O documento descreve o funcionamento de diodos semicondutores, incluindo a formação da camada de depleção e como a polarização direta e inversa afetam a passagem de corrente. É explicado como diferentes tipos de diodos como Zener, Varicap, túnel, Schottky, LED e fotodíodo funcionam.

1. Diodo

2. Diodo
Ao se juntar um elemento P a um elemento N, temos a seguinte situação: o elemento
P tem excesso de lacunas; o elemento N tem excesso de elétrons. No ponto onde os
dois cristais se tocam, tende a haver uma migração de elétrons e lacunas, até que se
estabeleça um equilíbrio.
Observe que se forma um equilíbrio na região da junção, deixando de existir
portadores majoritários (elétrons livres ou lacunas). Essa camada, chamada camada de
depleção (sinônimo de diminuição), impede que se gere um equilíbrio completo entre
os cristais P e N. Isto porque os elétrons do cristal N não encontram lacunas para se
movimentar pela camada de depleção. O mesmo ocorre com as lacunas que ficaram
isoladas no lado P. Ou seja, a camada de depleção é uma espécie de "zona morta" onde
não há espaço para movimentação de elétrons e lacunas.
Formação da camada de depleção

3. Polarização direta
Vamos agora submeter nosso diodo a uma tensão, ou seja, colocar uma bateria em
seus terminais. Vamos conectar o terminal negativo (fluxo de elétrons) da bateria à
porção N do diodo e o terminal positivo (fluxo de lacunas) à porção P. Desta forma, a
região N, com excesso de elétrons, recebe ainda mais elétrons, e a porção P recebe
ainda mais lacunas. Observe o que acontece:
Os elétrons do lado N recebem toda a energia do pólo negativo da fonte, ganhando força
suficiente para expulsar os elétrons que estão alojados na camada de depleção.
Rompendo essa camada, eles encontram um terreno fértil em lacunas no lado P. Mas não
param por aí: como eles são atraídos pelo pólo positivo da fonte, eles continuam a pular
de lacuna em lacuna, abrindo espaço para que outros elétrons possam vir atrás deles.
Com esse movimento, forma-se uma corrente elétrica. O semicondutor passa a se
comportar como um condutor normal.
Um dado técnico importante: para que ocorra o que está descrito na figura, é necessário
que a bateria supra mais do que 0,7 volts, que é o valor da barreira de potencial que se
forma na camada de depleção de um diodo de silício

4. Polarização inversa
Vamos agora inverter a polaridade da bateria. Vamos conectar o terminal positivo da
bateria à porção N do diodo e o terminal negativo à porção P. Desta forma, os elétrons
da região N são atraídos pelas lacunas do pólo positivo da bateria e as lacunas da região
P são completadas pelos elétrons do pólo negativo. Observe o que acontece:
A camada de depleção aumenta sensivelmente. Se ela já dificultava a passagem de
corrente, agora torna-se virtualmente impossível transpô-la. Os portadores majoritários de
cada lado ficam ainda mais isolados. O semicondutor, então, passa a se comportar como
um isolante. Não há passagem de corrente elétrica.
Esse foi um grande passo no desenvolvimento da eletrônica. As válvulas diodo puderam ser
substituídas com muitas vantagens pelo diodo semicondutor. E foi dado o passo definitivo
para a construção do transístor.

5. Diodo

6. Tipos de Diodo

7. Diodo Zener
Diodo Zener (também conhecido como diodo regulador de tensão , diodo de tensão
constante, diodo de ruptura ou diodo de condução reversa) é um dispositivo ou
componente eletrônico semelhante a um diodo semicondutor, especialmente
projetado para trabalhar sob o regime de condução inversa, ou seja, acima da tensão
de ruptura da junção PN, neste caso há dois fenômenos envolvidos o efeito Zener e o
efeito avalanche. O dispositivo leva o nome em homenagem a Clarence Zener, que
descobriu esta propriedade elétrica.
O diodo Zener difere do diodo convencional pelo fato de receber uma dopagem (tipo N
ZONA DE
TRABALHO
ou P) maior, o que provoca a aproximação da curva na região de avalanche ao eixo
vertical. Isto reduz consideravelmente a tensão de ruptura e evidencia o efeito Zener
que é mais notável à tensões relativamente baixas (em torno de 5,5 Volts)

8. Funcionamento e Aplicação do Diodo
Varicap
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. 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.
Para que os técnicos possam consertar os equipamentos citados acima, precisam
primeiro conhecerem o seu funcionamento e suas principais características, que serão
vistos na sequência.

9. Diodo túnel
O diodo túnel ou díodo Esaki é um tipo de diodo semicondutor extremamente rápido,
que opera na casa dos GHz, através da utilização dos efeitos da mecânica quântica.
Recebeu o nome do físico Leo Esaki, que em 1973 recebeu o Prêmio Nobel em Física
pela descoberta do efeito túnel utilizado neste tipo de diodo semicondutor.
Ele funciona somente na área de resistência negativa, ou seja diminui a tensão aumenta
a corrente, somente quando tem-se uma tensão muito próxima de zero (chamada de
avalanche, do diodo zener), ou seja, ele só funciona como diodo túnel quando
polarizado diretamente e sob tensões bem baixas, para tensões fora dessa região ele
funciona como um diodo comum.
Resumidamente, o diodo túnel só atua com propriedades especificas em baixas tensões.

10. 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. Um diodo comum ao passar da região direta de
condução para a reversa, produz em um curto tempo uma corrente reversa alta,
resultante de cargas armadilhas, tendo um efeito importante no uso de diodos
através de frequência alta, com a fabricação de um diodo utilizando-se ao invés do
material P um metal, não haverá lacunas que possam armadilhar elétrons vindos dos
outros materiais durante a corrente direta, de forma que na passagem para corrente
reversa haverá este aumento de corrente.
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
decorrente, 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

11. Diodos emissores de luz (LED)
Ao passar por uma junção PN, elétrons sofrem transições de níveis de energia e, de
acordo com princípios da física quântica, devem emitir alguma radiação.
Semicondutores de germânio, de silício e outros comuns não emitem radiação
visível.
Mas ela é emitida por alguns semicondutores de compostos químicos, como
arsenieto de gálio, fosfeto de gálio e índio, etc
O diodo led deve ser diretamente polarizado para emitir luz. A Figura dá um circuito
básico. Para a determinação de R uma vez conhecido V, pode-se supor corrente
máxima de 20 mA
A tensão inversa máxima da maioria dos leds é pequena, de forma que uma
inversão de polaridade com alguns volts pode ser suficiente para danificar.

12. Fotodiodo
O fotodíodo é um díodo semicondutor no qual a corrente inversa varia com a
iluminação que incide sobre a sua junção PN.
A corrente que existirá sem nenhuma iluminação aplicada é geralmente da ordem dos
10mA nos fotodíodos de germânio e de 1mA nos fotodíodos de silício
Características de um fotodíodo: Aplicações dos fotodíodos:
·Comprimento de onda (l) da luz que ·Sistemas de segurança anti-roubo.
accionará o dispositivo. ·Abertura automática de portas.
·Área sensível do componente que ·Regulação automática de contraste e
deverá receber o feixe de luz. brilho na TV.

13. SCR - Tiristor
O Tiristor SCR (Silicon Controlled Rectifier) foi
desenvolvido por um grupo de engenheiros
do Bell Telephone Laboratory (EUA) em 1957.
É o mais conhecido e aplicado dos Tiristores
existentes. Tiristor é o nome genérico dado à
família dos componentes compostos por
quatro camadas semicondutoras (PNPN).
Os Tiristores SCR’s funcionam analogamente a
um diodo, porém possuem um terceiro
terminal conhecido como Gatilho (Gate ou
Porta). Este terminal é responsável pelo
controle da condução (disparo). Em condições
normais de operação, para um SCR conduzir,
além de polarizado adequadamente (tensão
positiva no Ânodo), deve receber um sinal de
corrente no gatilho, geralmente um pulso.

14. Experiências
O que fazemos é ligar o diodo em série
com uma lâmpada de modo que a
corrente tenha de passar através dele
para alimentá-la..
Assim, conforme ilustra a figura,
observamos que quando ligamos o
diodo de modo que ele seja polarizado
no sentido direto, a corrente pode
passar com facilidade e a lâmpada
acenderá.
No entanto, se o diodo for invertido a
lâmpada não acenderá, pois ele estará
polarizado no sentido inverso, condição na
qual a corrente não passa.

15. Aplicações Simples
Protetor de Aparelhos Qualquer Polaridade: A Ponte de Graetz
Redutor de Tensão
Circuito de “Reforço” de Potência