DIODO
O QUE É UM DIODO?
É um dispositivo semicondutor que possui dois terminais, um ânodo (+) e um cátodo (-) e permite apenas o fluxo de eletricidade em uma direção. Devido a isso, o diodo tem as mesmas características de um switch.
O diodo ideal é um componente que tem resistência zero à passagem de corrente em uma determinada direção e resistência infinita na direção oposta. No exemplo a seguir, podemos notar que, ao ter o diodo polarizado corretamente, ele age como um interruptor fechado, no sentido oposto, por ter o diodo polarizado incorretamente, ele age como um interruptor aberto, o que faz com que o circuito não seja completado.
Nota: Alguns diodos são polarizados inversamente, por exemplo, o diodo zener.
Os diodos são geralmente identificados por uma referência:
- No sistema americano, a referência consiste no prefixo "1N" seguido pelo número de série. Nesse caso, o "N" significa que é um semicondutor, o "1" indica o número de junções PN e o número de série "XXXX" as características ou especificações exatas do dispositivo.
- No sistema europeu ou continental, o prefixo de duas letras é usado. Neste caso, usaremos o BY254 como exemplo, onde o “B” indica o material (silício) e o tipo “Y” (retificador).
Nota: Muitos fabricantes usam suas próprias referências.
COMPOSIÇÃO DE UM DIODO
Para poder falar sobre a composição de um diodo, primeiro devemos saber a diferença entre um tipo de material "P" e "N".
Tipo P
Um semicondutor do tipo P é obtido através da realização de um processo de dopagem, adicionando átomos ao semicondutor para aumentar o número de portadores de carga (neste caso, cargas positivas ou lacunas).
Tipo N
Um semicondutor do tipo N é obtido por meio de um processo de dopagem, adicionando átomos ao semicondutor para aumentar o número de portadores de carga (neste caso, cargas negativas ou elétrons).
O diodo semicondutor consiste principalmente de uma junção PN, adicionando uma conexão terminal a cada um dos contatos de metal de suas extremidades e uma cápsula que abriga o todo, deixando fora dos terminais correspondentes ao ânodo (zona P) e do cátodo (Zona N).
POLARIZAÇÃO DE UM DIODO
Existem dois tipos de polarização para um diodo, direto e reverso.
Polarização direta de um diodo
O ânodo é conectado ao terminal positivo da bateria e o cátodo ao terminal negativo. Uma das características da polarização direta é que o diodo conduz com uma queda de tensão de 0,6 a 0,7 V. A tensão aplicada excede o potencial de contato e reduz a região de depleção. O ânodo, na verdade, torna-se uma fonte de buracos e o cátodo torna-se uma fonte de elétrons, de modo que as lacunas e os elétrons são continuamente gerados na articulação. A corrente aumenta exponencialmente à medida que a tensão aplicada tende ao valor do potencial de contato (0,6 a 0,7 V para o silício). Este efeito é descrito quantitativamente com a equação do diodo:
Onde ID é a corrente através do entroncamento, I0 é a corrente de saturação reversa, q é a carga de um elétron (1,60 x 10-19 C), k é a constante de Boltzman (1.381 x10-23 J / K), VD é a tensão de polarização direta através da junção e T é a temperatura absoluta da junção em Kelvin.
Polarização reversa de um diodo
O ânodo é conectado ao terminal negativo da bateria e o cátodo ao terminal positivo. Uma das características da polarização reversa é que o valor da resistência interna do diodo é muito alto e, consequentemente, atua como um interruptor aberto. O ânodo é conectado ao silício tipo-n e o cátodo ao silício tipo-p, a região de depleção aumenta, o que inibe a difusão de elétrons e, portanto, a corrente. Embora uma corrente de saturação reversa (I 0 ) flua , é extremamente pequena (na ordem de 10 -9) 10 -15 A )
TIPOS DE DIODOS
Existem diferentes tipos de diodos, que podem diferir na aparência física, impurezas, uso de elétrons e alguns que possuem características elétricas específicas usadas para uma aplicação especial em um circuito.
Estes são alguns dos diodos mais usados:
- Diodo Retificador
- Diodo Schottky
- Diodo Zener
- Diodo Varicap
- Diodo Pin
- Diodo Túnel
- Diodo LED
- Fotodiodo
CARACTERÍSTICAS TECNICAS
Como todos os componentes eletrônicos, os diodos têm propriedades que os diferenciam de outros semicondutores. É necessário conhecer essas folhas de dados e as necessidades de design que assim o exigem. Essas notas apresentarão os recursos mais importantes do ponto de vista prático.
Valores nominais de tensão:
- VF = Voltagem direta nas extremidades do diodo condutor.
- VR = Tensão reversa nas extremidades do diodo polarizado reverso.
- VRSM = Tensão reversa do pico não repetitivo.
- VRRM = Tensão repetitiva de pico reverso.
- VRWM = Tensão inversa do pico de operação.
Valores nominais correntes:
- IF = Corrente direta.
- IR = Corrente invertida.
- IFAV = Valor médio da forma de onda da corrente durante um período.
- IFRMS = Corrente efetiva em estado de condução. É a corrente máxima efetiva que o diodo é capaz de suportar.
- IFSM = Corrente direta de pico (inicial) não repetitiva.
- AV= Média (média)
- RMS = Root Mean Square (raiz da média quadratica)
Valores nominais de temperatura:
- Tstg = Indica os valores máximo e mínimo da temperatura de armazenamento.
- Tj = Valor máximo da temperatura que suporta a união de semicondutores.
CURVA CARACTERÍSTICA DO DIODO
A curva característica de corrente-tensão para o diodo ideal é mostrada na figura em vermelho. Este modelo implica que o diodo é totalmente ativado para qualquer tensão maior ou igual a 0. Além disso, assume-se que a corrente de saturação reversa é 0 quando há polarização reversa. Uma boa aproximação inicial para o diodo real é dada pela linha de cor azul, uma vez que replicam a queda real de tensão de 0,6V para 0,7V , medido através do diodo de silício quando tem polarização direta.
“Um diodo ideal tem resistência zero quando é polarizado diretamente e resistência infinita quando é polarizado inversamente”
Um diodo real requer aproximadamente 0,7V de polarização direta para permitir um fluxo significativo de corrente. Quando um diodo real é reversamente polarizado, ele pode suportar uma tensão reversa até um limite conhecido como tensão de ruptura, onde o diodo falhará à medida que a corrente reversa aumenta vertiginosamente.
CUIDADO AO USAR UM DIODO
- Tensão de ruptura: A aplicação de uma tensão negativa suficientemente grande ao diodo pode produzir e permitir que a corrente flua na direção reversa. Para diodos comuns, a tensão de ruptura varia de -50V a -100V (alguns diodos são projetados especialmente para trabalhar na região de pausa)