Diodo semicondutor é um componente eletrónico composto de cristal
semicondutor de silício ou germânio numa película cristalina cujas faces
opostas são dopadas por diferentes gases durante sua formação. É o tipo mais
simples de componente eletrónico semicondutor, usado como retificador de
corrente elétrica. Possui uma queda de tensão de, aproximadamente, 0,3 V
(germânio) e 0,7 V (silício).
O diodo é um componente electrónico 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.
Quando colocado em um simples circuito bateria-lâmpada, o diodo permite
ou impede corrente através da lâmpada, dependendo da polaridade da tensão
aplicada.
O diodo funciona como uma chave de acionamento automático (fechada
quando o diodo está directamente 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 eléctrica circule apenas em um sentido.
A dopagem do diodo semicondutor e os cristais
P e N
A dopagem no diodo 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 elétrões 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 elétrões na camada de valência) e um elétrão 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 elétrões 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 elétrões, 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).
Polarização do diodo
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 inversa quando o inverso ocorre.
Assim, ocorrerá uma atração das lacunas do anodo(cristal P) pela polarização
negativa da fonte geradora e uma atração dos elétrões 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(contém impurezas),
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.
Uso em electrónica
O fenómeno da condutividade em um só sentido é aproveitado como um
chaveamento da corrente eléctrica para a retificação de sinais senoidais,
portanto, este é o efeito diodo semicondutor tão usado na eletrónica, pois
permite que a corrente flua entre seus terminais apenas numa direção. Esta
propriedade é utilizada em grande número de circuitos eletrónicos 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 elétrões
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 eletrões e lacunas movimentarem-se, este processo dá-se devida
assimetria de cargas existente.
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:
- Diodo zener
- Diodo Schottky
- Diodo túnel
- Diodo emissor de luz (LED)
- Fotodiodo
- Varicap
- SCR
Fonte: Wikipédia
Ver Também:
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