O que é um diodo?

Um diodo é um componente eletrônico de dois terminais, restringe o fluxo corrente em uma direção e permite que ela flua livremente na direção oposta. Tem muitos usos em circuitos eletrônicos e pode ser usado para construir retificadores, inversores e geradores.

Neste artigo, tomaremos olhar o que é um diodo e como ele funciona. Também veremos alguns de seus usos comuns em circuitos eletrônicos. Então vamos começar!

Como funciona um diodo?

Um diodo é um dispositivo eletrônico que permite a corrente deve fluir em uma direção. Eles geralmente são encontrados em circuitos elétricos. Eles operam com base no material semicondutor do qual são feitos, que pode ser do tipo N ou do tipo P. Se o diodo for do tipo N, ele só passará corrente quando a tensão for aplicada na mesma direção da seta do diodo, enquanto os diodos do tipo P só passarão corrente quando a tensão for aplicada na direção oposta de sua seta.

O material semicondutor permite que a corrente flua, criandozona de esgotamento', esta é a região onde os elétrons são proibidos. Depois que a tensão é aplicada, a zona de depleção atinge ambas as extremidades do diodo e permite que a corrente flua através dela. Este processo é denominado "viés para a frente".

Se a tensão for aplicada a por outro lado material semicondutor, polarização reversa. Isso fará com que a zona de depleção se estenda de apenas uma extremidade do terminal e impeça o fluxo de corrente. Isso ocorre porque se a tensão fosse aplicada ao longo da mesma rota que a seta em um semicondutor tipo P, o semicondutor tipo P agiria como um tipo N porque permitiria que os elétrons se movessem na direção oposta de sua seta.

Fluxo de corrente do diodo

Para que servem os diodos?

Os diodos são usados ​​para converter corrente contínua para corrente alternada, enquanto bloqueia a condução reversa de cargas elétricas. Esse componente principal também pode ser encontrado em dimmers, motores elétricos e painéis solares.

Diodos são usados ​​em computadores para Segurança componentes eletrônicos do computador contra danos causados ​​por picos de energia. Eles reduzem ou bloqueiam a tensão em excesso da exigida pela máquina. Também reduz o consumo de energia do computador, economizando energia e reduzindo o calor gerado dentro do aparelho. Os diodos são usados ​​em aparelhos de última geração, como fornos, lava-louças, fornos de microondas e máquinas de lavar. Eles são usados ​​nesses dispositivos para proteger contra dano devido a picos de energia causados ​​por falhas de energia.

Aplicação de diodos

• correção
• como um interruptor
• Circuito de Isolamento da Fonte
• Como tensão de referência
• misturador de frequência
• Proteção contra corrente reversa
• Proteção de polaridade reversa
• Proteção contra surtos
• Detector de envelope AM ou demodulador (detector de diodo)
• Como uma fonte de luz
• No circuito positivo do sensor de temperatura
• No circuito do sensor de luz
• Bateria solar ou bateria fotovoltaica
• como uma máquina de cortar cabelo
• Como um retentor

história do diodo

A palavra "diodo" vem de Grego a palavra "diodos" ou "diodos". O objetivo de um diodo é permitir que a eletricidade flua em apenas uma direção. Um diodo também pode ser chamado de válvula eletrônica.

Foi encontrado Henrique José Redondo através de seus experimentos com eletricidade em 1884. Esses experimentos foram realizados usando um tubo de vidro a vácuo, dentro do qual havia eletrodos de metal em ambas as extremidades. O cátodo possui uma placa com carga positiva e o ânodo possui uma placa com carga negativa. Quando a corrente passasse pelo tubo, ele acenderia, indicando que a energia estava fluindo pelo circuito.

Quem inventou o diodo

Embora o primeiro diodo semicondutor tenha sido inventado em 1906 por John A. Fleming, é creditado a William Henry Price e Arthur Schuster pela invenção independente do dispositivo em 1907.

William Henry Preece e Arthur Schuster

tipos de diodo

• diodo de sinal pequeno
• Diodo de sinal grande
• Stabilitron
• diodo emissor de luz (LED)
• Diodos CC
• diodo Schottky
• Diodo Shockley
• Diodos de recuperação de passo
• diodo túnel
• diodo varactor
• diodo laser
• Diodo de supressão transitória
• Diodos dopados com ouro
• Diodos de super barreira
• diodo Peltier
• diodo de cristal
• Diodo Avalanche
• Retificador controlado por silicone
• diodos de vácuo
• diodo PIN
• ponto de contato
• Diodo Hanna

diodo de sinal pequeno

Um pequeno diodo de sinal é um dispositivo semicondutor com capacidade de comutação rápida e baixa queda de tensão de condução. Ele fornece um alto grau de proteção contra danos devido à descarga eletrostática.

Diodo de sinal grande

Um diodo de sinal grande é um tipo de diodo que transmite sinais em um nível de potência mais alto do que um diodo de sinal pequeno. Um diodo de sinal grande é normalmente usado para converter CA em CC. Um diodo de sinal grande transmitirá o sinal sem perda de energia e é mais barato que um capacitor eletrolítico.

Um capacitor de desacoplamento é freqüentemente usado em combinação com um grande diodo de sinal. O uso deste dispositivo afeta o tempo de resposta transiente do circuito. O capacitor de desacoplamento ajuda a limitar as flutuações de tensão causadas por mudanças de impedância.

Stabilitron

Um diodo Zener é um tipo especial que só conduzirá eletricidade na área diretamente sob a queda de tensão direta. Isso significa que quando um terminal de um diodo zener é energizado, ele permite que a corrente se mova do outro terminal para o terminal energizado. É importante que este dispositivo seja usado corretamente e esteja aterrado, caso contrário, poderá danificar permanentemente o seu circuito. Também é importante que este dispositivo seja usado ao ar livre, pois falhará se for colocado em um ambiente úmido.

Quando uma corrente suficiente é aplicada ao diodo zener, uma queda de tensão é criada. Se essa tensão atingir ou exceder a tensão de ruptura da máquina, ela permitirá que a corrente flua de um terminal.

diodo emissor de luz (LED)

Um diodo emissor de luz (LED) é feito de um material semicondutor que emite luz quando uma quantidade suficiente de corrente elétrica passa por ele. Uma das propriedades mais importantes dos LEDs é que eles convertem energia elétrica em energia óptica de forma muito eficiente. Os LEDs também são usados ​​como luzes indicadoras para indicar alvos em dispositivos eletrônicos, como computadores, relógios, rádios, televisões e assim por diante.

O LED é um excelente exemplo do desenvolvimento da tecnologia de microchip e permitiu mudanças significativas no campo da iluminação. Os LEDs usam pelo menos duas camadas de semicondutores para gerar luz, uma junção pn para gerar portadores (elétrons e buracos), que são então enviados para lados opostos de uma camada de "barreira" que captura buracos de um lado e elétrons do outro. . A energia dos portadores presos se recombina em uma "ressonância" conhecida como eletroluminescência.

O LED é considerado um tipo de iluminação eficiente porque emite pouco calor junto com sua luz. Tem vida útil mais longa que as lâmpadas incandescentes, que podem durar até 60 vezes mais, têm maior emissão de luz e emitem menos emissões tóxicas do que as lâmpadas fluorescentes tradicionais.

A maior vantagem dos LEDs é o fato de exigirem pouquíssima energia para funcionar, dependendo do tipo de LED. Agora é possível usar LEDs com fontes de alimentação que variam de células solares a baterias e até corrente alternada (AC).

Existem muitos tipos diferentes de LEDs e eles vêm em uma variedade de cores, incluindo vermelho, laranja, amarelo, verde, azul, branco e muito mais. Hoje, os LEDs estão disponíveis com um fluxo luminoso de 10 a 100 lumens por watt (lm/W), que é quase o mesmo que as fontes de luz convencionais.

Diodos CC

Um diodo de corrente constante, ou CCD, é um tipo de diodo regulador de tensão para fontes de alimentação. A principal função do CCD é reduzir as perdas de potência de saída e melhorar a estabilização da tensão reduzindo suas flutuações quando a carga muda. O CCD também pode ser usado para ajustar os níveis de potência de entrada DC e para controlar os níveis DC nos trilhos de saída.

diodo Schottky

Os diodos Schottky também são chamados de diodos portadores quentes.

O diodo Schottky foi inventado pelo Dr. Walter Schottky em 1926. A invenção do diodo Schottky nos permitiu usar LEDs (diodos emissores de luz) como fontes de sinal confiáveis.

O diodo tem um efeito muito benéfico quando usado em circuitos de alta frequência. O diodo Schottky consiste principalmente em três componentes; P, N e junção metal-semicondutor. O design deste dispositivo é tal que uma transição nítida é formada dentro do semicondutor sólido. Isso permite que os portadores façam a transição do semicondutor para o metal. Por sua vez, isso ajuda a reduzir a tensão direta, que por sua vez reduz as perdas de energia e aumenta a velocidade de comutação de dispositivos que usam diodos Schottky por uma margem muito grande.

Diodo Shockley

O diodo Shockley é um dispositivo semicondutor com um arranjo assimétrico de eletrodos. O diodo conduzirá corrente em uma direção e muito menos se a polaridade for invertida. Se uma tensão externa for mantida através do diodo Shockley, então ele irá gradualmente polarizar à medida que a tensão aplicada aumenta, até um ponto chamado "tensão de corte" no qual não há corrente apreciável, pois todos os elétrons se recombinam com os buracos . Além da tensão de corte na representação gráfica da característica corrente-tensão, existe uma região de resistência negativa. O Shockley atuará como um amplificador com valores de resistência negativos nesta faixa.

O trabalho de Shockley pode ser melhor compreendido dividindo-o em três partes conhecidas como regiões, a corrente na direção inversa de baixo para cima é 0, 1 e 2, respectivamente.

Na região 1, quando uma tensão positiva é aplicada para polarização direta, os elétrons se difundem no semicondutor tipo n do material tipo p, onde uma "zona de depleção" é formada devido à substituição de portadores majoritários. A zona de depleção é a região onde os portadores de carga são removidos quando uma tensão é aplicada. A zona de depleção ao redor da junção pn impede que a corrente flua pela frente do dispositivo unidirecional.

Quando os elétrons entram no lado n do lado tipo p, uma "zona de depleção" é formada na transição de baixo para cima até que o caminho da corrente de buraco seja bloqueado. Os buracos que se movem de cima para baixo se recombinam com os elétrons que se movem de baixo para cima. Ou seja, entre as zonas de depleção da banda de condução e da banda de valência, aparece uma “zona de recombinação”, que impede o fluxo posterior dos portadores principais através do diodo Shockley.

O fluxo de corrente agora é controlado por um único portador, que é o portador minoritário, ou seja, elétrons neste caso para um semicondutor do tipo n e buracos para um material do tipo p. Portanto, podemos dizer que aqui o fluxo de corrente é controlado pelos portadores majoritários (buracos e elétrons) e o fluxo de corrente é independente da tensão aplicada, desde que haja portadores livres suficientes para conduzir.

Na região 2, os elétrons emitidos da zona de depleção se recombinam com as lacunas do outro lado e criam novos portadores majoritários (elétrons em um material do tipo p para um semicondutor do tipo n). Quando esses buracos entram na zona de depleção, eles completam o caminho da corrente através do diodo Shockley.

Na região 3, quando uma tensão externa é aplicada para polarização reversa, uma região de carga espacial ou uma zona de depleção aparece na junção, consistindo de portadores majoritários e minoritários. Os pares elétron-buraco são separados devido à aplicação de uma voltagem entre eles, resultando em uma corrente de deriva através do Shockley. Isso faz com que uma pequena quantidade de corrente flua através do diodo Shockley.

Diodos de recuperação de passo

Um diodo de recuperação de passo (SRD) é um dispositivo semicondutor que pode fornecer um estado de condução fixo e incondicionalmente estável entre seu ânodo e cátodo. A transição do estado desligado para o estado ligado pode ser causada por pulsos de tensão negativa. Quando ligado, o SRD se comporta como um diodo perfeito. Quando desligado, o SRD é predominantemente não condutivo com alguma corrente de fuga, mas geralmente não o suficiente para causar perda significativa de energia na maioria das aplicações.

A figura abaixo mostra formas de onda de recuperação em etapas para ambos os tipos de SRDs. A curva superior mostra o tipo de recuperação rápida, que emite uma grande quantidade de luz ao entrar no estado desligado. Em contraste, a curva inferior mostra um diodo de recuperação ultrarrápido otimizado para operação em alta velocidade e exibindo apenas radiação visível insignificante durante a transição liga/desliga.

Para ligar o SRD, a tensão do ânodo deve exceder a tensão limite da máquina (VT). O SRD desligará quando o potencial do ânodo for menor ou igual ao potencial do cátodo.

diodo túnel

Um diodo túnel é uma forma de engenharia quântica que pega duas peças de um semicondutor e une uma peça com o outro lado voltado para fora. O diodo túnel é único porque os elétrons fluem através do semicondutor em vez de ao redor dele. Esta é uma das principais razões pelas quais este tipo de técnica é tão único, porque nenhuma outra forma de transporte de elétrons até agora foi capaz de realizar tal feito. Uma das razões pelas quais os diodos de túnel são tão populares é que eles ocupam menos espaço do que outras formas de engenharia quântica e também podem ser usados ​​em muitas aplicações em muitas áreas.

diodo varactor

Um diodo varactor é um semicondutor usado em uma capacitância variável regulada por tensão. O diodo varactor tem duas conexões, uma no lado do ânodo da junção PN e a outra no lado do cátodo da junção PN. Quando você aplica uma tensão a um varactor, ele permite a formação de um campo elétrico que altera a largura de sua camada de depleção. Isso efetivamente mudará sua capacitância.

diodo laser

Um diodo laser é um semicondutor que emite luz coerente, também chamada de luz laser. O diodo laser emite feixes de luz paralelos direcionados com baixa divergência. Isso contrasta com outras fontes de luz, como os LEDs convencionais, cuja luz emitida diverge significativamente.

Diodos de laser são usados ​​para armazenamento óptico, impressoras a laser, leitores de código de barras e comunicações de fibra óptica.

Diodo de supressão transitória

Um diodo de supressão de tensão transiente (TVS) é um diodo projetado para proteger contra surtos de tensão e outros tipos de transientes. Ele também é capaz de separar tensão e corrente para evitar que transientes de alta tensão entrem nos componentes eletrônicos do chip. O diodo TVS não conduzirá durante a operação normal, mas conduzirá apenas durante o transiente. Durante o transiente elétrico, o diodo TVS pode operar com picos dv/dt rápidos e picos dv/dt grandes. O dispositivo geralmente é encontrado nos circuitos de entrada de circuitos de microprocessadores, onde processa sinais de comutação de alta velocidade.

Diodos dopados com ouro

Diodos de ouro podem ser encontrados em capacitores, retificadores e outros dispositivos. Esses diodos são usados ​​principalmente na indústria eletrônica porque não requerem muita voltagem para conduzir eletricidade. Os diodos dopados com ouro podem ser feitos de materiais semicondutores tipo p ou tipo n. O diodo dopado com ouro conduz eletricidade de forma mais eficiente em altas temperaturas, especialmente em diodos do tipo n.

O ouro não é um material ideal para dopar semicondutores porque os átomos de ouro são muito grandes para caber facilmente dentro dos cristais semicondutores. Isso significa que geralmente o ouro não se difunde muito bem em um semicondutor. Uma maneira de aumentar o tamanho dos átomos de ouro para que eles possam se difundir é adicionar prata ou índio. O método mais comum usado para dopar semicondutores com ouro é o uso de borohidreto de sódio, que ajuda a criar uma liga de ouro e prata dentro do cristal semicondutor.

Diodos dopados com ouro são comumente usados ​​em aplicações de energia de alta frequência. Esses diodos ajudam a reduzir a tensão e a corrente recuperando a energia do EMF traseiro da resistência interna do diodo. Diodos dopados com ouro são usados ​​em máquinas como redes de resistores, lasers e diodos de túnel.

Diodos de super barreira

Os diodos de superbarreira são um tipo de diodo que pode ser usado em aplicações de alta tensão. Esses diodos têm baixa tensão direta em alta frequência.

Os diodos de superbarreira são um tipo de diodo muito versátil, pois podem operar em uma ampla faixa de frequências e tensões. Eles são usados ​​principalmente em circuitos de comutação de energia para sistemas de distribuição de energia, retificadores, inversores de acionamento de motores e fontes de alimentação.

O diodo superbarreira é composto principalmente de dióxido de silício com adição de cobre. O diodo superbarreira tem várias opções de projeto, incluindo diodo superbarreira planar de germânio, diodo superbarreira de junção e diodo superbarreira isolante.

diodo Peltier

O diodo Peltier é um semicondutor. Ele pode ser usado para gerar uma corrente elétrica em resposta à energia térmica. Este dispositivo ainda é novo e ainda não totalmente compreendido, mas parece que pode ser útil para converter calor em eletricidade. Isso pode ser usado para aquecedores de água ou até mesmo em carros. Isso permitiria o aproveitamento do calor gerado por um motor de combustão interna, que normalmente é energia desperdiçada. Também permitiria que o motor funcionasse com mais eficiência, pois não precisaria produzir tanta energia (portanto, usando menos combustível), mas, em vez disso, um diodo Peltier converteria o calor residual em energia.

diodo de cristal

Diodos de cristal são comumente usados ​​para filtragem de banda estreita, osciladores ou amplificadores controlados por tensão. O diodo de cristal é considerado uma aplicação especial do efeito piezoelétrico. Esse processo ajuda a gerar sinais de tensão e corrente usando suas propriedades inerentes. Os diodos de cristal também são comumente combinados com outros circuitos que fornecem amplificação ou outras funções especializadas.

Diodo Avalanche

Um diodo de avalanche é um semicondutor que gera uma avalanche de um único elétron da banda de condução para a banda de valência. É usado como retificador em circuitos de energia DC de alta tensão, como detector de radiação infravermelha e como máquina fotovoltaica para radiação ultravioleta. O efeito de avalanche aumenta a queda de tensão direta no diodo, de modo que ela pode ser muito menor do que a tensão de ruptura.

Retificador controlado por silicone

O Retificador Controlado por Silício (SCR) é um tiristor de três terminais. Ele foi projetado para funcionar como um interruptor em fornos de microondas para controlar a potência. Ele pode ser acionado por corrente ou tensão, ou ambos, dependendo da configuração de saída do gate. Quando o pino da porta é negativo, ele permite que a corrente flua através do SCR, e quando é positivo, bloqueia a passagem da corrente pelo SCR. A localização do pino do portão determina se a corrente passa ou é bloqueada quando está no lugar.

diodos de vácuo

Os diodos de vácuo são outro tipo de diodo, mas ao contrário dos outros tipos, eles são usados ​​em tubos de vácuo para regular a corrente. Os diodos de vácuo permitem que a corrente flua a uma tensão constante, mas também possuem uma grade de controle que altera essa tensão. Dependendo da tensão na grade de controle, o diodo de vácuo permite ou interrompe a corrente. Os diodos de vácuo são usados ​​como amplificadores e osciladores em receptores e transmissores de rádio. Eles também servem como retificadores que convertem CA em CC para uso em dispositivos elétricos.

diodo PIN

Os diodos PIN são um tipo de diodo de junção pn. Em geral, os PINs são um semicondutor que exibe baixa resistência quando uma tensão é aplicada a ele. Essa baixa resistência aumentará à medida que a tensão aplicada aumentar. Os códigos PIN têm uma tensão limite antes de se tornarem condutores. Assim, se nenhuma tensão negativa for aplicada, o diodo não passará corrente até atingir esse valor. A quantidade de corrente que flui pelo metal dependerá da diferença de potencial ou tensão entre os dois terminais e não haverá vazamento de um terminal para o outro.

Diodo de ponto de contato

Um diodo pontual é um dispositivo unidirecional capaz de melhorar um sinal de RF. O Point-Contact também é chamado de transistor sem junção. Consiste em dois fios ligados a um material semicondutor. Quando esses fios se tocam, um "ponto de aperto" é criado onde os elétrons podem se cruzar. Este tipo de diodo é usado principalmente com rádios AM e outros dispositivos para permitir que eles detectem sinais de RF.

Diodo Hanna

O diodo Gunn é um diodo que consiste em duas junções pn antiparalelas com uma altura de barreira assimétrica. Isso resulta em uma forte supressão do fluxo de elétrons na direção direta, enquanto a corrente ainda flui na direção reversa.

Esses dispositivos são comumente usados ​​como geradores de micro-ondas. Eles foram inventados por volta de 1959 por J. B. Gann e A. S. Newell no Royal Post Office no Reino Unido, de onde vem o nome: "Gann" é uma abreviatura de seus nomes e "diodo" porque trabalhavam em dispositivos de gás (Newell trabalhou anteriormente no Edison Institute of Communications). Bell Laboratories, onde trabalhou em dispositivos semicondutores).

A primeira aplicação em larga escala de diodos Gunn foi a primeira geração de equipamentos de rádio UHF militares britânicos, que entraram em uso por volta de 1965. Rádios AM militares também fizeram uso extensivo de diodos Gunn.

A característica do diodo Gunn é que a corrente é apenas 10-20% da corrente de um diodo de silício convencional. Além disso, a queda de tensão no diodo é cerca de 25 vezes menor que um diodo convencional, normalmente 0 mV em temperatura ambiente por XNUMX.

Vídeo tutorial

O que é um diodo - Tutorial de eletrônica para iniciantes

Conclusão

Esperamos que você tenha aprendido o que é um diodo. Se você estiver interessado em saber mais sobre como esse incrível componente funciona, confira nossos artigos na página de diodos. Confiamos que você também aplicará tudo o que aprendeu desta vez.