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Eletrônica

Basica

Diodo Semicondutor



O que é


Diodo é um dos elementos básicos da eletrônica como conhecemos, ele é o componente semicondutor mais simples existente e base para circuitos e até mesmo outros componentes como os transistores que revolucionaram a eletrônica, ele é formada pela junção de dois materiais semicondutores que basicamente são isolantes que foram dopados e se tornaram condutores, e é a junção do material que confere ao diodo sua capacidade tão especial de conduzir ou não corrente elétrica.

Fabricação


O diodo é fabricado a partir de silício, elemento químico de símbolo Si e numero atômico 14 e quatro elétrons na camada de valência o que na forma de cristal confere ao silício característica de isolante. Para a utilização do silício na fabricação de diodos (ou transistores) ele é purificado e passa por um processo que forma uma estrutura cristalina em seus átomos. O material é preparado e passa por um processo de dopagem, onde são introduzidas quantidades controladas de materiais selecionados que modificam a estrutura eletrônica, introduzindo-se entre as ligações dos átomos de silício, roubando ou doando elétrons dos átomos, gerando o silício P ou N, conforme ele seja positivo (tenha falta de elétrons) ou negativo (tenha excesso de elétrons).São usados para a dopagem do silício elementos químicos como o Fósforo ou Arsênio para cristais tipo N ou Boro e Gálio para cristais tipo P isso confere ao silício a capacidade de conduzir corrente elétrica.

No caso da dopagem do tipo N, o Fósforo possui 5 elétrons na sua camada mais externa isso faz com que no momento da recombinação com o silício um dos elétron fique livre para se mover (já que originalmente o silício possui 4 elétrons)  possibilitando que uma corrente atravesse o material, e dando ao material carga negativa.

No caso da dopagem do tipo P, o Boro tem apenas 3 elétrons em sua camada externa, sendo assim quando misturadas com a estrutura do silício, é formado um buraco pela falta de um elétron, isso confere carga positiva ao material podendo assim também conduzir corrente.

A união de uma pequena quantidade de material dopado tipo N e tipo P, transforma o cristal de silício de um bom isolador para um condutor, porem não tão bom por isso leva o nome de semicondutor, os materiais N e P quando separados não possuem características muito especiais, porem quando unidos a junção entre ele pode produzir resultados muito interessantes, isso acontece em um diodo.

O diodo


O diodo é o mais simples dos semicondutores. Ele permite que a corrente flua em uma das direções mas impede que flua na outra, isso devido a junção dos cristais dopados de silício N (cátodo) e P (ânodo) a figura exemplifica a ligação de um diodo.

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Na imagem o cristal N é um condutor por si só já que tem possui elétrons livres e o cristal P também, porem apenas a união dos dois não conduz corrente elétrica, se ligarmos o termina positivo da bateria no terminal N do diodo, os elétrons serão atraídos ao terminal da bateria bem como os buracos do cristal P serão atraídos para o terminal negativo da bateria, sendo assim a corrente não fluirá pelo diodo.

Porem se invertemos a conexão da bateria, teremos corrente fluindo já que os elétrons livres no cristal tipo N serão repelidos pelo terminal negativo da bateria e os buracos do cristal P serão repelidos pelo pólo positivo da bateria, sendo ambos empurrados para a junção entre os cristais, nesse momentos elétrons livres e os buracos se encontram os elétrons livres preenchem os buracos, sendo assim os elétrons livres e os buracos deixam de existir e novos buracos e elétrons são empurrados para a junção, fazendo assim que flua corrente pela junção. por si só o movimento dos elétrons entre os cristais cria uma diferença de potencial que para os diodos de silício é de 0,7V.

Um dispositivo que bloqueia a corrente em uma direção e permite a passagem em outra, pode ser utilizada nas mas diversas aplicações, esse é o caso do diodo. Por exemplo em dispositivos que utilizam baterias para evitar inversão de polaridade, ou mesmo em circuitos retificadores que converter a tensão alternada em corrente continua, mas a maior aplicação dos semicondutores e obviamente do diodo é o transistor que tem muito em comum.

Porem o diodo como todos os outros componentes eletrônicos não possuem características totalmente idéias, ou seja, no diodo ideal toda corrente reversa aplicada aos seus terminais deveria ser bloqueada mais isso não acontece na vida real devido a suas características construtivas, sua curva característica pode ser vista no gráfico.

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Em um diodo ideal quando reversamente polarizado deverá bloquear totalmente a corrente, porem em um diodo real uma pequena corrente de fuga aparece da ordem de micro ampere. Outro ponto é aplicação demasiada de tensão reversa na junção do diodo, sendo que se ultrapassar o limite construtivo a barreira pode se romper e o diodo passar a conduzir. Para polarizar o diodo é necessária uma pequena tensão que para os diodos de silício é em torno de 0,7V

Exemplo

Um exemplo de diodo comum é o 1N4007, muito usado em diversos projetos de eletrônica, algumas de suas características são:

Pico máximo suportado de tensão reversa 1000V
Máxima tensão reversa RMS 700V
Corrente 1A


Encapsulamento e simbologia


Os diodos podem ser encapsulados de varias maneiras diferentes, a mais comum para projetos de montagem com furos é a DO-41 como é o caso do 1N4007, mas também podem ser encontrados diodos para potencias superiores, ou ate mesmo modelos de montagem em superfície alguns dos encapsulamentos são:
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O diodo é esquematicamente representado por um triangulo e um traço representando o cátodo, em um diodo real, o catodo também é representado por um traço desenhado no encapsulamento
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