Diodos

Neste post eu falarei sobre diodos que são componentes semicondutores que fazem com que a corrente propague em apenas um sentido.

Do que é feito?

Os diodos são feitos de dois tipos de silício, um material de silício com alguns átomos de boro para que este material tenha falta de elétrons ou excesso de lacuna, este tipo de silício é chamado de tipo P. Outro tipo de silício tem alguns átomos de fósforo para que o material tenha um excesso de elétrons, este é o tipo N. Existem diodos de germânio no lugar de silício, mas os de silício são os mais usados.

Operação

Nesta figura tem a representação esquemática do diodo (embaixo) e com o aspecto físico de baixa potência (acima).

Existem dois modos de operação: polarização direta e reversa. Na polarização direta, o cátodo do diodo fica ligado ao polo negativo da fonte DC e o ânodo no polo positivo, desta forma a corrente vai para a ânodo do diodo. Este é o circuito com o diodo na polarização direta.

Na polarização direta os elétrons do lado N e as lacunas (falta de elétrons) do lado P próximos da junção vão para lados opostos criando uma região de depleção na fronteira dos lados P e N, essa região de depleção dá ao diodo uma queda de tensão de aproximadamente de 0,7 V. No diodo de germânio a queda de tensão é de 0,3 V.

Na polarização reversa o ânodo esta ligado com o polo negativo da fonte DC e o cátodo com o polo positivo, nesta configuração os elétrons do polo negativo da fonte vão para o lado P do diodo enquanto que os elétrons do lado N do diodo são atraídos pelo polo positivo da fonte.

O resultado é que a região de depleção se expande e circula apenas uma corrente muito pequena chamada de corrente de saturação reversa representada por $I_{s}$ , é uma corrente tão pequena que em alguns casos considera-se que não há passagem de corrente na polarização reversa.

Aqui é a curva característica do diodo, sendo que no lado direito é a polarização direta e o lado esquerdo é a polarização reversa.

Quando aumenta muito a tensão reversa, chega em um ponto em que aumenta muito a corrente no sentido reverso, o diodo entra na chamada região zener que fica na zona de trabalho na esquerda do gráfico.

Esta é a equação para a curva na polarização direta:

$I_{d}=I_{s}(e^{v_{D}/nV_{T}}-1)$

$I_{d}$ é a corrente direta, $I_{s}$ é a corrente de saturação reversa, $v_{D}$ é a temperatura em Kelvin, $n$ é o fator de idealidade e $V_{T}$ é a tensão térmica e é calculada da seguinte forma.

$V_{T}=k\frac{T}{q}$

$k$ é a constante de Boltzmann e vale $1,38\times 10^{-23} J/K$ , $T$ é a temperatura em Kelvin e $q$ é a carga do elétron que vale $1,6\times 10^{-19} C$ .

Aplicações

Os diodos têm muitas aplicações, uma delas é a construção de portas lógicas digitais.

Outra aplicação muito utilizada é a retificação de sinais CA, ou seja, transformar um sinal CA em CC. Retificação de meia onda em cima e retificação de onda completa em baixo.