Índice
1-Introdução
O
diodo é um componente elétrico que permite que a corrente atravesse-o num sentido com muito mais
facilidade do que no outro. O tipo mais comum de diodo é o diodo semicondutor,
no entanto, existem outras tecnologias de diodo.
Diodos semicondutores são simbolizados em diagramas esquemáticos
como na figura abaixo. O termo "diodo" é habitualmente reservado a
dispositivos para sinais
baixos, com correntes iguais ou menores a 1 A[5] .
2-Diodo Semi Condutor
Quando
colocado em um simples circuito bateria-lâmpada, o
diodo permite ou impede corrente através da lâmpada, dependendo da polaridade da
tensão aplicada, como nas duas figuras abaixo.
Na
imagem da esquerda o diodo está diretamente polarizado, há corrente e a lâmpada
fica acesa. Na imagem da direita o diodo está inversamente polarizado, não há
corrente, logo a lâmpada fica apagada.
O
diodo funciona como uma chave de
acionamento automático (fechada quando o diodo está diretamente polarizado e
aberta quando o diodo está inversamente polarizado). A diferença mais
substancial é que, quando diretamente polarizado, há uma queda de tensão no
diodo muito maior do que aquela que geralmente se observa em chaves mecânicas
(no caso do diodo de silício, 0,7 V). Assim, uma fonte de tensão de 10 V,
polarizando diretamente um diodo em série com uma resistência,
faz com que haja uma queda de tensão de 9,3 V na resistência, pois 0,7 V ficam
no diodo. Na polarização inversa, acontece o seguinte: o diodo faz papel de uma
chave aberta, já que não circula corrente, não haverá tensão no resistor, a
tensão fica toda retida no diodo, ou seja, nos terminais do diodo há uma tensão
de 10 V.
A
principal função de um diodo semicondutor, em circuitos
retificadores de corrente, é transformar corrente
alternada em corrente
contínua pulsante. Como no semiciclo negativo de uma corrente
alternada o diodo faz a função de uma chave aberta, não passa corrente elétrica
no circuito (considerando o “sentido convencional de corrente”, do “positivo”
para o “negativo”). A principal função de um diodo semicondutor, em circuitos
de corrente contínua, é controlar o fluxo da corrente, permitindo que a
corrente elétrica circule apenas em um sentido.
3-A dopagem do diodo semicondutor e os cristais P e N
A
dopagem no diodo[6] é
feita pela introdução de elementos dentro de cristais tetravalentes,
normalmente feitos de silício e germânio. Dopando esses cristais com elementos
trivalentes, obtêm-se átomos com sete elétrons na camada de
valência, que necessitam de mais um elétron para a
neutralização (cristal P). Para a formação do cristal P, utiliza-se
principalmente o elemento índio. Dopando os cristais tetravalentes com elementos
pentavalentes, obtêm-se átomos
neutralizados (com oito elétrons na camada de
valência) e um elétron
excedente (cristal N).
Para
a formação do cristal N, utiliza-se principalmente o elemento Fósforo.
Quanto maior a intensidade da dopagem, maior a condutibilidade
dos cristais, pois suas estruturas apresentam um número maior de portadores
livres (lacunas e elétrons livres) e poucas impurezas
que impedem a condução da corrente
elétrica. Outro fator que influencia na condução desses
materiais é a temperatura.
Quanto maior é a temperatura de um diodo, maior a condutibilidade, pelo fato de
que a energia
térmica ter a capacidade de quebrar algumas ligações
covalentes da estrutura, acarretando no aparecimento de mais
portadores livres para a condução de corrente elétrica.
Após
dopadas, cada face dos dois tipos de cristais (P e N) tem uma determinada
característica diferente da oposta, gerando regiões de condução do cristal, uma
com excesso de elétrons, outra com falta destes (lacunas). Entre ambas, há uma
região de equilíbrio
por recombinação de cargas
positivas e negativas, chamada de região de depleção (a qual possui uma
barreira de potencial).
4-Polarização do diodo
Gráfico mostra a
curva característica do comportamento do diodo em sua polarização direta e
inversa
A
polarização do diodo é dependente da polarização da fonte geradora. A
polarização é direta quando o pólo
positivo da fonte geradora entra em contato com o lado do cristal P(chamado de anodo) e
o pólo negativo da fonte geradora entra em contato com o lado do cristal
N(chamado de cátodo).
Assim,
se a tensão da fonte geradora for maior que a tensão interna do diodo, os
portadores livres se repelirão por causa da polaridade da fonte geradora e
conseguirão ultrapassar a junção P-N, movimentando-os e permitindo a passagem
de corrente
elétrica. A polarização é indireta quando o inverso ocorre.
Assim, ocorrerá uma atração das lacunas do anodo(cristal P) pela polarização
negativa da fonte geradora e uma atração dos elétrons livres do cátodo (cristal
N) pela polarização positiva da fonte geradora, sem existir um fluxo de
portadores livres na junção P-N, ocasionando no bloqueio da corrente elétrica.
Pelo
fato de que os diodos fabricados não são ideais, a condução de corrente elétrica
no diodo (polarização direta) sofre uma resistência menor que 1 ohm, que é
quase desprezível. O bloqueio de corrente elétrica no diodo (polarização
inversa) não é total devido novamente pela presença de impurezas, tendo uma
pequena corrente que é conduzida na ordem de microampéres, chamada de corrente
de fuga, que também é quase desprezível.
5-Testes com o diodo
Os
diodos, assim como qualquer componente eletrônico, operam em determinadas
correntes elétricas que são especificadas em seu invólucro ou são dadas pelo
fabricante em folhetos técnicos. Além da corrente, a tensão inversa (quando o
diodo está polarizado inversamente) também é um fator que deve ser analisado
para a montagem de um circuito e que tem suas especificações fornecidas pelo
fabricante. Se ele for alimentado com uma corrente ou tensão inversa superior a
que ele suporta, o diodo pode ser danificado, ficando em curto ou
em aberto.
Utilizando de um ohmímetro ou
um multímetro
com teste de diodo, pode-se verificar se ele está com defeito.
Colocando-se
as pontas de prova desses aparelhos nas extremidades do diodo (cátodo e ânodo),
verifica-se que existe condução quando se coloca a ponteira positiva no ânodo e
a negativa no cátodo, além de indicar isolação quando ocorre o inverso. Assim o
diodo está em perfeitas condições de operação e com isso é possível a
localização do cátodo e do ânodo, porém se os aparelhos de medição indicarem
condução dos dois caminhos do diodo, ele está defeituoso e em curto. Se os
aparelhos de medição indicarem isolação nos dois caminhos, ele também está
defeituoso e em aberto.
6-Usos e Tipos de diodos semicondutores
O
fenômeno da condutividade em um só sentido é aproveitado como um chaveamento da
corrente elétrica para a retificação de sinais senoidais, portanto, este é o
efeito diodo semicondutor tão usado na eletrônica,
pois permite que a corrente flua entre seus terminais apenas numa direção.
Esta propriedade é utilizada em grande número de circuitos eletrônicos e nos
retificadores.
Os
retificadores são circuitos elétricos que convertem a tensão CA (AC) em tensão
CC (DC). CA vem de Corrente alternada, significa que os elétrons circulam em
dois sentidos, CC (DC), Corrente contínua, isto é circula num só sentido.
A
certa altura, o potencial U , formado a partir da junção n e p não deixa os
elétrons e lacunas movimentarem-se, este processo dá-se devida assimetria de
cargas existente.
6.1-Tipos de diodos semicondutores
Os
diodos são projetados para assumir diferentes características: diodos
retificadores são capazes de conduzir altas correntes elétricas em baixa frequência,
diodos de sinal caracterizam-se por retificar sinais de alta frequência, diodos
de chaveamento são indicados na condução de altas correntes em circuitos chaveados.
Dependendo das características dos materiais e dopagem dos semicondutores há
uma gama de dispositivos eletrônicos variantes do diodo:
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Diodo
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7-Conclusão
Depois
de uma longa pesquisa cheguei a conclusão de que diodos são componentes
muitissimo importante e indispensaveis em certos circuitos electrónico pelo
facto de fornecer certas funções uteis(funções como converter corrente CA em
CC,isto nos circuitos de retificadores); e que ao longo do tempo e com os
avanços das técnologias há sempre um componente(componentes como o diodo)
renovado e melhorado com o objectivo de ajudar a sociedade.
São
essas ideias e inovações que ajudam na evolução das técnologias.
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