Diodo Schottky: qué es y qué tiene de especial

diodo schottky

El diodo Schottky es otro de los componentes electrónicos más interesantes para los proyectos de electrónica. Un tipo muy particular de diodo que tiene algunas particularidades que lo hacen único y práctico para ciertas aplicaciones. Dadas sus altas velocidades de conmutación, también es bastante empleado en circuitos integrados de lógica TTL.

En esta guía podrás conocer qué es el diodo Schottky, quién lo inventó, sus propiedades, aplicaciones, dónde puedes comprarlo, etc.

¿Qué es un diodo?

simbolo y pinout del diodo 1n4148

Un diodo semiconductor es un componente electrónico con 2 terminales que permite la circulación de corriente eléctrica a través de él, pero solo en un sentido, bloqueando el paso hacia el contrario. Estas propiedades los hacen muy útiles para varias aplicaciones, como las fuentes de alimentación. También puede usarse para el control.

Existen varios tipos de diodos, como por ejemplo:

  • Diodo de avalancha o TVS, que conducen en dirección contraria cuando el voltaje en inverso supera el voltaje de ruptura.
  • Diodo LED, capaz de emitir luz de diferentes colores en función de la composición. Esto sucede cuando los portadores de carga pasan la unión y emiten fotones.
  • Diodo de efecto túnel o Esaki, que permite ampliar señales y operan a muy altas velocidades. Se pueden usar en ambientes con temperaturas muy bajas, campos magnéticos altos, y con radiación alta debido a la alta concentración de carga.
  • Diodo Gunn, similares a los de túnel y que producen una resistencia negativa.
  • Diodo láser, similar al LED, pero puede emitir un haz láser.
  • Diodo térmico, puede servir como sensor de temperatura, ya que en función de ésta, varía el voltaje.
  • Fotodiodos, sujetos a portadores de carga ópticos, es decir, sensibles a la luz. También pueden usarse como sensores de luz.
  • Diodo PIN, es como uno de unión normal, pero con una sección central sin dopante. Es decir, una capa intrínseca entre el P y el N. Son usados como interruptores de alta frecuencia, atenuadores, o detectores de radiación ionizante.
  • Diodo Schottky, este diodo es el que nos interesa para este artículo, es un diodo con metal de contacto que tiene una tensión de ruptura mucho menor a los PN.
  • Stabistor o diodo de referencia en directa, capaz de ser extremadamente estable en tensión directa.
  • Varicap, un diodo de capacidad variable.

¿Qué es un diodo Schottky?

diodo Schottky

El diodo Schottky fue bautizado así en honor al físico alemán Walter Hermann Schottky, ya que crea una barrera Schottky (metal-semiconductor o unión M-S) en vez de usar una unión semiconductora convencional. Por ese motivo, en algunos lugares lo encontrarás bajo el nombre de diodo de barrera Schottky o diodo de barrera superficial.

Gracias a esa unión, este diodo tiene una caída de tensión directa más baja que el diodo PN, y puede usarse en aplicaciones de radiofrecuencia (RF) y conmutación a alta velocidad. Además, otra diferencia con el diodo de unión PN de silicio es que éste tiene una tensión directa típica de 0.6 a 0.75V, mientras que el Schottky es de 0.15 a 0.45V. Esa necesidad inferior de tensión es la que hace que puedan conmutar más rápido.

La caída puede variar de un diodo Schottky a otro, dado que depende del metal empleado. Para saber cuál es, lee el datasheet del fabricante del producto.

Volviendo al tema de la unión MS, el metal suele ser tungsteno, cromo, platino, molibdeno, algunos siliciuros (muy comunes por ser baratos, abundantes y tener una buena conductividad), o también oro, mientras que el semiconductor suele ser silicio dopado tipo N, aunque también existen otros compuestos semiconductores. El lado metálico es el ánodo, mientras el lado del semiconductor corresponde al cátodo.

El diodo Schottky carece capa de agotamiento, y se clasifica como un dispositivo semiconductor unipolar, en vez de bipolar como los PN. Además, la corriente será el resultado de la deriva de los portadores mayoritarios (electrones) a través del diodo, y al carecer de zona P, no hay portadores minoritarios (huecos), y cuando se pone en polarización inversa, la conducción del diodo se detendrá casi de forma instantánea, estrangulando el paso de corriente.

Funcionamiento del diodo Schottky

En cuanto al funcionamiento del diodo Schottky, puede actuar de varias maneras en función de la polarización:

  • No polarizado: sin polarización, la unión MS (siendo el semiconductor tipo N), los electrones de la banda de conducción o electrones libres se desplazan del semiconductor al metal para establecer un estado de equilibrio. Como sabes, cuando un átomo neutro gana un electrón se convierte en un ión negativo, y cuando lo pierde se trasforma en un ión positivo. Eso hará que los átomos del metal se conviertan en iones negativos y los del lado del semiconductor en positivos, actuando como regiones de agotamiento. Como el metal tiene muchos electrones libres, la anchura por la que los electrones se mueven es insignificante en comparación con la anchura dentro de la zona tipo N. Esto da como resultado que el potencial (tensión) incorporado esté principalmente en la zona N. Esa tensión incorporada sería la barrera con la que e topan los electrones de la banda de conducción del semiconductor cuando intenta pasar al lado del metal (solo un pequeño número de electrones fluye desde S a M). Para poder superar esa barrera, los electrones libres necesitan una energía mayor que la tensión incorporada o no habrá corriente.
  • Polarización directa: cuando se conecta el terminal positivo de la fuente de energía al terminal del metal (ánodo) y el negativo al semiconductor tipo N (cátodo), el diodo Schottky queda polarizado de forma directa. Eso genera un gran número de electrones libres en M y S, pero no pueden cruzar a menos que la tensión aplicada supere los 0.2v, para vencer esa barrera (tensión integrada). Es decir, fluye la corriente.
  • Polarización inversa: en este caso, el terminal negativo de la fuente de energía estará conectado al lado del metal (ánodo), y el positivo al semiconductor tipo N (cátodo). En ese caso, el ancho de la región de agotamiento aumenta y el flujo de corriente se corta. Aunque no toda la corriente se corta, ya que existe un pequeño flujo de corriente de fuga debido a los electrones excitados térmicamente en el metal. Si se aumenta la tensión de polaización inversa, la corriente eléctrica aumentará gradualmente debido al debilitamiento de la barrera. Y si llega a cierto valor, se produce un aumento repentino de corriente eléctrica, rompiendo la región de agotamiento y dañando el diodo Schottky de forma permanente.

Ventajas y desventajas del diodo Schottky

Como es habitual en cualquier dispositivo o sistema, siempre tiene sus ventajas y sus desventajas. En el caso del diodo Schottky son:

Ventajas del diodo Schottky

  • Capacitancia de unión baja: en un diodo PN la región de agotamiento está formada por cargas almacenadas y existe una capacitancia. En el diodo Schottky estas cargas son insignificantes.
  • Tiempo de recuperación inversa rápido: es el tiempo que el diodo tarda en pasar de ON (conductor) a OFF (no conductor), es decir, la velocidad de conmutación. Eso tiene relación con lo anterior, ya que para que pase de un estado a otro las cargas almacenadas en la región de agotamiento deben descargarse o eliminarse, como en el Schottky son bajas, pasará de una fase a otra más rápido.
  • Densidad de corriente alta: otra consecuencia de lo anterior es que un pequeño voltaje es suficiente para producir una gran corriente debido a que la zona de agotamiento es casi despreciable.
  • Caída de tensión directa baja o tensión de encendido baja: es baja en comparación con el diodo común de unión PN, suele ser de 0.2v a 0.3v, mientras que los PN suelen rondar los 0.6 o 0.7v. Es decir, hace falta menor voltaje para generar flujo de corriente.
  • Eficiencia elevada: en relación con lo anterior, y esto también implica una menor disipación de calor en circuitos de alta potencia.
  • Aptos para altas frecuencias: al ser rápidos, pueden funcionar bien en aplicaciones de RF.
  • Menos ruido: el diodo Schottky produce menos ruido no deseado que los diodos convencionales.

Desventajas del diodo Schottky

Si se compara con otros diodos bipolares, el diodo Schottky solo tiene una desventaja reseñable:

  • Alta corriente de saturación inversa: produce una corriente de saturación inversa mayor que un PN.

Diferencias con un diodo de unión PN

curva diodo Schottky comparativa

Para más información sobre lo que puede aportar un diodo Schottky a tu proyecto, puedes ver la anterior gráfica con las curvas de los diodos PN de silicio y de GaAs, y los tipo Schottky para esos mismos semiconductores. Las diferencias más reseñables son:

Diodo Schottky Diodo de Unión PN
Unión metal-semiconductor tipo N Unión semiconductora P-N.
Baja caída de tensión directa. Alta caída de tensión directa.
Baja pérdida de recuperación inversa y de tiempo de recuperación. Alta pérdida de recuperación inversa y de tiempo de recuperación inversa.
Es unipolar. Es bipolar.
La corriente es producida únicamente por el movimiento de electrones. La corriente se produce por el movimiento de huecos y electrones.
Rapidez de conmutación. Lentitud de conmutación.

Posibles aplicaciones del diodo Schottky

Los diodos Schottky son muy comunes en multitud de productos electrónicos. Sus propiedades únicas y las ventajas frente a otros diodos hacen que tengan aplicaciones tan diversas como:

  • Para circuitos de RF.
  • Como rectificadores de potencia.
  • Para fuentes de alimentación muy diversas.
  • En sistemas con paneles solares para protegerlos de la carga inversa de las baterías a las que suelen estar conectados.
  • Y mucho más…

Y para ello, pueden presentarse tanto de forma independiente, como integrados en CIs.

Dónde comprar estos diodos

Si necesitas diodos Schottky para tus proyectos o para comenzar a experimentar con ellos y comprenderlos mejor, puedes encontrarlos en varias tiendas especializadas de electrónica, y también en Amazon. Aquí tienes algunas recomendaciones:


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