O documento discute diversos tipos de diodos especiais, incluindo seus usos e características. É apresentada uma lista de diodos comerciais com suas tensões e correntes nominais. Em seguida, são descritos diodos PIN, GUNN, IMPATT, TRAPATT, túnel, Schottky, varicap, LED, fotodiodo e optoacoplador. Por fim, são explicados circuitos com diodos como retificadores de meia onda, onda completa e em ponte, dobradores e multiplicadores de

1. Diodos Especiais
Alan Josias de Souza
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Diodos Especiais

2. Diodos comerciais
Alguns valores comerciais
1N4001 50V 1A
1N4002 100V 1A
1N4003 200V 1A
1N4004 400V 1A
1N4005 600V 1A
1N4006 800V 1A
1N4007 1000V 1A
1N4008 12V 0.1A
1N4009 35V 0.1A
1N4011 1000V 0.5A
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Diodos Especiais

3. Diodo PIN
A região I tem baixa condutividade(alta
resistência). Mas pode vir a se tornar uma
região de elevada condutividade sob
polarização direta.
Em polarização reversa praticamente não
conduz, oferecendo uma alta tensão de
ruptura, da ordem de centenas de volts
atuando como um capacitor.
Em polarização direta comporta-se como
uma resistência variável de baixo valor.
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Diodos Especiais
Age como resistor controlado
pela corrente, atua como
limitador em circuitos ou como
atenuador em microondas.

4. Dispositivos GUNN
Consiste de um cristal homogêneo de arsenieto de gálio sem a
junção PN, não sendo polarizado como os demais diodos devido a
ausência da junção.
Basicamente é formado por uma região N, sobre uma base
cristalina. O efeito GUNN foi apresentado em 1964 e refere-se a
circulação de zonas de campo elétrico de valor elevado, chamados
de domínios, que se movimentam através do cristal, quando o
dispositivo é convenientemente polarizado.
Os domínios são agrupamentos de elétrons entre ânodo e cátodo,
resultando num ciclo de pulsos de corrente de transição,
determinado pela Iargura da camada N. O valor da tensão
aplicada, também tem influência no ciclo de domínios. O
dispositivo é utilizado na geração de oscilações em torno de
40GHz.
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Diodos Especiais

5. IMPATT (Impact Avalanche and
Transit Time)
Trabalhando em freqüências da ordem de 300GHz, tem um
desempenho superior aos dispositivos GUNN, porém com
tensões elevadas, da ordem de uma centena de volts.
A tensão aplicada de modo reverso faz com que o diodo
trabalhe na ruptura, resultando numa corrente de
avalanche.
São dispositivos de quatro camadas, sendo uma
P e outra N, fortemente dopadas, uma N intermediária e
uma camada intrínseca. A região de depleção é formada
com a região N e a camada intrínseca.
Devido a alta tensão
reversa, a dissipação de potência é muito elevada.
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Diodos Especiais

6. TRAPPAT (Trapped Plasma
Avalanche Triggered Transit)
São diodos IMPATT, que requerem altíssimos campos elétricos
aplicados quando usados com correntes externas convenientes, a
ionização se estende por toda a região de depleção, então será
desenvolvido um plasma e portadores.
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Diodos Especiais

7. DIODO TUNNEL (ou ESAKI)
Para correntes cujos valores estão compreendidos entre Iv e Ip,
podemos obter o mesmo valor de corrente para 3 diferentes
valores de tensão aplicada. Esta característica de valores múltiplos
faz com que o diodo-túnel seja útil em circuitos de pulso digitais.
Outra aplicação é como chave, operando em velocidade muito
altas, como o tunelamento ocorre à velocidade da luz.
Vantagens: baixo custo, baixo ruído, simplicidade de fabricação,
alta velocidade(o tempo de chaveamento é da ordem de
Nanossegundos ), imunidade ao meio ambiente e baixa potência.
Desvantagens: baixa variação na tensão de saída e o fato de ser
um dispositivoi com dois terminais, com isso não existe isolação
entre a entrada e a saída, provocando assim sérias dificuldades
em projetos de circuitos.
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Diodos Especiais

8. DIODO TUNNEL
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Diodos Especiais

9. DIODO SCHOTTKY
Também é chamado de diodo HCT (Hot carrier Diode.), é muito
utilizado na fabricação de circuitos integrados.
Quando em polarização direta, essa diferença provoca, o
aparecimento de uma corrente no sentido do semicondutor para o
metal. Em polarização reversa o aumento da barreira de potencial
impede a condução de corrente.
Devido a ausência de portadores minoritários, a resposta do
SCHOTTKY é muito rápida podendo trabalhar em freqüências
da ordem de 70GHz.
A tensão de início de condução depende dos materiais escolhidos
na fabricação do diodo, podendo variar de 0,25 a 0,75volts.
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Diodos Especiais

10. DIODO SCHOTTKY
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Diodos Especiais

11. DIODO VARICAP (VARACTOR)
Os VARICAPS são diodos otimizados
para trabalharem em polarização
reversa, apresentando maiores
variações de capacitância, em função do
potencial reverso aplicado.
Para baixas freqüências são fabricados
com silício, sendo usado a arsenieto de
gálio para freqüências mais elevadas.
A figura a seguir mostra o
comportamento da capacitância em
função da polarização e o símbolo do
diodo varicap.
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Diodos Especiais

12. LIGHT EMITTING DIODE (LED)
A intensidade da luz produzida pelo Led é
diretamente proporcional à corrente que flui
através dele.
O catodo (+) do Led pode ser identificado pelo
terminal da “bandeira” que se encontra dentro
do encapsulamento plástico e costuma ser o
terminal mais longo do Led.
A cor da luz emitida depende do material
utilizado no cristal e também do nível de
dopagem.
Os LEDs suportam no máximo 2V / 20 mA.
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Diodos Especiais

13. FOTODIODO
A incidência de energia luminosa
numa junção PN libera elétrons da
camada de valência para a camada
de condução.
A corrente reversa de um diodo é
devido a movimentação de
portadores minoritários que surgem
em ambos os lados da junção.
Num fotodiodo, a corrente reversa
é controlada através da incidência
da luz na junção, através de
encapsulamentos especiais.
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14. OPTOACOPLADOR ELETRÔNICO
(FOTOACOPLADOR)
Existem diversos tipos de fotoacopladores. O mais simples utiliza um diodo
emissor de luz (LED) e um fotodiodo num mesmo encapsulamento.
A passagem de corrente no LED, produz radiação infravermelha, que é absorvida
pelo fotodiodo, produzindo corrente. O acoplador ótico tem como característica
principal proporcionar a isolação entre dois circuitos.
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Diodos Especiais

15. DIODO DE CONTATO DE
PONTO
Uma pequena haste de metal é
pressionada contra uma região do tipo N.
Por um processo de fusão é criada no
ponto de contato uma região do tipo P.
A utilização desse dispositivo é grande em
circuitos de freqüência elevada, porém
com baixos níveis de potência. A figura a
seguir, mostra um diodo de contato de
ponto.
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Diodos Especiais

16. CIRCUITO COM DIODOS
RETIFICADOR DE MEIA ONDA
O retificador de meia onda converte
a tensão de entrada (USECUNDÁRIO ) ca
numa tensão pulsante positiva UR.
Este processo de conversão de AC
para cc, é conhecido como
“retificação”.
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Diodos Especiais

17. VALOR CC OU VALOR MÉDIO
O resistor R indicado no circuito representa a carga ôhmica
acoplada ao retificador, podendo ser tanto um simples resistor
como um circuito complexo e normalmente ele é chamado de
resistor de carga ou simplesmente de carga.
VALOR CC OU VALOR MÉDIO
A tensão média de um retificador de meia onda mostrada por um
voltímetro é dado por:
VCC = 0.318 UP diodo ideal
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Diodos Especiais

18. RETIFICADOR DE ONDA
COMPLETA
O retificador superior retifica o semiciclo positivo da tensão do secundário,
enquanto o retificador inferior retifica o semiciclo negativo da tensão do
secundário.
As duas tensões denominadas de U2/2 são idênticas em amplitude e fase.
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Diodos Especiais

19. O transformador ideal pode
ser, portanto, substituído por
duas fontes de tensão
idênticas,sem alteração no
funcionamento elétrico da
rede.
Quando U2/2 é positiva, D1
está diretamente polarizado
e conduz mas D2 está
reversamente polarizado e
cortado.
Analogamente, quando U2/2
é negativa, D2 conduz e D1
cortado.
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Diodos Especiais
A freqüência de
saída de onda
completa é o dobro
da freqüência de
entrada,

20. RETIFICADOR DE ONDA
COMPLETA EM PONTE
Com o uso de quatro diodos no
lugar de dois, elimina-se o uso da
tomada central do transformador.
Durante o semiciclo positivo da
tensão U2, o diodo D3 recebe um
potencial positivo em seu anodo, e o
D2 um potencial negativo no catodo.
Dessa forma, D2 e D3 conduzem, D1
e D4 ficam reversamente polarizado e
o resistor de carga R recebe todo o
semiciclo positivo da tensão U2.
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Durante o semiciclo negativo da
tensão U2, o diodo D4 recebe um
potencial positivo em seu anodo, e o
diodo D1 um potencial negativo no
catodo, devido à inversão da
polaridade de U2. Os diodos D1 e
D4 conduzem e os diodos D2 e D3
ficam reversamente polarizado.
Diodos Especiais

21. Comparação entre os três tipos
de retificadores
A corrente I percorre o resistor de carga sempre num mesmo sentido.
Portanto a tensão UR é sempre positiva.
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Diodos Especiais

22. Formas de ondas sobre o
resistor de carga e os diodos
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Diodos Especiais

23. VALOR CC OU VALOR MÉDIO
A tensão média de um retificador de meia onda mostrada por um
voltímetro é similar o do retificador de meia onda com a bservação
de que agora tem-se um ciclo completo e o valor será o dobro. É
dado por:
VCC = 2 * 0.318 (UP/2) = 0,318UP diodo ideal
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Diodos Especiais

24. DOBRADOR DE TENSÃO DE
MEIA ONDA
No pico do semiciclo negativo, D1
está polarizado diretamente e D2
reversamente, isto faz C1 carregar até
a tensão Vp.
No pico do semiciclo positivo, D1 está
polarizado reverso e D2 direto. Pelo
fato da fonte e C1 estarem em série,
C2 tentará se carregar até 2Vp.
Depois de vários ciclos, a tensão
através de C2 será igual a 2Vp.
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Diodos Especiais

25. DOBRADOR DE TENSÃO DE
ONDA COMPLETA
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Diodos Especiais

26. TRIPLICADOR E
QUADRIPLICADOR DE TENSÃO
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27. Circuitos Limitadores
o
Retira tensões do sinal acima ou abaixo de um
dado nível.
o
Serve para mudar o sinal ou para proteção.
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28. LIMITADOR POSITIVO (OU
CEIFADOR)
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29. LIMITADOR POLARIZADO
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30. ASSOCIAÇÃO DE
LIMITADORES
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31. USO COMO PROTEÇÃO DE
CIRCUITOS
1N914
conduz quando a tensão
de entrada excede a 5,7V.
Este
circuito é chamado grampo
de diodo, porque ele mantém o
sinal num nível fixo.
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32. GRAMPEADOR CC
O grampeador cc
soma uma tensão cc
ao sinal (não confundir
com grampo de
diodo).
Por exemplo, se o
sinal que chega oscila
de -10V a +10V, um
grampeador cc
positivo produziria
uma saída que
idealmente oscila de 0
a +20V (um
grampeador negativo
produziria uma saída
entre 0 e -20V).
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