Diodos

DiodosCaio Fernando Schwalz NascimentoJair Pedralli FilhoKassia C. KaferLuiz Paulo JavornikDiodosOs diodos aparecem no nosso dia a dia em uma gama de aplicaes, que muitas vezes nem imaginamos.Eles aparecem no mercado como LED,fotodiodo,varistor,Schottky,diodos de corrente constante,diodos de recuperao em degrau (step-recovery diodes),diodos de retaguarda (back diodes),diodo de tunelamento, etc

O que so?Odiodo um componente formado por dois cristais semicondutores de silcio ou germnio que permite a passagem de corrente num sentido e impedir no sentido oposto.

Como so fabricados?Durante a fabricao, os semicondutores recebem a mistura de outras substncias, formando assim um cristalPe um outroN. O terminalPrecebe o nome deanodoe oNrecebe o nome decatodo. Abaixo vemos o smbolo e aspecto deste componente:

Curvas CaractersticasDefine-se que a curva de um diodo ideal igual a figura abaixo:

No entanto, uma barreira de potencial existente no diodo real representa uma diferena de tenso, como apresentada a seguir:

Curvas CaractersticasSe considerarmos a resistividade do prprio material que compe o diodo, podemos associar uma resistncia em srie, desta forma a curva resultante ser do tipo:

Assim, podemos aproximar a curva caracterstica de um diodo real pela curva acima.No entanto, os diodos podem apresentar variaes em relao a esta curva, de acordo com sua estrutura e sua fabricaoCurvas CaractersticasAbaixo encontram-se duas curvas, uma representando a curva de um diodo Zenner, e outra de um diodo tnel:

Curva caracterstica do diodo ZennerCurva caracterstica do diodo tnelDiodos de SilcioA fabricao de um diodo de silcio comea com o elemento purificado. Cada lado do componente recebe impurezas (boro no nodo e arsnico ou fsforo no ctodo) e a juno em que elas se encontram chamada de "juno P-N". Os diodos de silcio apresentam uma tenso de polarizao de 0,7 volts.

Assim que a tenso diferencial entre o nodo e o ctodo atinge 0,7 volts, o diodo comea a conduzir corrente atravs da juno P-N. Quando a tenso cai abaixo desse valor, a juno para de conduzir e o componente no funcionar como um caminho para a eletricidade. Pelo silcio ser relativamente fcil de seobtere barato de processar, os diodos desse tipo so mais predominantes que os de germnio.Dopagem EletrnicaConsiste num procedimento de adio de impurezas qumicas a um elementosemicondutorpara transform-lo num elemento mais condutor, porm, de forma controlada.

O conceito desemicondutor intrnsecoest relacionado ao cristal que, no-intencionalmente, possui no mais de um tomo de elemento qumico estranho para cada um bilho de tomos do material escolhido. O teor de impureza, neste caso, chamado 1 ppb, ou uma parte por bilhoDopagem EletrnicaOssemicondutores dopadospossuem, aproximadamente, mil vezes mais impurezas do que os semicondutores intrnsecos.

Trs elementos comuns na dopagem eletrnica so o carbono, osilcioe ogermnio. Todos possuem quatro eltrons na camada de valncia, o que possibilita que formem cristais j que compartilham seus eltrons com os tomos vizinhos, formando estruturas reticuladas oucristalinas.

Dopagem EletrnicaExistem dois tipos de impurezas usadas:N: ocorre com a adio defsforoou arsnico ao silcio. Tanto o arsnico quanto o fsforo possuem cinco eltrons na camada de valncia. Ocorrem ligaes covalentes entre quatro eltrons e um deles fica livre, ou seja, o chamado eltron livre, que ganha movimento e geracorrente eltrica. O nome N provm da negatividade gerada da carga negativa existente.P: nesta dopagem, h adio deboroouglioao silcio. Ambos possuem trs eltrons na camada de valncia. Quando so adicionados ao silcio criam lacunas, que conduzem corrente e a ausncia de um eltron cria uma carga positiva (por isso o nome P).

Dopagem Eletrnica

O diodo reage aplicao de tenso eltrica:Sem polarizao:Na ausncia de uma tenso de polarizao o fluxo de cargas em qualquer sentido nulo.Polarizao reversaSe um potencial de V volts for aplicado a juno p-n de forma que o terminal positivo esteja conectado a regio do tipo n e o negativo a regio do tipo p. Os eltrons sero repelidos pelo polo negativo da fonte anlogo ao que acontecer com as lacunas, ocasionando, portanto uma ampliao da regio de depleo. A corrente existente sob essas condies chamada de corrente de saturao reversa (IS).

Figura - Na juno, eltrons livres do material tipo-N preenchem buracos do material tipo-P. Isto cria uma camada isolante no meio do diodo, chamada de zona vazia.Figura - Quando oterminal negativo do circuito preso camada tipo-N e oterminal positivo preso camada tipo-P, eltrons e buracos comeam a se mover e a zona vazia desaparecePolarizao DiretaEsta condio estabelecida quando o terminal positivo de um potencial de V volts aplicado a regio tipo p da juno p-n e o terminal negativo a regio tipo n. As lacunas do material tipo p sero repelidas pelo polo positivo da fonte anlogo ao que acontecer com os eltrons do material tipo n, provocando, ento, a diminuio da regio de depleo. A partir de um potencial de 0,7 V para silcio e de 0,3V para o germnio, as lacunas comearo a fluir da regio do tipo p para a do tipo n, ocasionando o aparecimento de uma corrente direta (ID)

Referncias

Rocha, B. Luciano; Notas de aula. http://eletronicos.hsw.uol.com.br/led1.htm