Diodos

Para comprenender o funcionamento dos diodos é fundamental conhecer o comportamento dos materiais semicondutores, os atomos destes materiais apresentam em sua ultima camada 4 eletrons, estes atomos são ligados uns aos outros  compartilhando eletrons entre si para que fiquem em equilibrio ( 8 eletrons na camada de valencia).

Se uma impureza com átomos de 5 elétrons na camada de valência, como o antimônio, boro ou fósforo, for adicionada ao cristal atraves do processo de "dopagem", alguns dos átomos terá um elétron de sobra na camada de valência, o qual não encontrará um parceiro para compartilhar sua posição no cristal. O resultado é que teremos uma sobra de elétrons nesse material, As substâncias em que isso acontece são denominadas “doadoras” e elas possuem um excesso de cargas negativas. Esses materiais são chamados semicondutores do tipo N (negativo).

Se a substância adicionada ao cristal for um elemento com três elétrons na camada de valência como, por exemplo, o alumínio, gálio ou irídio, o resultado final será a presença de  lacunas, onde faltam elétrons para preencher a camada de valência. Materiais desse tipo, que podem aceitar elétrons são chamados “aceptores” e formam semicondutores do tipo P (positivo).





Junções PN

No interior do diodo são dispostos os materiais N e P. A região que separa essas duas partes, e que não é nem do tipo P e nem do tipo N, é denominada área de depleção “junção” e apresenta as propriedades elétricas que regem o funcionamento dos diodos, nesta área os materiais do tipo P e N tenden a se recombinarem para que ambos os materiais tornem-se equilibrados, porem apenas os eletrons proximos a junção conseguem se unir, não há energia suficiente para que os eletrons distantes da junção possam romper a barreira formada pelos eletrons unidos na junção.

Quando aplicamos uma corrente sobre um diodo no sentido direto ( terminal positivo no Anodo + e Negativo no Catodo - ) temos passagem de corrente eletrica no sentido do catodo para o anodo, os eletrons vindos do terminal negativo da bateria "empurram" os eletrons do material N ( Sobrecarregado ) sobre o material P (3 ), a tensão permite que os eletrons do material N rompam a barreira eletrica formada pela camada de depleção e iniciem um fluxo de eletrons sobre o material P (aceptor). Nos diodos de germânio este fenômeno começa a ocorrer com uma tensão de aproximadamente 0,2 V,  nos diodos de silício com cerca de 0,6 V, nos diodos tipo schottky com 0,4V.

 Quando aplicamos uma corrente sobre um diodo no sentido inverso ( terminal positivo no catodo - e Negativo no anodo + ) temos o aumento da área de depleção, os eletrons do material N são atraidos ao terminal Positivo e os atomos do material P atraidos ao terminal negativo intensificando a barreira contra a passagem de corrente

Existe uma variedade de diodos adequados a diversas aplicações, os diodos que são usados para deixar a corrente passar em apenas uma direção são chamados retificadores.


Quando o diodo conduz aparece entre os seus terminais uma tensão chamada queda tensão direta sinalizada como VD, esta tensão varia conforme o tipo de semicondutor  O de germânio é usado apenas onde se precisa de uma queda de tensão muito pequena. Os de silício são de uso geral e os schottky são
construídos baseados em uma junção metal-semicondutor (e não semicondutor-semicondutor como os outros dois) e apresentam uma baixa queda de tensão (tensão de barreira) e altas velocidades de trabalho.



As principais características dos diodos, especificadas nos datasheets, são:

Tensão inversa de pico (PIV): é a tensão inversa máxima que o diodo pode suportar;
Corrente máxima (Io(max)): é a corrente que pode passar pelo diodo normalmente, sem danificá-lo;
Tensão de barreira: (queda máxima de tensão) quando uma corrente passa por um diodo, existe uma queda de tensão que não é proporcional à sua intensidade, sendo bastante estável. Esta tensão é geralmente cerca de 0,6 volts para diodos feitos de silício, de 0,2 volts para diodos de germânio e de 0,4 volts para diodos schottky. Um detalhe importante é que, mesmo diretamente polarizados, os diodos só começam a conduzir quando a tensão direta ultrapassa esse valor.

Outras características importantes são:
Corrente máxima de fuga - corrente que "escapa" quando o diodo está polarizado inversamente, influenciada quase linearmente pela temperatura.
Velocidade de resposta -  é o tempo que leva para o diodo "ligar e desligar", informação importante quando se trabalha com altas freqüências.
Corrente de surto - corrente máxima que o diodo pode suportar por um tempo muito curto.
Capacitância - carga armazenada no diodo quando este é polarizado inversamente.


Associações em série e em paralelo

Um conjunto de diodos do mesmo tipo associados em série apresenta uma capacidade de corrente direta igual à capacidade de cada unidade. A tensão máxima reversa, entretanto, será a soma das tensões máximas reversas individuais. É importante que os diodos sejam do mesmo tipo, ou haverá uma distribuição irregular da tensão entre eles, causando a ruptura em um valor inferior a esta soma.

A montagem de diodos em paralelo aumentam a corrente de retificação, mantendo a mesma tensão máxima de trabalho, porem este tipo de ligação costuma ser problemática, e deve ser substituída por um único diodo com maior capacidade de corrente sempre que possível. Nos diodos associados em
paralelo, a tendência será de que aquele com a menor barreira de tensão comece a conduzir primeiro, assumindo a maior parte (senão toda) a corrente do circuito podendo danificar o componente.

Simbolos Esquematicos Diodos 

Caracterisiticas dos Diodos