Díodo Schottky - características, parâmetros e aplicações

O diodo é um dos componentes básicos comumente usados em projetos de circuitos eletrônicos; ele pode ser comumente encontrado em retificadores, clippers, clampers e muitos outros circuitos comumente usados. É um dispositivo semicondutor de dois terminais que permite o fluxo de corrente em apenas uma direção que é de ânodo para cátodo (+ para -) e bloqueia o fluxo de corrente na direção reversa, ou seja, cátodo para ânodo. A razão por trás disso é que tem aprox. Resistência zero na direção para frente enquanto resistência infinita na direção reversa. Existem muitos tipos de Diodos, cada um com suas propriedades e aplicações exclusivas. Já aprendemos sobre Diodos Zener e seu funcionamento, neste artigo vamos aprender sobre outro tipo interessante de diodo chamado Diodo Schottky e como ele pode ser usado em nossos projetos de circuito.

O diodo Schottky (batizado em homenagem ao físico alemão Walter H. Schottky) é outro tipo de diodo semicondutor, mas em vez de ter uma junção PN, o diodo Schottky tem uma junção metal-semicondutora que reduz a capacitância e aumenta a velocidade de comutação do diodo Schottky, e este o torna diferente de outros diodos. O diodo Schottky também tem outros nomes como diodo de barreira de superfície, diodo de barreira Schottky, portador quente ou diodo de elétron quente.

Símbolo de Diodo Schottky

O símbolo do diodo Schottky é baseado no símbolo genérico do diodo, mas em vez de ter uma linha reta, ele tem uma estrutura semelhante a S na extremidade negativa do diodo, conforme mostrado abaixo. Este símbolo esquemático pode ser facilmente usado para distinguir o diodo Schottky de outros diodos ao ler um diagrama de circuito. Ao longo do artigo estaremos comparando o diodo Schottky com o diodo regular para melhor compreensão.

Mesmo pela aparência física do componente, um diodo Schottky se parece com um diodo genérico e muitas vezes é difícil dizer a diferença sem ler o número da peça nele. Porém, na maioria das vezes, um diodo Schottky parecerá um pouco mais volumoso do que os diodos regulares, mas nem sempre precisa ser o caso. Uma imagem de pinagem do diodo Schottky é mostrada abaixo.

O que torna o Diodo Schottky especial?

Como discutido anteriormente, um diodo Schottky se parece e tem um desempenho muito semelhante a um diodo genérico, mas uma característica única do diodo Schottky é sua queda de tensão muito baixa e alta velocidade de chaveamento. Para entender isso melhor, vamos conectar um diodo Schottky e um diodo genérico a um circuito e idêntico e verificar seu desempenho.

Nas imagens acima, temos dois circuitos, um para o diodo Schottky e outro para o diodo típico de junção PN. Esses circuitos serão usados para diferenciar as quedas de tensão em ambos os diodos. Portanto, o circuito esquerdo é para o diodo Schottky, e o direito é para um típico diodo de junção PN. Ambos os diodos são alimentados com 5V. Quando a corrente passa de ambos os diodos, o diodo Schottky tem apenas uma queda de tensão de 0,3 volts e deixa 4,7 volts para a carga, por outro lado, o diodo de junção PN típico tem uma queda de tensão de 0,7 volts e deixa 4,3 volts para a carga. Portanto, o diodo Schottky tem uma queda de tensão menor do que um diodo de junção PN convencional. Exceto que o diodo Schottky de queda de tensão também tem algumas outras vantagens em um diodo de junção PN típico, como o diodo Schottky temtaxa de comutação mais rápida, menos ruído e melhor desempenho do que um diodo de junção PN típico.

Desvantagens do diodo Schottky

Se o diodo Schottky tem queda de tensão muito baixa e alta velocidade de chaveamento oferecendo melhor desempenho, por que precisamos de diodos de junção PN genéricos? Por que simplesmente não usamos o diodo Schottky para todos os projetos de circuito?

Embora seja verdade, os diodos Schottky são melhores do que os diodos de junção PN e, aos poucos, são mais preferidos do que os diodos de junção PN. Dois grandes contratempos para o diodo Schottky são sua baixa tensão de ruptura reversa e alta corrente de fuga reversa em comparação com o diodo genérico. Isso o torna não adequado para aplicações de comutação de alta tensão. Além disso, os diodos Schottky são comparativamente mais caros do que os diodos retificadores regulares.

Diodo Schottky vs Diodo Retificador

Uma breve comparação entre o diodo PN e o diodo Schottky é fornecida na tabela abaixo:

PN- Diodo de Junção	Diodo Schottky

O diodo de junção PN é um dispositivo bipolar que significa que a condução da corrente ocorre devido a portadores de carga minoritários e majoritários.	Ao contrário do diodo de junção PN, o diodo Schottky é um dispositivo unipolar, o que significa que a condução de corrente ocorre devido apenas aos portadores de carga majoritários.
PN- diodo de junção tem uma junção semicondutor-semicondutor.	Enquanto o diodo Schottky tem junção metal-semicondutor.
PN- diodo de junção tem grande queda de tensão.	O diodo Schottky tem uma pequena queda de tensão.
Elevado nas perdas estaduais.	Baixo em perdas de estado.
Velocidade de comutação lenta.	Velocidade de comutação rápida.
Tensão de alta ativação (0,7 volts)	Baixa tensão de ativação (0,2 volts)
Alta tensão de bloqueio reverso	Baixa tensão de bloqueio reverso
Corrente reversa baixa	Alta Corrente Reversa

Estrutura do Diodo Schottky

Os diodos Schottky são construídos usando uma junção de metal semicondutor, conforme mostrado na imagem abaixo. Os diodos Schottky possuem um composto metálico em um lado da junção e silício dopado no outro lado, portanto, o diodo Schottky não possui uma camada de depleção. Devido a essa propriedade, os diodos Schottky são conhecidos como dispositivos unipolares, ao contrário dos diodos de junção PN típicos que são dispositivos bipolares.

A estrutura básica de um diodo Schottky é mostrada na imagem acima. Como você pode ver na imagem, o diodo Schottky tem um composto de metal em um lado que pode variar de platina a tungstênio, molibdênio, ouro, etc. e um semicondutor tipo N do outro lado. Quando o composto de metal e o semicondutor do tipo N são combinados, eles criam uma junção Metal-Semicondutor. Esta junção é conhecida como Barreira Schottky. A largura da barreira Schottky depende do tipo de metal e materiais semicondutores usados na formação da junção.

A Barreira Schottky funciona de maneira diferente no estado de polarização direta, polarização direta ou polarização reversa. No estado de polarização direta, quando o terminal positivo da bateria está conectado ao metal e o terminal negativo ao semicondutor tipo n, o diodo Schottky permite o fluxo de corrente. Mas no estado de polarização reversa, quando o terminal positivo da bateria é conectado com semicondutor tipo n e o terminal negativo é conectado com metal, o diodo Schottky bloqueia o fluxo de corrente. No entanto, se a tensão com polarização reversa aumentar acima de um determinado nível, ela quebrará a barreira e a corrente começará a fluir na direção reversa, e isso pode danificar os componentes conectados ao diodo Schottky.

Características do Diodo VI Schottky

Uma característica importante que deve ser considerada ao selecionar seu diodo é o gráfico de tensão direta (V) versus corrente direta (I). O gráfico VI dos diodos Schottky mais populares 1N5817, 1N5818 e 1N5819 é mostrado abaixo

As características VI do diodo Schottky são muito semelhantes ao diodo típico de junção PN. Ter uma queda de tensão baixa do que um diodo de junção PN típico permite que o diodo Schottky consuma menos tensão do que um diodo típico. No gráfico acima, você pode ver que 1N517 tem a menor queda de tensão direta em comparação com os outros dois. Também pode ser observado que a queda de tensão aumenta conforme a corrente através do diodo aumenta. Mesmo para 1N517 com uma corrente máxima de 30A, a queda de tensão pode chegar a 2V. Portanto, esses diodos são normalmente usados em aplicações de baixa corrente.

Parâmetros a serem considerados ao selecionar seu diodo Schottky

Cada engenheiro de projeto deve selecionar o diodo Schottky certo de acordo com a necessidade de sua aplicação. Para projetos de retificação, serão necessários diodos de alta tensão, baixa / média corrente e baixa frequência. Para projetos de comutação, a classificação de frequência do diodo deve ser alta.

Alguns parâmetros comuns e importantes para um diodo que você deve ter em mente estão listados abaixo:

Queda de tensão direta: A queda de tensão para ligar um diodo polarizado direto é uma queda de tensão direta. Varia de acordo com diferentes diodos. Para o diodo Schottky, normalmente, a tensão de ativação é considerada em torno de 0,2 V.

Tensão de ruptura reversa: A quantidade particular de tensão de polarização reversa após a qual o diodo se quebra e começa a conduzir na direção reversa é chamada de Tensão de ruptura reversa. A tensão de ruptura reversa para um diodo Schottky é de cerca de 50 volts.

Tempo de recuperação reversa: É o tempo necessário para mudar o diodo de seu estado de condução direta ou 'ON' para o estado reverso 'OFF'. A diferença mais importante entre o diodo típico de junção PN e o diodo Schottky é o tempo de recuperação reverso. Em um diodo de junção PN típico, o tempo de recuperação reversa pode variar de vários microssegundos a 100 nanossegundos. Os diodos Schottky não têm um tempo de recuperação, porque o diodo Schottky não possui uma região de depleção na junção.

Corrente de fuga reversa: A corrente conduzida de um dispositivo semicondutor em polarização reversa é a corrente de fuga reversa. No diodo Schottky, aumentar a temperatura aumentará significativamente a corrente de fuga reversa.

Aplicações do Diodo Schottky

Os diodos Schottky têm muitas aplicações na indústria eletrônica devido às suas propriedades únicas. Alguns dos aplicativos são os seguintes:

1. Circuitos de aperto / corte de tensão

Circuitos clipper e circuitos clamper são comumente usados em aplicações de modelagem de onda. Ter uma propriedade de baixa queda de tensão torna o diodo Schottky útil como um diodo de fixação.

2. Corrente reversa e proteção contra descarga

Como sabemos, o diodo Schottky também é chamado de diodo de bloqueio porque bloqueia o fluxo de corrente na direção reversa; pode ser usado como proteção contra descarga. Por exemplo, em Emergency Flash Light, um diodo Schottky é usado entre um supercapacitor e o motor DC para evitar que o supercapacitor descarregue através do motor DC.

3. Circuitos de amostragem e retenção

O diodo Schottky polarizado direto não tem portadores de carga minoritários e, devido a isso, eles podem comutar mais rapidamente do que os diodos de junção PN típicos. Portanto, os diodos Schottky são usados porque têm um tempo de transição menor da amostra para a etapa de espera e isso resulta em uma amostra mais precisa na saída.

4. Retificador de energia

Os diodos Schottky têm alta densidade de corrente e baixa queda de tensão direta significa que menos energia é desperdiçada do que um diodo de junção PN típico e isso torna os diodos Schottky mais adequados para retificadores de potência.

Além disso, você pode encontrar a implementação prática do Diodo em muitos circuitos, seguindo o link.