O documento discute diversos tipos de diodos semicondutores, incluindo LEDs, diodos zener, varicaps e fotodiodos. Explica como cada um funciona e como pode ser usado, destacando suas características e aplicações principais.

1. Introdução
Com a diversificação dos tipos de materiais e da forma de construção utilizados para o
desenvolvimento de componentes semicondutores, foi possível observar a ocorrência de
diferentes tipos de fenômenos físicos. Alguns destes fenômenos foram aproveitados
para o desenvolvimento de componentes eletrônicos especiais. Desde o descobrimento
da junção semicondutora PN, muitos estudos têm sido realizados com os materiais
semicondutores, em busca de novos componentes. O diodo emissor de luz (LED) é
um dos componentes descobertos através dessas pesquisas. Atualmente, na grande maioria
dos aparelhos eletrônicos, as lâmpadas de sinalização estão sendo substituídas por esse
componente semicondutor capaz de emitir luz. O outro componente foi o diodo zener
que veio atender à necessidade de utilização de dispositivos reguladores de tensão
surgida com a crescente sofisticação dos equipamentos eletrônicos. O diodo varicap, é um
tipo de diodo que possui uma capacitância variável que é função da tensão à qual ele é
submetido. Diodo Schottky é um tipo de diodo que utiliza o efeito Schottky na
semicondução.

2. Diodos Especiais
Diodo semicondutor
O Diodo semicondutor é um componente eletrônico geralmente composto por silício. É
usado como retificador no circuito elétrico. O diodo “administra” o sentido da corrente
em um circuito. O diodo é formado através da Junção PN , quando são unidos dois
materiais semicondutores de tipos P (com maior numero de prótons) e tipo N (com
maior número de elétrons), a esta junção damos o nome de Junção PN.
Diodo emissor de luz (LED)
Símbolo do diodo emissor de luz – LED
O LED é um componente do tipo bipolar, ou seja, tem um terminal chamado anodo e
outro, chamado catodo. Dependendo de como for polarizado, permite ou não a
passagem de corrente elétrica e, conseqüentemente, a geração ou não de luz. A luz
emitida não é monocromática, mas a banda colorida é relativamente estreita. A cor,
portanto, dependente do cristal e da impureza de dopagem com que o componente é
fabricado. O LED que utiliza o arsenieto de gálio emite radiações infravermelhas.
Os diodos LED são encontrados com as mais diversas formas e dimensões. A figura
seguinte apresenta alguns tipos construtivos de diodos LED. Tipos de diodos LED:

3. Tipos de diodos LED
Funcionamento
A circulação da corrente se processa pela liberação de portadores livres na estrutura dos
cristais. O deslocamento de portadores de banda de condução provoca a liberação de
energia (emissão de fótons) em forma de luz.
Fenômeno de emissão de fótons
O cátodo de um diodo LED pode ser identificado por um “corte” na base do
encapsulamento.
Localização do cátodo em um diodo LED
Quando o diodo LED é polarizado diretamente entra em condução, permitindo a
circulação de corrente.

4. Ligação do diodo LED
O diodo LED é utilizado principalmente em substituição às lâmpadas incandescentes de
sinalização, devido a uma série de vantagens que apresenta, tais como:
• Baixo consumo
• Alta resistência a vibrações
• Nenhum aquecimento
• Grande durabilidade
LED bicolor
O LED bicolor consiste, na verdade, de dois LEDs colocados dentro de uma mesma
cápsula. Estes
LEDs têm três terminais.
LED bicolor
Um dos terminais é comum aos dois LEDs. Dependendo da cor que se deseja acender,
polariza-se um dos diodos.
Terminais do LED bicolor

5. LED infravermelho
A luz infravermelha é um tipo de luz que não é visível ao olho humano. Este tipo de luz
é usado principalmente em alarmes contra roubos e circuitos do gênero.
Existem diodos LEDs que emitem luz infravermelha. Estes LEDs funcionam como os
outros, porém a olho nu não se pode observar se estão ligados ou não.
Teste do diodo LED
Os diodos LED podem ser testados como um diodo comum, usando um multímetro na
escala de resistência. Em um sentido o teste deve indicar baixa resistência (terminal
positivo do multímetro no ânodo do LED e negativo no cátodo), em outro, alta
resistência (terminal negativo do multímetro no ânodo do LED e positivo no cátodo).
Polarização reversa durante o teste de um LED
Polarização direta durante o teste de um LED
Observações
A identificação dos terminais ânodo e cátodo também podem ser feitos com o
multímetro, da mesma forma que um diodo comum.
Alguns multímetros analógicos têm a polaridade de suas pontas de prova invertidas
quando colocados na escala de resistência.

6. Na maioria dos multímetros digitais é possível encontrar uma escala específica para
medição de semicondutores.
Características dos diodos LED
As características importantes do diodo LED são:
• Corrente direta máxima (IFM)
• Corrente direta nominal (IF)
• Tensão direta nominal (VF)
• Tensão inversa máxima (VR)
Corrente direta máxima (IFM)
Especificação que define a corrente máxima de condução do diodo LED sem prejuízo
para sua estrutura.
Corrente direta nominal (IF)
É um valor de corrente de condução indicado pelo fabricante no qual o diodo LED
apresenta um rendimento luminoso ótimo (normalmente 20mA).
Tensão direta nominal (VF)
Especificação que define a queda da tensão típica do diodo no sentido de condução. A
queda de tensão nominal (VF) ocorre no componente quando a corrente direta tem valor
nominal (IF). Em geral, os LEDs operam com nível de tensão de 1,6 a 3,3V. A potência
necessária está na faixa típica de 10 a 150 mW, com um tempo de vida útil de 100.000
ou mais horas.
Medição da queda de tensão sobre um LED

7. Para valores de corrente direta diferentes do valor nominal (IF) a tensão direta de
condução sofre pequenas modificações de valor.
Tensão inversa máxima (VR)
Especificação que determina o valor de tensão máxima que o diodo LED suporta no
sentido inverso sem sofrer ruptura.
A tensão inversa máxima dos diodos LED é pequena (da ordem de 5V) uma vez que
estes componentes não tem por finalidade a retificação.
A tabela a seguir apresenta as características de alguns diodos LED.
Vf a If = Vf a If =
LED Cor
20 mA 20 mA
LD 30C Vermelho 1,6 v 100 mA
LD37I Verde 2,4 v 60 mA
LD 35I Amarelo 2,4 v 60 mA
Varactor (Varicap)
Símbolo do diodo varicap
Em condições de polarização inversa, todos os díodos podem ser comparados a
um condensador, pois nessa condição as regiões P e N comportam-se como as placas
(armaduras) e a RCE como o dielétrico. Os Varactores são díodos otimizados para
trabalharem em polarização inversa, apresentando maiores variações de capacitância,
em função do potencial inverso aplicado. Para baixas frequências são fabricados com
silício, sendo usado o arseniato de gálio para frequências mais elevadas. A figura a
seguir mostra o comportamento da capacitância em função da polarização e o símbolo
do díodo varactor.

8. O nome Varicap é derivado das palavras em inglês: Voltage Variable Capacitance, isto
é, diodo com capacitância variável por tensão. Apesar de ser pouco conhecido pela
maioria dos técnicos de eletrônica, ele aparece em muitos equipamentos eletrônicos,
sempre no estágio de RF, tanto na transmissão como na recepção.
Os diodos de junção têm uma região de depleção entre as camadas P e N.
Um diodo varicap é um diodo que tem uma capacidade variável em função da tensão
aplicada. São basicamente diodos construídos especificamente para funcionarem como
condensadores (capacitores) variáveis cuja capacitância varia de acordo com a tensão
aplicada.
Um diodo inversamente polarizado pode funcionar como um capacitor (condensador),
cuja capacitância varia de acordo com a tensão aplicada.
Quando reversamente polarizados, os diodos apresentam em sua junção uma
capacitância que é devida à presença de portadores de carga separados por uma camada
isolante (formada pela recombinação dos portadores) ao submetermos este diodo a uma
determinada tensão variamos a separação destes portares que funcionam assim como
um capacitor de placas variáveis. Os varicap são construídos de forma a se utilizar desse
efeito para conseguir uma capacitância controlada assim tendo uma capacitância
controlada pela tensão.
Aparelhos de televisão possuem um seletor de canais automático que contém "diodos
varicap's" com a função de sintonizar as frequências dos canais recebidos em
consequência da variação de tensão em seus catodos (polarização reversa), acarretando
mudança de capacitância internamente nestes diodos.

9. Ele está presente principalmente na sintonia dos receptores de última geração, com
frequência sintetizada, sintonizados por controle remoto, assim como nos receptores de
AM, FM e aparelhos de TV. Também é muito usado nos moduladores lineares de uma
maneira geral, nos equipamentos profissionais, como por exemplo, nos transmissores de
FM e som de TV. Além dessas aplicações, ele aparece em uma infinidade de outras,
entre as quais:
• Amplificadores paramétricos;
• Osciladores controlados por tensão (VCO);
• Geradores de sinais com frequência sintetizada;
• Filtros passa faixa, com largura de banda ajustável;
• Geradores de frequências harmônicas.
Diodos Varicap
Fotodiodo
Símbolo do fotodiodo
Uma junção PN pode emitir luz sob a ação de uma corrente elétrica (díodo LED). E o
processo inverso também é possível, ou seja, a luz pode gerar uma corrente elétrica em
uma junção PN.

10. Seção transversal de um fotodiodo comum de silício. É basicamente um diodo de
junção com características construtivas para direcionar a incidência de luz para a
camada P. Esta, por sua vez, é bastante fina e sua espessura tem relação com o
comprimento de onda da luz a detectar.
Um fotodiodo pode operar no modo fotovoltaico, isto é, sem nenhuma polarização.
Uma vez que a tensão gerada é muito baixa, é comum o uso de um amplificador
operacional. Neste circuito, os pulsos de saída são invertidos em relação aos pulsos de
luz na entrada.
No modo fotocondutor, o fotodiodo é polarizado por um potencial de uma fonte externa.
Os dois circuitos (sem inversão e com inversão de pulso) mostram a utilização com
amplificadores operacionais. Fotodiodo deve trabalhar com polarização inversa.
Um fotodiodo consiste num diodo (dispositivo formado por uma junção entre dois
semicondutores de características diferentes denominada junção PN) utilizado na
detenção de luz ou na medição da sua intensidade.
Na ausência de luz, o fotodiodo conduz a corrente elétrica num único sentido,
apresentando uma resistência elétrica muito elevada no sentido oposto. Quando a luz
incide na junção, a resistência no sentido oposto ao fluxo normal cai abruptamente, o
que permite um fluxo de corrente nos dois sentidos. O aumento da corrente no sentido

11. proibido permite detectar a luz incidente e pode ser relacionado com a intensidade
luminosa que atinge a junção.
Existem fotodiodos de vácuo ou de semicondutor sensível à luz. Os fotodiodos de vácuo
usam-se como geradores decorrentes constantes, enquanto os de semicondutor
(normalmente de arsenieto de gálio) apresentam dois modos de funcionamento:
fotovoltaico, em que o fotodiodo, tal como o de vácuo, constitui um gerador de
corrente, e fotocondutor, em que o fotodiodo inversamente polarizado e exposto à luz
funciona como detector de sinais pulsatórios.
Os fotodiodos são utilizados em sistemas de alarmes, no controlo da exposição de
máquinas fotográficas e em comunicação ótica.
Dispositivos eletrônicos feito de material semicondutor (normalmente feito de silício).
Eles possuem uma junção semicondutora, que tem a propriedade de variar a sua
resistência elétrica em função da intensidade da luz (numero de fótons) nela incide. Elas
atuam normalmente em leitura de códigos de barra, por se rápida para resposta, e
também para acionar alguns dispositivos eletroeletrônicos, exemplos são os controles
remotos, alarmes, portas eletrônicas, etc.
Com ausência de luz e polarizado reversamente, o fotodiodo não conduz corrente
elétrica. Se incidirmos luz na junção semicondutora do fotodiodo, a sua resistência
elétrica diminui muito, havendo condução intensa de corrente elétrica (até alguns
miliampères, o suficiente para acionar as portas digitais da placa de som de um PC).
Exemplos de utilização de um fotodiodo
Pelas suas características, o fotodiodo tem forte indicação de uso num Laboratório
Didático no Ensino de Física:

12. Para determinar a intensidade relativa da luz incidente no fotodiodo, relacionando com a
sua resistência elétrica.
Para evitar a "interferência" da luz ambiente com a luz emitida por um LED ou uma
pequena lâmpada incandescente para o fotodiodo, coloca-se um pequeno tubo opaco ao
redor do fotodiodo, como mostra a figura ao lado. O mesmo pode ser feito ao redor da
pequena lâmpada e do LED, para evitar que a luz se disperse.
Diodo Zener
Símbolo do diodo zener
O díodo Zener pode funcionar polarizado diretamente ou indiretamente. Quando está
polarizado diretamente, funciona como outro díodo qualquer. Não conduz enquanto a
tensão aos seus terminais for inferior a 0,7 V (díodo de silício) e a partir desta tensão
começa a conduzir, primeiro pouco e depois cada vez mais depressa, sendo não linear a
curva de crescimento da corrente com a tensão. Por esse fato, a sua tensão de condução
não é única, sendo considerada de 0,6 ou 0,7 V. Um díodo vulgar polarizado
inversamente praticamente não conduz. Existe uma pequena corrente inversa, chamada
de saturação e devida unicamente à geração de pares de elétron-lacuna na região de
carga espacial, à temperatura ambiente. No díodo Zener acontece a mesma coisa. A
diferença entre os dois tipos de díodo é que, no díodo convencional, ao atingir uma
determinada tensão inversa, cujo valor depende do díodo, este aumenta bruscamente a
condução (avalanche) e a corrente elevada acaba por destruir o díodo, não sendo
possível inverter o processo, enquanto no díodo Zener, ao atingir uma tensão chamada
de Zener, o díodo aumenta a condução sem se destruir e mantém constante a tensão aos
seus terminais. Existem várias tensões de Zener (uma para cada díodo) como, por
exemplo, 5,1 V e 6,3 V. Quanto ao valor da corrente máxima admissível, existem vários
tipos de díodo. O valor indicado é o da potência. Por exemplo, existem díodos Zener de
400 mW, além de outros valores. O valor da corrente máxima admissível depende desta
potência e da tensão de Zener. É por isso que o díodo Zener se encontra normalmente

13. associado com uma resistência em série, destinada precisamente a limitar a corrente a
um valor admissível.
Tipo especial de diodo utilizado como regulador de tensão. A sua capacidade de
regulação de tensão é empregada principalmente nas fontes de alimentação, visando à
obtenção de uma tensão de saída fixa. Ele é essencialmente um regulador de tensão e é
representado nos diagramas pelo símbolo a seguir.
Comportamento do diodo zener
O comportamento do diodo zener depende fundamentalmente da forma como é
polarizado.
• Com polarização direta;
• Com polarização inversa.
Polarização direta
Com polarização direta o diodo zener se comporta da mesma forma que um diodo
retificador, entrando em condução e assumindo uma queda de tensão típica.
Normalmente o diodo zener não é utilizado com polarização direta nos circuitos
eletrônicos.
A figura a seguir mostra um diodo zener polarizado diretamente e a curva característica
de condução.
Polarizado diretamente o diodo zener se comporta como um diodo retificador convencional.
Polarização inversa
Até um determinado valor de tensão inversa, o diodo zener se comporta como um diodo
comum, ficando em bloqueio. No bloqueio, circula no diodo zener uma pequena
corrente de fuga, conforme mostra a figura abaixo.

14. Corrente de fuga do diodo zener em polarização inversa.
O valor de tensão inversa que faz com que o diodo zener entre em condução é
denominado de tensão zener.
Tensão zener (VZ) é a tensão que, aplicada inversamente a um diodo zener, provoca a
sua condução.
Enquanto houver corrente inversa circulando no diodo zener, a tensão sobre seus
terminais se mantém praticamente no valor de tensão zener.
O funcionamento típico do diodo zener é com corrente inversa, o que estabelece uma
tensão fixa sobre seus terminais.
É importante observar que, no sentido reverso, o diodo zener difere do diodo retificador
convencional.
Um diodo retificador nunca chega a conduzir intensamente no sentido reverso e se isto
acontecer o diodo estará em curto, danificado permanentemente.
O diodo zener é levado propositalmente a conduzir no sentido reverso, visando obter a
tensão zener constante sobre seus terminais, sem que isto danifique o componente.
Schottky
Símbolo do diodo schottky
Diodo Schottky é um tipo de diodo que utiliza o efeito Schottky na semicondução. Seu
nome é uma homenagem ao físico alemão Walter Schottky. Esse Diodo serve para
diminuir a carga "armadilha" no diodo.
Nos díodos Schottky utiliza-se em vez de material semicondutor tipo P um metal, não
haverá lacunas que possam armadilhar elétrons vindos dos outros materiais durante a

15. corrente direta. Diodos de junção metálica e semicondutor não são recentes. Os
primitivos rádios de galena, do início do século XX, usavam um fio metálico e um
cristal de galena (sulfeto de chumbo) para formar um diodo detector de radiofrequência.
Diodos de metal/semicondutor (diodos Schottky) são obtidos pela deposição, por
evaporação ou por meios químicos, de uma camada metálica sobre a superfície de um
semicondutor. Normalmente há uma camada de óxido na borda para evitar efeitos
indesejáveis do campo elétrico mais intenso nessa zona.
O principal destaque do diodo Schottky é o menor tempo de recuperação, pois não há
recombinação de cargas do diodo de junção. Outra vantagem é a maior densidade de
corrente, o que significa uma queda de tensão direta menor que a do diodo comum de
junção. A contrapartida é uma corrente inversa maior, o que pode impedir o uso em
alguns circuitos. São usados principalmente em circuitos de alta frequência, de alta
velocidade de comutação.
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