O Diodo Schottky (ART093)

Os diodos retificadores de estado sólido são componentes de grande importância para eletrônica, sendo encontrados em diversas versões, com diversos materiais básicos como o silício, germânio, etc. Com o passar do tempo, a descoberta de novas tecnologias tem levado a diodos com características especiais que encontram aplicações especifícas, como é o caso dos diodos Schottky. Veja neste artigo o que são os diodos Schottky e onde são usados.

 

 

Os diodos Schottky não são componentes novos. Já estão em uso há mais de 25 anos, principalmente na indústria de fontes de alimentação.
Mas, o que têm esses diodos de diferente dos demais? Quando analisamos a curva característica dos diodos comuns, vemos que para que eles comecem a conduzir é preciso que uma tensão mínima seja atingida. Essa tensão é necessária para se romper a barreira de potencial que se manifesta na junção do diodo. Para os tipos comuns como os diodos de silício, essa barreira exige uma tensão da ordem de 0,7 V, conforme mostra a figura 1.


 Figura 1


Também observamos que os diodos comuns, como os de silício usados em fontes, são dispositivos lentos precisando de algum tempo para começar a conduzir e mais, tempo para se recuperar do estado de condução quando a polaridade da tensão aplicada se inverte. Este tempo de recuperação inversa ou “reverse recovery” é especialmente importante em muitas aplicações. O que ocorrem é que, ao invertermos a polarização de um diodo, para que ele passe do estado de condução para não condução, no intervalo do processo o diodo não bloqueia a corrente e conduz ainda mesmo quando a tensão já foi invertida, conforme mostra a figura 2.


 Figura 2

Se bem que o intervalo de tempo em que isso ocorre seja muito pequeno, existem aplicações sensíveis, principalmente aquelas em que o diodo precisa comutar rapidamente, em que isso não é admitido. Essas características indesejáveis nos diodos comuns são superadas em grande parte pelos diodos Schottky.

O Diodo Schottky
Em primeiro lugar os diodos Schottky começam a conduzir com uma tensão extremamente baixa, muito menor do que as dos diodos de silício comuns usados em retificação. Além disso, a corrente de fuga que circula por um diodo Schottky, quando polarizado no sentido inverso, é menor do que a que encontramos nos diodos de silício, conforme mostra a figura 3.


 Figura 3

O tempo de comutação, por outro lado, é extremamente baixo, da ordem de menos de 100 picossegundos o que permite seu uso em circuitos de freqüências muito altas. Para o tempo de recuperação inversa também temos excelentes características desses diodos. Além dos tempos serem muito curtos, a recuperação é suave, o que garante um “overshoot” reverso muito pequeno quando eles comutam do estado de plena condução para não condução. Na prática isso tem alguns benefícios importantes, como a não necessidade de se usar filtros “snubbers” nos circuitos para evitar o aparecimento de altas tensões nos dispositivos comutadores devido à velocidade de comutação.

Na Prática
O primeiro problema que o projetista que pretende usar diodos Schottky encontra é que os tipos comuns raramente têm tensões reversas que superam os 100 V. (Vrrm). O problema é que, quando se fabricam diodos Schottky com maiores tensões reversas, também aumenta a tensão direta necessária a condução e aí suas propriedades de condução se aproximam  das dos diodos comuns, não havendo portanto vantagem em usá-los. As propriedades dos diodos Schottky são determinada pela altura da barreira de energia do material depositado no silício no processo de fabricação. Um metal com uma barreira de energia mais baixa minimiza a tensão direta, mas também restringe a capacidade de operação em altas temperaturas. Além disso passam a ocorrer correntes de fuga maiores.

Por outro lado, uma barreira maior minimiza a temperatura e as fugas, mas aumenta a tensão direta necessária à condução. Assim, dependendo da aplicação, os fabricantes devem jogar com essas características de modo a obter um diodo que tenha as características desejadas. Na figura 4 temos um exemplo de estrutura adotada para a fabricação de um Diodo Schottky pela Microsemi .


 Figura 4

Nessa estrutura temos um anel que envolve a região p-n o qual funciona com supressor para a absorção da energia reversa. De qualquer forma, podemos encontrar uma ampla variedade de circuitos, principalmente que exigem a retificação com alto rendimento e baixas perdas de tensões com freqüências elevadas, que fazem uso dos diodos Schottky.

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