El tipo más común de diodos (diodos de unión PN de silicio dopado ) tiene una caída de voltaje mínima, para superar el potencial de unión, es decir, el 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 a través de él y del voltaje de unión en 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 de diodos es la barrera de voltaje que debe superarse para que se produzca la conducción. Por lo tanto, reducir este voltaje sería una forma de acelerar el rendimiento de 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 de aproximadamente 0,15 voltios, mucho más pequeño que los ~ 0,65 voltios anteriores. Sin embargo, los diodos Ge están desapareciendo en gran medida del uso debido a problemas en los que se pierde con los diodos de silicio: por ejemplo, alta corriente de fuga inversa, baja capacidad de corriente directa, bajo voltaje de bloqueo inverso y estabilidad térmica patética.
El diodo Schottky cae en algún lugar entre los diodos Si y Ge en los parámetros, pero es significativamente diferente en la forma en que funciona: la función de rectificación se produce entre un semiconductor dopado, casi siempre de tipo n, y un metal que forma una " barrera de Schottky " al semiconductor . Tenga en cuenta que el tipo de dopante complementario (p <--> n, según sea el caso) está ausente en los diodos 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 use para formar el diodo, y generalmente es mucho más bajo que el de un diodo de unión pn (la mitad del voltaje, como señaló Olin en su respuesta)
La otra gran ventaja es que el tiempo de recuperación inversa de una barrera de Schottky es prácticamente infinitesimal, en comparación con el diodo de unión pn relativamente lento. Ese es el bit secreto para las aplicaciones de conmutación / rectificación de alta velocidad.
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, si bien son posibles potenciales de unión muy bajos, para fines de rectificación, un voltaje demasiado bajo no es algo bueno.
Ahora, bajando a las preguntas:
- Los diodos Schottky se usan en circuitos donde un potencial de unión bajo es esencial, y la fuga inversa no es un factor decisivo
- Ambos pequeña de señal de alta velocidad de conmutación y de potencia Schottky diodos tienen sus usos en el diseño electrónico: es decir, tanto para aplicaciones de baja tensión donde una caída de diodo de baja y una rápida recuperación son importantes, y para aplicaciones de alta corriente, donde los resultados de baja caída de diodo en menos energía desperdiciada como calor. Por ejemplo, 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 y relativamente reciente de los diodos Schottky es la conmutación a alta temperatura, donde los diodos Schottky de carburo de silicio, por ejemplo , 1N8032 , proporcionan voltajes de bloqueo inverso muy altos (típicos> 600 V), sin carga de recuperación inversa y operación nominal de hasta 200 a 250 o C. Si bien la ventaja de bajo voltaje directo se pierde en estos diodos, la velocidad de conmutación debido a la recuperación inversa cero, junto con la operación a temperaturas increíblemente altas, hace que este tipo de Schottky sea invaluable en tales aplicaciones.
