Em 1873 Frederick Guthrie descobriu o princípio de funcionamento dos diodos térmicos .
Guhtrie descobriu que um eletroscópio carregado positivamente poderia ser descarregado aproximando-se de um pedaço de metal quente, sem a necessidade de tocá-lo.
Diferentes tipos de diodos
Diodo LED
É um dos tipos de diodos mais populares e quando este diodo permite a transferência de corrente elétrica entre os eletrodos, é produzida luz. Na maioria dos diodos, a luz (infravermelha) não pode ser vista em frequências que não permitem visibilidade. Quando o diodo está ligado ou polarizado diretamente, os elétrons se recombinam com os buracos e liberam energia na forma de luz (eletroluminescência). A cor da luz depende da lacuna de energia do semicondutor.
Diodo de avalanche
Este tipo de diodo funciona na diagonal reversa e utiliza o efeito avalanche para seu funcionamento. A quebra da avalanche ocorre em toda a junção PN, quando a queda de tensão é constante e independente da corrente. Geralmente, o diodo avalanche é utilizado para fotodetecção, onde altos níveis de sensibilidade podem ser obtidos pelo processo de avalanche.
diodo laser
Este tipo de diodo é diferente do tipo LED porque produz luz coerente. Esses diodos encontram sua aplicação em unidades de DVD e CD, ponteiros laser, etc. Os diodos laser são mais caros que os LEDs. No entanto, eles são mais baratos que outras formas de geradores de laser. Por outro lado, estes diodos laser têm uma vida útil limitada.
Diodos Schottky
Esses diodos têm menor queda de tensão direta em comparação com diodos de junção PN de silício comuns. A queda de tensão pode estar entre 0,15 e 0,4 volts em correntes baixas, em comparação com 0,6 volts para um diodo de silício. Para atingir esse desempenho, esses diodos são construídos de forma diferente dos diodos normais, com o metal em contato com o semicondutor. Os diodos Schottky são usados em aplicações de RF, aplicações retificadoras e diodos de fixação.
Diodo Zener
Este tipo de diodo fornece uma tensão de referência estável, portanto é um tipo muito útil e utilizado em grandes quantidades. O diodo funciona na diagonal reversa e quebra quando uma determinada tensão chega. Uma tensão estável é produzida se a corrente através do resistor for limitada. Nas fontes de alimentação, esses diodos são usados para fornecer uma tensão de referência.
Foto-diodo
Fotodiodos são usados para detectar luz e apresentam junções amplas e transparentes. Geralmente, esses diodos operam em diagonal reversa, onde mesmo pequenas quantidades de corrente, resultantes da luz, podem ser facilmente detectadas. Os fotodiodos também podem ser usados para gerar eletricidade, usados como células solares e em fotometria.
Diodo Varicap
Este tipo de função de diodo impõe uma polarização inversa que varia a largura da camada de depleção dependendo da tensão colocada através do diodo. Este diodo atua como um capacitor e as placas capacitivas são formadas pela extensão das regiões de condução e pela região de depleção no dielétrico isolante. Ao alterar a polarização no diodo, a largura da região de depleção muda, variando assim a capacitância.
Diodo retificador
Esses diodos são usados para retificar as entradas de energia alternadas nas fontes de alimentação. Eles podem retificar os níveis de corrente que vão de um amplificador para cima. Se forem necessárias quedas de baixa tensão, então os diodos Schottky podem ser usados, no entanto, geralmente esses diodos são diodos de junção PN.
Diodo Diodos dopados com ouro
Esses diodos usam ouro como dopante e podem operar em frequências de sinal mesmo se a queda de tensão direta aumentar.
diodos de barreira
Eles também são chamados de diodos retificadores. Esses diodos têm a característica de menor corrente de fuga reversa do que o diodo PN normal e menor queda de tensão direta do que o diodo Schottky com maior capacidade de manuseio.
Diodos de contato pontual
A construção deste diodo é mais simples e é utilizado em aplicações analógicas e como detector em receptores de rádio. Este diodo é construído com semicondutor tipo N e alguns metais condutores para entrar em contato com o semicondutor. Alguns metais formam uma pequena região do semicondutor p-tpye próxima ao contato.
Diodos Peltier
Este diodo é usado como motor térmico e sensor para resfriamento termoelétrico.
Diodo Gunn
Este diodo é feito de materiais como GaAs ou InP que apresentam uma região de resistência diferencial negativa.
diodo de cristal
Este é um tipo de diodo de contato pontual, também chamado de diodo de bigode de gato. Este diodo é feito de um fio de metal fino e afiado que é pressionado contra o cristal semicondutor. O fio metálico é o ânodo e o cristal semicondutor é o cátodo. Esses diodos estão obsoletos.
Diodo retificador
Como o nome indica este diodo pode ser controlado ou ativado na condição LIGADO devido à aplicação de pequena tensão. Eles pertencem à família dos tiristores e são usados em diversas áreas de controle de motores CC, regulação de campo de geradores, sistemas de controle de iluminação e inversores de frequência variável. É um dispositivo de três terminais ânodo, cátodo e terceiro condutor ou portão controlado.
diodos de vácuo
Este diodo é um tubo de vácuo de dois eletrodos capaz de suportar altas tensões reversas.
Os diodos são amplamente utilizados na indústria eletrônica, desde o projeto eletrônico até a produção e reparos. Além dos tipos de diodos mencionados, os outros diodos são diodo PIN, diodo de contato pontual, diodo de sinal, diodo de recuperação de passo, diodo túnel e diodos dopados com ouro. O tipo de diodo para transferir a corrente elétrica depende do tipo e quantidade de transmissão, bem como de aplicações específicas.
De forma simplificada, a curva característica de um diodo (IV) consiste em duas regiões:
- Abaixo de uma certa diferença de potencial, ele se comporta como um circuito aberto (não conduz).
- Acima dele há um circuito fechado com uma resistência elétrica muito pequena .
Limite, cotovelo ou tensão inicial (Vγ).
A tensão limite de polarização direta coincide em valor com a tensão da região de carga espacial do diodo não polarizado.
Ao polarizar diretamente o diodo, a barreira de potencial inicial é reduzida, aumentando ligeiramente a corrente, em torno de 1% da nominal. Porém, quando a tensão externa excede a tensão limite, a barreira de potencial desaparece, de modo que para pequenos aumentos de tensão ocorrem grandes variações na intensidade da corrente.
A tensão limite de polarização direta coincide em valor com a tensão da região de carga espacial do diodo não polarizado.
Ao polarizar diretamente o diodo, a barreira de potencial inicial é reduzida, aumentando ligeiramente a corrente, em torno de 1% da nominal. Porém, quando a tensão externa excede a tensão limite, a barreira de potencial desaparece, de modo que para pequenos aumentos de tensão ocorrem grandes variações na intensidade da corrente.
Corrente máxima (I_max).
É a intensidade máxima de corrente que os diodos podem conduzir sem derreter devido ao efeito Joule . Por ser função da quantidade de calor que o diodo pode dissipar, depende sobretudo do seu design.
Corrente de saturação reversa (Is).
É a pequena corrente que é estabelecida pela polarização reversa do diodo devido à formação de pares elétron-buraco devido à temperatura, duplicando reconhecidamente a cada aumento de 10 °C na temperatura.
Corrente de fuga superficial.
É a pequena corrente que circula pela superfície dos diodos (ver polarização reversa), esta corrente é função da tensão aplicada ao diodo, portanto à medida que a tensão aumenta, a corrente de fuga superficial aumenta.
Tensão de ruptura (Vr).
É a tensão reversa máxima que os diodos podem suportar antes que ocorra o efeito avalanche.
Teoricamente, ao polarizar reversamente o diodo, ele conduzirá a corrente de saturação reversa; Na realidade, a partir de um determinado valor de tensão, no diodo de junção normal ou abrupta a ruptura se deve ao efeito avalanche; Porém, existem outros tipos de diodos, como os diodos Zener, nos quais a quebra pode ser devida a dois efeitos.
Polarização de Diodo
1- Polarização direta de um diodo.
Neste caso, a bateria diminui a barreira de potencial da zona de carga espacial, permitindo que a corrente do elétron passe pela junção; Ou seja, o diodo polarizado diretamente conduz eletricidade.
Para que um diodo seja polarizado diretamente, o pólo positivo da bateria deve estar conectado ao ânodo do diodo e o pólo negativo ao cátodo.
Nessas condições podemos observar que:
- O pólo negativo da bateria repele os elétrons livres do cristal N, de modo que esses elétrons são direcionados para a junção PN.
- O pólo positivo da bateria atrai os elétrons de valência do cristal P, isso equivale a dizer que empurra os buracos em direção à junção PN .
Processo
Quando a diferença de potencial entre os terminais da bateria é maior que a diferença de potencial na zona de carga espacial, os elétrons livres do cristal n adquirem energia suficiente para saltar para os buracos do cristal P que foram previamente deslocados em direção à junção PN.
Uma vez que um elétron livre da zona n salta para a zona p, passando pela zona de carga espacial, ele cai em uma das múltiplas lacunas na zona P, tornando-se um elétron de valência. Feito isso, o elétron é atraído para o pólo positivo da bateria e se desloca de átomo em átomo até chegar ao final do cristal P, de onde é introduzido no fio condutor e chega à bateria.
Desta forma, com a bateria cedendo elétrons livres para a zona N e atraindo elétrons de valência da zona P, surge uma corrente elétrica constante através do diodo até o final.
2- Polarização reversa de um diodo.
Neste caso, o pólo negativo da bateria é conectado à zona P e o pólo positivo à zona N, o que aumenta a zona de carga espacial e a tensão nesta zona até atingir o valor da tensão da bateria.
Nessas condições podemos observar que:
- O pólo positivo da bateria atrai os elétrons livres da zona N, que saem do cristal N e entram no condutor por onde passam até chegar à bateria.
- O pólo negativo da bateria cede elétrons livres para os átomos trivalentes da zona P, portanto, quando os elétrons livres cedidos pela bateria entram na zona P, eles caem nesses buracos, de modo que os átomos trivalentes adquirem estabilidade e carga elétrica. . líquido de -1, convertendo-se assim em íons negativos.
Processo
Nesta situação, o diodo não deve conduzir corrente, porém devido ao efeito da temperatura, pares elétron-buraco se formarão em ambos os lados da junção produzindo uma pequena corrente chamada corrente de saturação reversa.
Além disso, existe também a chamada corrente de fuga superficial que, como o próprio nome indica, conduz uma pequena corrente através da superfície do diodo; já que na superfície os átomos de silício não estão rodeados por átomos suficientes para fazer as quatro ligações covalentes necessárias para obter estabilidade.
Isso faz com que os átomos da superfície do diodo, tanto nas zonas n quanto nas zonas p, tenham buracos em seu orbital de valência para que os elétrons circulem sem dificuldade por eles. No entanto, como a corrente de saturação reversa, a corrente de fuga superficial é insignificante.
Fonte: https://onubaelectronica.es/diodos/
0 comments:
Postar um comentário