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Tipos de Diodos, Notas de estudo de Engenharia Elétrica

Tipos de Diodos

Tipologia: Notas de estudo

2014

Compartilhado em 09/03/2014

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felicita-muerilho-10 🇧🇷

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Tipos de Diodos
Diodos são usados para transmitir correntes elétricas em uma direção, mas a maneira pela qual eles fazem isso pode variar.
Configurações de diodo também são bastante variáveis. Por exemplo, alguns diodos têm dois conjuntos de contatos de carga oposta, entre os
quais uma corrente pode fluir em uma direção. Outros tipos apresentam contatos feitos a partir de material semicondutor, como o silício dopado
quimicamente. Outros ainda possuem um contato de metal e um contato de semicondutores. O tipo de diodo utilizado para transferir uma
corrente eléctrica irá depender das aplicações específicas, e o tipo e quantidade de transmissão.
Veremos alguns tipos:
Bigode de Gato (Cat’s Whisker)
Os primeiros diodos detectores eram do tipo "ponto de contato", ou seja, eram cristais em que havia uma pequena região sensível
que deveria ser tocada com a ponta de um fio para se estabelecer a junção detetora. O contato era então feito por um fio muito fino, formando
uma espécie de mola que tocava no cristal, como mostra a figura.
Esse processo era usado nos primeiros rádios que usavam um cristal de galena que deveria ser tocado pelo
"bigode de gato" até se encontrar um ponto sensível, quando então a detecção ocorria e os sinais da estação
poderiam ser ouvidos. Posteriormente essa técnica foi usada nos diodos de cristal, como do tipo 1N34.
Nesse dispositivo, hermeticamente selado num invólucro de vidro, o cristal de germânio é tocado por um
bigode de gato para formar a junção semicondutora. Os diodos 1N34 e 1N60 são exemplos de diodos de
germânio, até hoje usados, que empregam essa tecnologia. Veja mais também em diodos de germânio a
galena.
Diode Laser.
Um diodo laser é um laser de diodo de potência que produz luz coerente, que é o que o distingue de outros diodos emissores de luz.
Os contatos de diodo são ambos semicondutores, com uma lateral feita a partir de um material do tipo P e outro feito de um material tipo-N.
Um material do tipo P é feita por dopagem de um elemento que não é um condutor, tal como o silício, com um elemento que altera a formação
química de modo a que o material se torna um semicondutor que possui uma carga positiva. Um material do tipo N é feito da mesma forma, só
que transporta uma carga negativa. Em um diodo de laser, o diodo é alimentado por uma corrente eléctrica injetada. LASER: Light
Amplification by Stimulated Emission of Radiation, o que traduzido significa Amplificação de Luz pela Emissão Estimulada de Radiação.
Diodo emissor de luz
Um díodo emissor de luz é muito diferente de um diodo de laser, apesar do fato de que ambos produzem luz. Em um diodo emissor
de luz (LED), a luz não é coerente e pode ser produzido numa variedade de cores, ou em diferentes comprimentos de onda. Um diodo emissor
de luz é um exemplo de um diodo semicondutor à base, com electrões de transmissão do tipo P de contato para o contato do tipo N, em que
são introduzidas, sob a forma de luz. Ele é usado em aplicações como uma fonte de baixa energia e em aplicações que tiram proveito de seu
pequeno tamanho.
O LED é um componente eletrônico semicondutor, ou seja, um diodo emissor de luz ( L.E.D = Light emitter diode ), mesma tecnologia
utilizada nos chips dos computadores, que tem a propriedade de transformar energia elétrica em luz. Tal transformação é diferente da
encontrada nas lâmpadas convensionais que utilizam filamentos metálicos, radiação ultravioleta e descarga de gases, dentre outras. Nos
LEDs, a transformação de energia elétrica em luz é feita na matéria, sendo, por isso, chamada de Estado sólido ( Solid State ).
Fotodiodo.
Os fotodiodos são dispositivos que convertem sinais óticos em sinais elétricos bastante utilizados atualmente. Seu funcionamento é
oposto ao funcionamento dosLEDs.
Quando a luz atinge um diodo semicondutor PN, a luz pode excitar os elétrons e criar uma transferência de energia. Devido a esta
reação, alguns díodos são utilizados para detectar a luz e são assim chamados fotodiodos. Eles são distintos de fotodetectores, porque eles
não só detectar a luz, mas também fazem uso da corrente que ele cria.
Eles possuem uma junção semicondutora, que tem a propriedade de variar a sua resistência elétrica em função da intensidade da luz (número
de fótons) nela incidente.
São normalmente usados na leitura de códigos de barra (pela sua rapidez de resposta) e para acionar alguns dispositivos
eletroeletrônicos (controles-remotos, alarmes, trancas elétricas, portas elétricas, ... ).
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Tipos de Diodos

Diodos são usados para transmitir correntes elétricas em uma direção, mas a maneira pela qual eles fazem isso pode variar. Configurações de diodo também são bastante variáveis. Por exemplo, alguns diodos têm dois conjuntos de contatos de carga oposta, entre os quais uma corrente pode fluir em uma direção. Outros tipos apresentam contatos feitos a partir de material semicondutor, como o silício dopado quimicamente. Outros ainda possuem um contato de metal e um contato de semicondutores. O tipo de diodo utilizado para transferir uma corrente eléctrica irá depender das aplicações específicas, e o tipo e quantidade de transmissão. Veremos alguns tipos:

Bigode de Gato (Cat’s Whisker) Os primeiros diodos detectores eram do tipo "ponto de contato", ou seja, eram cristais em que havia uma pequena região sensível que deveria ser tocada com a ponta de um fio para se estabelecer a junção detetora. O contato era então feito por um fio muito fino, formando uma espécie de mola que tocava no cristal, como mostra a figura.

Esse processo era usado nos primeiros rádios que usavam um cristal de galena que deveria ser tocado pelo "bigode de gato" até se encontrar um ponto sensível, quando então a detecção ocorria e os sinais da estação poderiam ser ouvidos. Posteriormente essa técnica foi usada nos diodos de cristal, como do tipo 1N34. Nesse dispositivo, hermeticamente selado num invólucro de vidro, o cristal de germânio é tocado por um bigode de gato para formar a junção semicondutora. Os diodos 1N34 e 1N60 são exemplos de diodos de germânio, até hoje usados, que empregam essa tecnologia. Veja mais também em diodos de germânio a galena.

Diode Laser. Um diodo laser é um laser de diodo de potência que produz luz coerente, que é o que o distingue de outros diodos emissores de luz. Os contatos de diodo são ambos semicondutores, com uma lateral feita a partir de um material do tipo P e outro feito de um material tipo-N. Um material do tipo P é feita por dopagem de um elemento que não é um condutor, tal como o silício, com um elemento que altera a formação química de modo a que o material se torna um semicondutor que possui uma carga positiva. Um material do tipo N é feito da mesma forma, só que transporta uma carga negativa. Em um diodo de laser, o diodo é alimentado por uma corrente eléctrica injetada. LASER: Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation, o que traduzido significa Amplificação de Luz pela Emissão Estimulada de Radiação.

Diodo emissor de luz Um díodo emissor de luz é muito diferente de um diodo de laser, apesar do fato de que ambos produzem luz. Em um diodo emissor de luz (LED), a luz não é coerente e pode ser produzido numa variedade de cores, ou em diferentes comprimentos de onda. Um diodo emissor de luz é um exemplo de um diodo semicondutor à base, com electrões de transmissão do tipo P de contato para o contato do tipo N, em que são introduzidas, sob a forma de luz. Ele é usado em aplicações como uma fonte de baixa energia e em aplicações que tiram proveito de seu pequeno tamanho. O LED é um componente eletrônico semicondutor, ou seja, um diodo emissor de luz ( L.E.D = Light emitter diode ), mesma tecnologia utilizada nos chips dos computadores, que tem a propriedade de transformar energia elétrica em luz. Tal transformação é diferente da encontrada nas lâmpadas convensionais que utilizam filamentos metálicos, radiação ultravioleta e descarga de gases, dentre outras. Nos LEDs, a transformação de energia elétrica em luz é feita na matéria, sendo, por isso, chamada de Estado sólido ( Solid State ).

Fotodiodo. Os fotodiodos são dispositivos que convertem sinais óticos em sinais elétricos bastante utilizados atualmente. Seu funcionamento é oposto ao funcionamento dosLEDs. Quando a luz atinge um diodo semicondutor PN, a luz pode excitar os elétrons e criar uma transferência de energia. Devido a esta reação, alguns díodos são utilizados para detectar a luz e são assim chamados fotodiodos. Eles são distintos de fotodetectores, porque eles não só detectar a luz, mas também fazem uso da corrente que ele cria. Eles possuem uma junção semicondutora, que tem a propriedade de variar a sua resistência elétrica em função da intensidade da luz (número de fótons) nela incidente. São normalmente usados na leitura de códigos de barra (pela sua rapidez de resposta) e para acionar alguns dispositivos eletroeletrônicos (controles-remotos, alarmes, trancas elétricas, portas elétricas, ... ).

Diodo PIN. Diodos PIN também pode servir como fotodiodos, mas tem aplicações que vão além e são comumente usados como interruptores de rádio. Dispõem de um condutor silício tipo P em uma extremidade e um semicondutor do tipo N, de outro, e um condutor não dopado, natural no meio. O condutor natural, aumenta a região de depleção, o que significa que os diodos PIN não são bons retificadores, mas são apropriados para uso em aplicações de alta tensão. Eles também podem servir como atenuadores. A letra I no PIN significa intrínseca, porque o material no meio (entre o tipo P e tipo N condutores) é um condutor intrínseco.

Diodo de Contato de Ponto Um diodo ponto de contato funciona da mesma maneira básico como um diodo PN, apenas os materiais são ligeiramente diferentes. Tal como acontece com diodo Bigode de gato, um contato diodo ponto consiste de um contato feito a partir de um semicondutor, para que um fio de metal de pequeno porte é levemente tocado. O fio serve como o outro contato, e uma corrente passa através do fio para o semicondutor. Este tipo de diodo é barato de fazer, embora não seja particularmente útil para uma variedade de aplicações.

Diodo Avalanche Este tipo de diodo opera na polarização reversa. É usado o efeito avalanche para o seu funcionamento. A repartição avalanche ocorre ao longo de toda a junção PN, quando a queda de tensão é constante e é independente de corrente. Geralmente, o diodo avalanche é utilizado para detecção de foto, em que níveis elevados de sensibilidade podem ser obtidos pelo processo de avalanche.

Diodos Schottky Estes díodos apresentam menor queda de tensão para frente, em comparação com os díodos de silício comum de junção PN. A queda de tensão pode estar algures entre 0,15 e 0,4 volts com correntes baixas, em comparação com os 0,6 volts para um díodo de silício. Para atingir este desempenho, esses diodos são construídos de forma diferente a partir de diodos normais, com contato de metal para semicondutor. 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. Diodos Schottky são usados principalmente em circuitos de alta frequência, de alta velocidade de comutação, em aplicações de RF (Rádio Frequência), aplicações e diodos retificadores de fixação.

Diodo Zener Este tipo de diodo fornece uma tensão de referência estável, assim, é um tipo muito útil e é usado em grandes quantidades. O díodo é executado em polarização inversa, e reparte-se a chegada de uma determinada tensão. Uma tensão estável é produzida, se a corrente através da resistência é limitada. Nas fontes de alimentação, estes diodos são amplamente utilizados para fornecer uma tensão de referência.

Diodo Varicap ou Diodo Varactor Este tipo de diodo apresenta uma polarização reversa colocada sobre ela, o que faz variar a largura da camada de depleção de acordo com a tensão colocada sobre o diodo. Este diodo age como um condensador e o condensador placas são formados pela extensão das regiões de condução e a região de depleção como dielétrico isolante. Ao alterar a polarização do díodo, a largura da região de depleção muda, variando assim a capacitância.

Díodos Túnel São diodos de junção PN com elevadas concentrações de impurezas (dopagem) em ambas as camadas. Nesta situação, a região de depleção é muito estreita, na faixa de "algumas dezenas de átomos" de espessura. A proximidade das partes ativas das camadas permite o efeito túnel. O resultado é o comportamento de resistência negativa, isto é, a corrente diminui com o aumento da tensão, em uma parte da curva de polarização direta. A característica de resistência negativa permite a construção de osciladores simples como o circuito da figura. A elevada dopagem faz com que a maior parte dos portadores seja buracos e elétrões, que têm ação bastante rápida. Assim, pode operar em frequências elevadas.