diodo de unión p-n relativamente lento. Ese es el secreto de las aplicaciones de alta velocidad de conmutación / rectificación.

La desventaja de los diodos Schottky es que la corriente de fuga inversa está vinculada al voltaje de barrera alcanzado, y aumenta drásticamente con la disminución de este potencial de unión. Por lo tanto, aunque son posibles potenciales de unión muy bajos, para fines de rectificación un voltaje demasiado bajo no es algo bueno.

Ahora, volviendo a las preguntas:

• Los diodos Schottky se utilizan en circuitos en los que es esencial un bajo potencial de unión, y la fuga inversa no es un factor decisivo
Los diodos
• de señal pequeña alta velocidad de conmutación y potencia Schottky tienen sus usos en el diseño electrónico: es decir, tanto para aplicaciones de bajo voltaje donde es importante una baja caída de diodo como una rápida recuperación , y para aplicaciones de alta corriente donde la baja caída de diodo produce menos energía desperdiciada como calor. p.ej. mi diodo Schottky de potencia favorito, el Vishay 95sq015 , tiene un voltaje directo de solo 0.25 voltios a una corriente de 9 amperios!
• Una aplicación clave relativamente reciente de Schottky Diodes es la conmutación a alta temperatura, donde los diodos Silicon Carbide Schottky , p. ej. 1N8032 , proporciona voltajes de bloqueo inverso muy altos (típicos > 600 V), no inverso carga de recuperación, y operación nominal de hasta 200 a 250 ^o C. Mientras que la ventaja de la baja tensión directa se pierde en estos diodos, la velocidad de conmutación debido a la recuperación inversa cero, junto con el funcionamiento a temperaturas increíblemente altas, hace que este tipo de Schottky tenga un valor inigualable en tales aplicaciones.