Diodo – funcionamento e características!
Você sabe o que é um diodo? Sabe como é o seu funcionamento? No artigo de hoje, separamos um guia completo sobre esse dispositivo tão utilizado na eletrônica. Então, vamos lá pessoal!
O diodo semicondutor é um componente que pode comportar-se como condutor ou isolante elétrico, dependendo da forma como a tensão é aplicada aos seus terminais.
Essa característica permite que o diodo semicondutor possa ser utilizado em diversas aplicações, como na transformação de corrente alternada em corrente contínua.
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Como funciona o diodo?
Ele é formado a partir da junção entre um semicondutor tipo p e um semicondutor tipo n.
O silício é o material semicondutor mais utilizado para fabricar os diodos. Ele é caracterizado por possuir uma banda de valência totalmente preenchida por elétrons e uma banda de condução vazia ou sem elétrons na temperatura zero absoluto (0K).
Os materiais semicondutores podem ser divididos em duas bandas de energia, elas são denominadas como banda proibida, bandgap ou simplesmente gap, e são representadas pela sigla Eg.
Essa energia pode atingir até 3eV (elétron-volt), diferentemente dos materiais isolantes em que o gap supera esse valor.
Em função dessas bandas de energia e do aumento da temperatura, há uma excitação térmica de elétrons da banda de valência para a banda de condução, fazendo com que na banda de valência haja lacunas, também conhecidas como portadores intrínsecos.
Assim, para temperaturas superiores a 0K, há sempre um certo número de elétrons ocupando a banda de condução, e o mesmo número de lacunas na banda de valência.
Uma característica essencial que permite a fabricação dos diodos é a possibilidade do material gerar pares de elétron-lacunas com energia superior à do gap.
Esses elétrons e lacunas gerados podem locomover-se dentro do material, aumentando a condutividade elétrica.
Para isso, o silício passa por um processo industrial de purificação.
Logo após, é necessária a aplicação de um campo elétrico, com o intuito de separar os portadores. Isso ocorre através do que chamamos de junção pn!
Para criar uma junção pn, é preciso introduzir impurezas no semicondutor de forma controlada, processo esse conhecido como dopagem!
Ao se introduzir na rede cristalina um átomo trivalente, como o boro (B), haverá a falta de um elétron para completar as ligações com os átomos de Si da rede, formando o lado tipo P ou com portadores de carga positiva.
Já ao se introduzir nessa estrutura um átomo pentavalente, como o fósforo (P), haverá um elétron em excesso fracamente ligado ao seu átomo de origem, formando o lado tipo N ou com portadores de carga negativa.
As cargas produzidas nas proximidades da junção são cargas fixas à rede cristalina. Essa região de cargas próxima à junção é denominada região de depleção.
Com o aparecimento da região de depleção, o transporte de elétrons para o lado p é bloqueado, pois, estes são repelidos da região negativamente carregada do lado p.
O mesmo efeito se aplica para lacunas cujo transporte para o lado n é repelido pelas cargas positivas existentes no lado n da junção.
Portanto, imediatamente após a formação da junção, uma diferença de potencial positiva é gerada entre os lados n e p.
Essa barreira de potencial previne a continuação do transporte de portadores através da junção pn não polarizada.
A tensão proporcionada pela barreira de potencial no interior do diodo depende do material utilizado na sua fabricação.
Características
O diodo em circuitos elétricos funciona como uma chave que varia de estado conforme a maneira que é ligado à fonte.
Daí surgem duas formas de polarização: a polarização direta e a inversa.
Na imagem abaixo, é possível ver um diodo e o seu símbolo.
Diodo – componente e símbolo.
Na polarização direta, o polo positivo da fonte de tensão está conectado ao lado P do diodo. Isso faz com que o lado positivo torne-se ainda mais positivo, e o lado N, ainda mais negativo.
Nessa polarização, as cargas elétricas conseguem atravessar a barreira de potencial existente entre o lado P e o lado N do diodo, portanto, há condução de corrente.
Já na polarização inversa, o terminal positivo da fonte de tensão é conectado ao lado N da junção PN do diodo. Isso faz com que a barreira de potencial aumente. Nesse caso, a resistência do circuito é muito alta e a corrente elétrica não consegue atravessá-la.
Os diodos são muito utilizados em circuitos retificadores, ceifadores e multiplicadores.
O diodo é classificado como um componente de apoio, ativo e com polaridade.
Com o passar do tempo, outras propriedades dos diodos foram descobertas, criando-se o diodo zener, que é fabricado para conduzir a corrente elétrica em sentido inverso (polarização inversa).
O tipo mais comum de diodo é o diodo semicondutor, no entanto, existem outros tipos de diodo, como:
- Diodo Zener
- Diodo emissor de luz
- Diodo schottky
- Diodo em ponte
- Diodo túnel
- Diodo varactor
- Diodo gunn
- Diodo pin
- Diodo de sinal
- Diodo retificador
Se você deseja continuar aprendendo o que é um diodo, recomendamos que assista o vídeo abaixo!
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Sobre o autor
Eletricista desde 2006, Henrique Mattede também é autor, professor, técnico em eletrotécnica e engenheiro eletricista em formação. É educador renomado na área de eletricidade e um dos precursores do ensino de eletricidade na internet brasileira. Já produziu mais de 1000 videoaulas no canal Mundo da Elétrica no Youtube, cursos profissionalizantes e centenas de artigos técnicos. O conteúdo produzido por Henrique é referência em escolas, faculdades e universidades e já recebeu mais de 120 milhões de acessos na internet.
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