¿Qué determina exactamente el tiempo de recuperación de los diodos Schottky?

Question

Veo que los diodos Schottky de bajo voltaje tienen un tiempo de recuperación esencialmente nulo. Pero, ¿no habría todavía un pequeño tiempo de recuperación incluso para los diodos Schottky de bajo voltaje? Si es así, ¿qué determina el tiempo de recuperación en este caso?

Algunas personas dicen que la carga de capacitancia es la razón de un cierto tiempo de recuperación.

Si esto es cierto, ¿qué es exactamente la carga de capacitancia?

Answer 1

Los diodos Schottky no tienen tiempo de recuperación inversa. ¿Recuperación de qué? En un diodo de unión p-n normal, hay una región de agotamiento de portadores de carga, por lo que el campo eléctrico de polaridad correcta aplicado (la caída de tensión) lo hace pasar de no conductor a conductor. Si se elimina ese campo, o se aplica en la polaridad opuesta, se desconecta de nuevo, pero los diodos de unión p-n son en gran medida interruptores que deben encenderse y apagarse, y tardan en hacerlo, y ese es el tiempo de recuperación.

Los diodos Schottky no se construyen utilizando dos uniones semiconductoras como los diodos p-n. Son una unión metal-semiconductor. Debido a una física cuántica bastante no trivial que está fuera del alcance de esta pregunta, las uniones de los diodos Schottky se comportan realmente como verdaderas válvulas unidireccionales. Algo llamado función de trabajo, que es la energía necesaria para "desalojar" un electrón de un material y llevarlo al vacío directamente adyacente al material, es muy alto para los metales, pero muy bajo para los semiconductores, al menos cuando forman una unión entre sí. De nuevo, se trata de una enorme simplificación, y hay muchas otras cosas que suceden, pero lo esencial es que la interfaz del metal y el semiconductor crean una zona de agotamiento del "vacío" muy pequeña, que se cruza fácilmente mediante la emisión termoiónica (sí, como el funcionamiento de un tubo de vacío) del semiconductor al metal, porque la función de trabajo es muy baja en el semiconductor. Pero en el metal, la función de trabajo es muy alta y se necesita demasiada energía para desplazar los electrones del metal al semiconductor. Unos pocos electrones lo consiguen, pero porque son valores estadísticos atípicos que consiguieron la enorme cantidad de excitación térmica necesaria para salir del metal. Por lo demás, los electrones pasan fácilmente del semiconductor al metal, pero no pasan en absoluto del metal al semiconductor.

Por lo tanto, los diodos Schottky no tienen tiempo de recuperación inversa porque no tienen nada de lo que recuperarse. Sin embargo, el vacío actúa efectivamente como un dieléctrico en una dirección, por lo que hay una pequeña cantidad de capacitancia parásita. La corriente inversa que se observa en los diodos Schottky no es realmente una conducción inversa, sino simplemente una descarga capacitiva. Por eso se dice que los Schottky tienen una recuperación "suave", ya que la curva es realmente una curva de descarga capacitiva, y eso lleva tiempo. Pero no está "encendida" y permite el flujo de corriente inversa. Toda la corriente que fluye en sentido inverso se debe a la energía almacenada capacitivamente desde el propio diodo.

Una última advertencia: en los diodos Schottky más grandes y de alta potencia, debido a su construcción física (para dar forma al campo eléctrico y no provocar una ruptura dieléctrica a través de la barrera de vacío) tienen un anillo de protección que forma una unión p-n parásita totalmente independiente en el diodo Schottky. Con una polarización directa baja, permanece prácticamente invisible, y la capacitancia es lo único que importa. Por eso las hojas de datos siempre indican el tiempo de recuperación inversa para una tensión directa muy pequeña. Desgraciadamente, a medida que la polarización hacia delante aumenta, acabará encendiendo la unión parásita del diodo p-n a través de la cual puede fluir la corriente inversa hasta que se apague, aumentando así enormemente el tiempo de recuperación efectivo. La unión Schottky en sí misma sigue sin tiempo de recuperación, ya que no tiene nada de lo que recuperarse, pero la unión parásita p-n separada sí necesita recuperarse.

Así que, ojo, los tiempos de recuperación inversa de los diodos Schottky de alta potencia se miden generalmente con una polarización directa demasiado baja para encender esta unión parásita, pero en las aplicaciones del mundo real, el tiempo de recuperación mencionado es, y esto es ser generoso, "muy optimista". Es frustrante (e intencionado) que los tiempos de recuperación bajo sesgos más altos a menudo se omitan por completo en las hojas de datos.

Answer 2

El tiempo de recuperación es definitivamente medible. En realidad, el tiempo está controlado por el proceso y depende del proceso y siempre es un compromiso.