Los picos de tensión de corta duración, denominados transitorios, así como los surtos están presentes en todos los circuitos que estén conectados a la red de energía o medios en que tales disturbios puedan ser inducidos. Estos fenómenos son extremadamente peligrosos para la integridad de los equipos, siempre que se tomen las debidas providencias para su neutralización. Una solución muy adoptada en diversos casos es la que hace uso de diodos Schottky. En este artículo trataremos justamente de este asunto.
Los transitorios son picos de tensión de corta duración que pueden alcanzar los circuitos causándoles daños. De hecho, en algunos casos, los picos pueden ser muchas veces mayores que la tensión máxima soportada por un circuito y eso es fatal para su integridad.
Estos picos pueden tener origen externo o ser generados en el propio circuito, pero cualquiera que sea su origen en la posibilidad de que ocurran, se deben tomar medidas para que no afecten a componentes sensibles.
Las maneras más simples de hacer la limitación de las muñecas que pueden afectar a los circuitos son la limitación (clipping) y el ceifamiento (clamping). Ver que estos dos términos tienen significados diferentes.
La limitación o clipping consiste en limitar una tensión en un circuito aprovechándose el umbral de la conducción de un diodo en el sentido directo. Por otro lado, el segado o clamping consiste en limitar una tensión en los dos sentidos por el uso de diodos anti-paralelos. En otras palabras en la limitación tenemos que la tensión queda siempre por debajo de cierto valor, mientras que en el segado tenemos una ventana de paso a la tensión. En la figura 1 tenemos un circuito segador o clavado usando dos diodos Schottky.
Sin embargo, no es ningún tipo de diodos que puede proporcionar la protección deseada para esta aplicación. Los diodos usados ??deben tener características apropiadas y los diodos Schottky son los que mejor se prestan a ello, pues:
• Poseen bajo umbral de conducción en el sentido directo
• Son rápidos
• Pueden manejar corrientes elevadas
Analizamos estas características individualmente para que el lector entienda mejor su importancia:
• Baja tensión de conducción
Los diodos comunes de silicio empiezan a conducir con una tensión relativamente elevada y, además, su conducción no aumenta a una velocidad suficientemente rápida para que puedan manejar convenientemente un transitorio muy rápido. Antes de que comience a conducir, el transitorio ya ha hecho su "estrago". Diferentemente, los diodos Schottky, empiezan a conducir antes y su respuesta a la tensión es más acentuada, como muestran las curvas comparativas de la figura 2.
El diodo de la izquierda es común de silicio mientras que el de la derecha es un diodo Schottky
• Conmutación rápida
Los diodos Schottky son lo suficientemente rápidos para poder conducir en el tiempo en que el transitorio tiene su tensión elevándose al punto de máximo respondiendo, por lo tanto de forma adecuada en la eliminación de ese elemento indeseable.
• Capacidad de operar con corrientes elevadas
La construcción de los diodos Schottky permite que puedan operar con corrientes elevadas. De hecho, influye en ello la baja tensión de conducción en el sentido directo que es responsable de la caída de tensión en el componente, la cual multiplicada por la intensidad de la corriente determina la cantidad de calor generado.
El Diodo Schottky
Mientras que los diodos comunes de silicio están formados por la unión de semiconductores de tipo P y N, los diodos Schottky están formados por el contacto de un metal con un material semiconductor N o P. Para el caso de un diodo formado por un metal y un material N, en la unión de estos materiales, los electrones libres fluyen a través de la unión del semiconductor para el material. Este flujo de portadores de carga crea un potencial de unión. La diferencia de energía entre el metal y el semiconductor se denomina "barrera de Schottky", dando nombre por lo tanto al dispositivo.
Las características de los tipos P son un poco diferentes. Para las aplicaciones que involucran la protección de circuitos, los diodos con semiconductores del tipo N son los preferidos, pues pueden operar con tensiones inversas mayores y con picos mayores de corriente.
En la práctica, es posible dimensionar los electrodos y al mismo el tipo de dopaje que, combinado con el metal usado puede llevar a diodos que tengan características apropiadas para la función de protección de circuitos.
En esta optimización de las características es importante la reducción de la capacitancia, pues ella determina justamente la velocidad de respuesta del componente. Una alta capacitancia, por ejemplo, hace que el transitorio tenga antes de cargarla para después tener efecto sobre la unión que entra en conducción reduciendo, por lo tanto la velocidad de acción del diodo.
El lector que desea utilizar diodos Schottky en circuitos de protección debe, por lo tanto, estar atento a sus características. No es ningún diodo que sirve para esta función. Se debe analizar antes el tipo de transitorio que se desea eliminar, las características del circuito para entonces hacer la elección apropiada. En los catálogos de los fabricantes se encuentran las especificaciones que deben tenerse en cuenta para este propósito.