IntroduçãoCom a diversificação dos tipos de materiais e da forma de construção utilizados para odesenvolvimento de compone...
Diodos EspeciaisDiodo semicondutorO Diodo semicondutor é um componente eletrônico geralmente composto por silício. Éusado ...
Tipos de diodos LEDFuncionamentoA circulação da corrente se processa pela liberação de portadores livres na estrutura dosc...
Ligação do diodo LEDO diodo LED é utilizado principalmente em substituição às lâmpadas incandescentes desinalização, devid...
LED infravermelhoA luz infravermelha é um tipo de luz que não é visível ao olho humano. Este tipo de luzé usado principalm...
Na maioria dos multímetros digitais é possível encontrar uma escala específica paramedição de semicondutores.Característic...
Para valores de corrente direta diferentes do valor nominal (IF) a tensão direta decondução sofre pequenas modificações de...
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Diodo (1)

  1. 1. IntroduçãoCom a diversificação dos tipos de materiais e da forma de construção utilizados para odesenvolvimento de componentes semicondutores, foi possível observar a ocorrência dediferentes tipos de fenômenos físicos. Alguns destes fenômenos foram aproveitadospara o desenvolvimento de componentes eletrônicos especiais. Desde o descobrimentoda junção semicondutora PN, muitos estudos têm sido realizados com os materiaissemicondutores, em busca de novos componentes. O diodo emissor de luz (LED) éum dos componentes descobertos através dessas pesquisas. Atualmente, na grande maioriados aparelhos eletrônicos, as lâmpadas de sinalização estão sendo substituídas por essecomponente semicondutor capaz de emitir luz. O outro componente foi o diodo zenerque veio atender à necessidade de utilização de dispositivos reguladores de tensãosurgida com a crescente sofisticação dos equipamentos eletrônicos. O diodo varicap, é umtipo de diodo que possui uma capacitância variável que é função da tensão à qual ele ésubmetido. Diodo Schottky é um tipo de diodo que utiliza o efeito Schottky nasemicondução.
  2. 2. Diodos EspeciaisDiodo semicondutorO Diodo semicondutor é um componente eletrônico geralmente composto por silício. Éusado como retificador no circuito elétrico. O diodo “administra” o sentido da correnteem um circuito. O diodo é formado através da Junção PN , quando são unidos doismateriais semicondutores de tipos P (com maior numero de prótons) e tipo N (commaior número de elétrons), a esta junção damos o nome de Junção PN.Diodo emissor de luz (LED) Símbolo do diodo emissor de luz – LEDO LED é um componente do tipo bipolar, ou seja, tem um terminal chamado anodo eoutro, chamado catodo. Dependendo de como for polarizado, permite ou não apassagem de corrente elétrica e, conseqüentemente, a geração ou não de luz. A luzemitida 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 éfabricado. O LED que utiliza o arsenieto de gálio emite radiações infravermelhas.Os diodos LED são encontrados com as mais diversas formas e dimensões. A figuraseguinte apresenta alguns tipos construtivos de diodos LED. Tipos de diodos LED:
  3. 3. Tipos de diodos LEDFuncionamentoA circulação da corrente se processa pela liberação de portadores livres na estrutura doscristais. O deslocamento de portadores de banda de condução provoca a liberação deenergia (emissão de fótons) em forma de luz. Fenômeno de emissão de fótonsO cátodo de um diodo LED pode ser identificado por um “corte” na base doencapsulamento. Localização do cátodo em um diodo LEDQuando o diodo LED é polarizado diretamente entra em condução, permitindo acirculação de corrente.
  4. 4. Ligação do diodo LEDO diodo LED é utilizado principalmente em substituição às lâmpadas incandescentes desinalização, devido a uma série de vantagens que apresenta, tais como:• Baixo consumo• Alta resistência a vibrações• Nenhum aquecimento• Grande durabilidadeLED bicolorO LED bicolor consiste, na verdade, de dois LEDs colocados dentro de uma mesmacápsula. EstesLEDs têm três terminais. LED bicolorUm dos terminais é comum aos dois LEDs. Dependendo da cor que se deseja acender,polariza-se um dos diodos. Terminais do LED bicolor
  5. 5. LED infravermelhoA luz infravermelha é um tipo de luz que não é visível ao olho humano. Este tipo de luzé usado principalmente em alarmes contra roubos e circuitos do gênero.Existem diodos LEDs que emitem luz infravermelha. Estes LEDs funcionam como osoutros, porém a olho nu não se pode observar se estão ligados ou não.Teste do diodo LEDOs diodos LED podem ser testados como um diodo comum, usando um multímetro naescala de resistência. Em um sentido o teste deve indicar baixa resistência (terminalpositivo do multímetro no ânodo do LED e negativo no cátodo), em outro, altaresistência (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 LEDObservaçõesA identificação dos terminais ânodo e cátodo também podem ser feitos com omultímetro, da mesma forma que um diodo comum.Alguns multímetros analógicos têm a polaridade de suas pontas de prova invertidasquando colocados na escala de resistência.
  6. 6. Na maioria dos multímetros digitais é possível encontrar uma escala específica paramedição de semicondutores.Características dos diodos LEDAs 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 prejuízopara sua estrutura.Corrente direta nominal (IF)É um valor de corrente de condução indicado pelo fabricante no qual o diodo LEDapresenta um rendimento luminoso ótimo (normalmente 20mA).Tensão direta nominal (VF)Especificação que define a queda da tensão típica do diodo no sentido de condução. Aqueda de tensão nominal (VF) ocorre no componente quando a corrente direta tem valornominal (IF). Em geral, os LEDs operam com nível de tensão de 1,6 a 3,3V. A potêncianecessária está na faixa típica de 10 a 150 mW, com um tempo de vida útil de 100.000ou mais horas. Medição da queda de tensão sobre um LED
  7. 7. Para valores de corrente direta diferentes do valor nominal (IF) a tensão direta decondução sofre pequenas modificações de valor.Tensão inversa máxima (VR)Especificação que determina o valor de tensão máxima que o diodo LED suporta nosentido inverso sem sofrer ruptura.A tensão inversa máxima dos diodos LED é pequena (da ordem de 5V) uma vez queestes 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 mAVaractor (Varicap) Símbolo do diodo varicapEm condições de polarização inversa, todos os díodos podem ser comparados aum 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 paratrabalharem em polarização inversa, apresentando maiores variações de capacitância,em função do potencial inverso aplicado. Para baixas frequências são fabricados comsilício, sendo usado o arseniato de gálio para frequências mais elevadas. A figura aseguir mostra o comportamento da capacitância em função da polarização e o símbolodo díodo varactor.
  8. 8. O nome Varicap é derivado das palavras em inglês: Voltage Variable Capacitance, istoé, diodo com capacitância variável por tensão. Apesar de ser pouco conhecido pelamaioria 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 tensãoaplicada. São basicamente diodos construídos especificamente para funcionarem comocondensadores (capacitores) variáveis cuja capacitância varia de acordo com a tensãoaplicada.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 umacapacitância que é devida à presença de portadores de carga separados por uma camadaisolante (formada pela recombinação dos portadores) ao submetermos este diodo a umadeterminada tensão variamos a separação destes portares que funcionam assim comoum capacitor de placas variáveis. Os varicap são construídos de forma a se utilizar desseefeito para conseguir uma capacitância controlada assim tendo uma capacitânciacontrolada pela tensão.Aparelhos de televisão possuem um seletor de canais automático que contém "diodosvaricaps" com a função de sintonizar as frequências dos canais recebidos emconsequência da variação de tensão em seus catodos (polarização reversa), acarretandomudança de capacitância internamente nestes diodos.
  9. 9. Ele está presente principalmente na sintonia dos receptores de última geração, comfrequência sintetizada, sintonizados por controle remoto, assim como nos receptores deAM, FM e aparelhos de TV. Também é muito usado nos moduladores lineares de umamaneira geral, nos equipamentos profissionais, como por exemplo, nos transmissores deFM 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 VaricapFotodiodo Símbolo do fotodiodoUma junção PN pode emitir luz sob a ação de uma corrente elétrica (díodo LED). E oprocesso inverso também é possível, ou seja, a luz pode gerar uma corrente elétrica emuma junção PN.
  10. 10. Seção transversal de um fotodiodo comum de silício. É basicamente um diodo dejunção com características construtivas para direcionar a incidência de luz para acamada P. Esta, por sua vez, é bastante fina e sua espessura tem relação com ocomprimento 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 amplificadoroperacional. Neste circuito, os pulsos de saída são invertidos em relação aos pulsos deluz 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 comamplificadores operacionais. Fotodiodo deve trabalhar com polarização inversa.Um fotodiodo consiste num diodo (dispositivo formado por uma junção entre doissemicondutores de características diferentes denominada junção PN) utilizado nadetenção 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 luzincide na junção, a resistência no sentido oposto ao fluxo normal cai abruptamente, oque permite um fluxo de corrente nos dois sentidos. O aumento da corrente no sentido
  11. 11. proibido permite detectar a luz incidente e pode ser relacionado com a intensidadeluminosa que atinge a junção.Existem fotodiodos de vácuo ou de semicondutor sensível à luz. Os fotodiodos de vácuousam-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 decorrente, e fotocondutor, em que o fotodiodo inversamente polarizado e exposto à luzfunciona como detector de sinais pulsatórios.Os fotodiodos são utilizados em sistemas de alarmes, no controlo da exposição demáquinas 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 suaresistência elétrica em função da intensidade da luz (numero de fótons) nela incide. Elasatuam normalmente em leitura de códigos de barra, por se rápida para resposta, etambém para acionar alguns dispositivos eletroeletrônicos, exemplos são os controlesremotos, alarmes, portas eletrônicas, etc.Com ausência de luz e polarizado reversamente, o fotodiodo não conduz correnteelétrica. Se incidirmos luz na junção semicondutora do fotodiodo, a sua resistênciaelétrica diminui muito, havendo condução intensa de corrente elétrica (até algunsmiliampères, o suficiente para acionar as portas digitais da placa de som de um PC).Exemplos de utilização de um fotodiodoPelas suas características, o fotodiodo tem forte indicação de uso num LaboratórioDidático no Ensino de Física:
  12. 12. Para determinar a intensidade relativa da luz incidente no fotodiodo, relacionando com asua resistência elétrica.Para evitar a "interferência" da luz ambiente com a luz emitida por um LED ou umapequena lâmpada incandescente para o fotodiodo, coloca-se um pequeno tubo opaco aoredor do fotodiodo, como mostra a figura ao lado. O mesmo pode ser feito ao redor dapequena lâmpada e do LED, para evitar que a luz se disperse.Diodo Zener Símbolo do diodo zenerO díodo Zener pode funcionar polarizado diretamente ou indiretamente. Quando estápolarizado diretamente, funciona como outro díodo qualquer. Não conduz enquanto atensão aos seus terminais for inferior a 0,7 V (díodo de silício) e a partir desta tensãocomeça a conduzir, primeiro pouco e depois cada vez mais depressa, sendo não linear acurva de crescimento da corrente com a tensão. Por esse fato, a sua tensão de conduçãonão é única, sendo considerada de 0,6 ou 0,7 V. Um díodo vulgar polarizadoinversamente praticamente não conduz. Existe uma pequena corrente inversa, chamadade saturação e devida unicamente à geração de pares de elétron-lacuna na região decarga espacial, à temperatura ambiente. No díodo Zener acontece a mesma coisa. Adiferença entre os dois tipos de díodo é que, no díodo convencional, ao atingir umadeterminada tensão inversa, cujo valor depende do díodo, este aumenta bruscamente acondução (avalanche) e a corrente elevada acaba por destruir o díodo, não sendopossível inverter o processo, enquanto no díodo Zener, ao atingir uma tensão chamadade Zener, o díodo aumenta a condução sem se destruir e mantém constante a tensão aosseus terminais. Existem várias tensões de Zener (uma para cada díodo) como, porexemplo, 5,1 V e 6,3 V. Quanto ao valor da corrente máxima admissível, existem váriostipos de díodo. O valor indicado é o da potência. Por exemplo, existem díodos Zener de400 mW, além de outros valores. O valor da corrente máxima admissível depende destapotência e da tensão de Zener. É por isso que o díodo Zener se encontra normalmente
  13. 13. associado com uma resistência em série, destinada precisamente a limitar a corrente aum valor admissível.Tipo especial de diodo utilizado como regulador de tensão. A sua capacidade deregulação de tensão é empregada principalmente nas fontes de alimentação, visando àobtenção de uma tensão de saída fixa. Ele é essencialmente um regulador de tensão e érepresentado nos diagramas pelo símbolo a seguir.Comportamento do diodo zenerO comportamento do diodo zener depende fundamentalmente da forma como épolarizado.• Com polarização direta;• Com polarização inversa.Polarização diretaCom polarização direta o diodo zener se comporta da mesma forma que um diodoretificador, entrando em condução e assumindo uma queda de tensão típica.Normalmente o diodo zener não é utilizado com polarização direta nos circuitoseletrônicos.A figura a seguir mostra um diodo zener polarizado diretamente e a curva característicade condução. Polarizado diretamente o diodo zener se comporta como um diodo retificador convencional.Polarização inversaAté um determinado valor de tensão inversa, o diodo zener se comporta como um diodocomum, ficando em bloqueio. No bloqueio, circula no diodo zener uma pequenacorrente de fuga, conforme mostra a figura abaixo.
  14. 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 édenominado de tensão zener.Tensão zener (VZ) é a tensão que, aplicada inversamente a um diodo zener, provoca asua condução.Enquanto houver corrente inversa circulando no diodo zener, a tensão sobre seusterminais se mantém praticamente no valor de tensão zener.O funcionamento típico do diodo zener é com corrente inversa, o que estabelece umatensão fixa sobre seus terminais.É importante observar que, no sentido reverso, o diodo zener difere do diodo retificadorconvencional.Um diodo retificador nunca chega a conduzir intensamente no sentido reverso e se istoacontecer o diodo estará em curto, danificado permanentemente.O diodo zener é levado propositalmente a conduzir no sentido reverso, visando obter atensão zener constante sobre seus terminais, sem que isto danifique o componente.Schottky Símbolo do diodo schottkyDiodo Schottky é um tipo de diodo que utiliza o efeito Schottky na semicondução. Seunome é uma homenagem ao físico alemão Walter Schottky. Esse Diodo serve paradiminuir a carga "armadilha" no diodo.Nos díodos Schottky utiliza-se em vez de material semicondutor tipo P um metal, nãohaverá lacunas que possam armadilhar elétrons vindos dos outros materiais durante a
  15. 15. corrente direta. Diodos de junção metálica e semicondutor não são recentes. Osprimitivos rádios de galena, do início do século XX, usavam um fio metálico e umcristal de galena (sulfeto de chumbo) para formar um diodo detector de radiofrequência.Diodos de metal/semicondutor (diodos Schottky) são obtidos pela deposição, porevaporação ou por meios químicos, de uma camada metálica sobre a superfície de umsemicondutor. Normalmente há uma camada de óxido na borda para evitar efeitosindesejáveis do campo elétrico mais intenso nessa zona.O principal destaque do diodo Schottky é o menor tempo de recuperação, pois não hárecombinação de cargas do diodo de junção. Outra vantagem é a maior densidade decorrente, o que significa uma queda de tensão direta menor que a do diodo comum dejunção. A contrapartida é uma corrente inversa maior, o que pode impedir o uso emalguns circuitos. São usados principalmente em circuitos de alta frequência, de altavelocidade de comutação.Bibliografia http://www.electronica-pt.com/index.php/content/view/277/37/ https://www.google.com/url?sa=t&rct=j&q=&esrc=s&source=web&cd=10&cad=rja&v ed=0CGYQFjAJ&url=http%3A%2F%2Fwww.feng.pucrs.br%2F~fdosreis%2Fftp%2Feloba sicem%2FAulas%25202006%2520II%2FAula6%2FDiodos%2520Especiais.ppt&ei=i9FqU bW4GYLn0wHl3oDQAw&usg=AFQjCNFQMb- KsId1kPLk78LsMFhMKQQ35w&sig2=nn81U4mrvj2Dvm2Vnh2KrQ&bvm=bv.45175338, d.dmQ http://www.google.com/imgres?imgurl=http://www.electronica- pt.com/images/diodos/diodo-schottky.gif&imgrefurl=http://www.electronica- pt.com/index.php/content/view/277/37/&h=170&w=348&sz=4&tbnid=WmNnI3AKVH MYOM:&tbnh=59&tbnw=120&zoom=1&usg=__5A5saBV3Uc_2FrGVlL8fU5mUIfs=&doc
  16. 16. id=dWcwmDZ-fIwODM&hl=pt-PT&sa=X&ei=i9FqUbW4GYLn0wHl3oDQAw&ved=0CE4Q9QEwBQ&dur=3550http://www.newtoncbraga.com.br/index.php/como-funciona/719-o-diodo-schottky-art093http://pt.wikipedia.org/wiki/Diodo_Schottkyhttps://www.google.com/search?q=schottky&hl=pt-PT&biw=1360&bih=643&tbm=isch&tbo=u&source=univ&sa=X&ei=R9FqUcWxFurr0QH_zoH4AQ&ved=0CFUQsAQ

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