INTRODUÇÃO AO DIODO SEMICONDUTOR
ÁTOMO E CARGAS ELÉTRICAS
A Eletricidade é uma forma de energia associada a fenômenos causados por cargas
elétricas em movimento e em repouso.
As cargas elétricas fundamentais são as que constituem os átomos, sendo que os átomos
são formados por alguns tipos de partículas, em especial, os elétrons, os prótons e os nêutrons.
Todos os materiais encontrados na natureza são formados por diferentes tipos de átomos.
O que diferencia um material do outro é justamente a composição de partículas de cada átomo.
O elétron tem carga elétrica negativa, o próton tem carga elétrica positiva e o nêutron não
tem carga elétrica. Os elétrons giram em órbitas em torno do núcleo distribuindo-se em diversas
camadas, num total de até sete camadas. Em cada átomo, a camada mais externa é chamada de
valência e pode conter no máximo 8 elétrons. Os prótons e nêutrons ficam no núcleo do átomo.
Em eletrônica, o que mais interessa é comportamento do material quanto à passagem de
corrente elétrica e é a camada de valência que controla as propriedades elétricas do átomo.
CONDUTORES E ISOLANTES
Os condutores são materiais que não oferecem resistência à passagem de corrente
elétrica e quanto menor for a oposição à passagem de corrente, melhor é o condutor.
Os metais são exemplos de condutores de eletricidade: Cobre, Alumínio, Ouro, etc. O
átomo de Cobre tem apenas 1 elétron na última camada (ou de valência). Este elétron é
levemente atraído pelo núcleo, então, uma força mínima pode fazer com que ele se desprenda
deste átomo e circule de um átomo para outro. Este elétron é conhecido por elétron livre.
Isto quer dizer que o bom condutor é aquele em que os elétrons de valência estão
fracamente ligados ao átomo e encontram facilidade para abandonar seus átomos e se
movimentarem livremente no interior dos materiais.
Já os isolantes são os materiais que oferecem grande resistência à passagem da corrente
elétrica. Como exemplo pode-se citar a borracha ou a mica, que são substâncias compostas. Os
elétrons da camada de valência estão fortemente ligados aos seus átomos, sendo que poucos
conseguem desprender-se para se transformarem em elétrons livres.
Em termos de elétrons na camada de valência, os condutores têm menos de 4 elétrons e
os isolantes têm mais de 4 elétrons.
SEMICONDUTORES
Em eletrônica encontramos diversos tipos de componentes que são utilizados nos projetos
de circuitos.
Entre eles, os DIODOS, TRANSISTORES e CIRCUITOS INTEGRADOS, bastante
comuns, têm como base de construção os semicondutores.
Semicondutores são materiais que não são condutores e nem isolantes e que apresentam
uma resistividade elétrica intermediária, como o Germânio e o Silício. Eles têm 4 elétrons na
camada de valência.
CRISTAIS SEMICONDUTORES PUROS
Se os átomos agrupam-se entre si, formam uma estrutura cristalina. Nessa estrutura, cada
átomo une-se a quatro outros átomos vizinhos por meio de ligações que são chamadas de
covalentes. Cada um dos quatro elétrons de valência de um átomo é compartilhado com um
átomo vizinho, conforme pode ser visto na Figura 1-1.
Da forma como os átomos compartilham os seus elétrons, cada átomo fica com 8 elétrons
na camada de valência, o que o torna eletricamente neutro. Na temperatura ambiente ele é
isolante.
Porém, aumentando a temperatura neste cristal, algumas ligações covalentes podem se
romper em virtude da energia recebida. Os elétrons das ligações rompidas passam a se
movimentar livremente no interior do cristal, tornando-se elétrons livres (Figura 1-2).
No local onde havia um elétron fica um “buraco”, um espaço vazio conhecido por lacuna
que pode vir a ser preenchida por um elétron vindo de outro átomo.
O átomo da figura abaixo, que era eletricamente neutro, com a perda de um elétron (carga
negativa) fica com uma carga positiva.
Assim, sempre que surge um elétron livre aparece também uma lacuna.
Se ao invés de aumentar a temperatura, submetermos o cristal a uma tensão elétrica
(diferença de potencial), os elétrons livres se movem no sentido do potencial elétrico positivo.
De forma semelhante, podemos considerar que as lacunas se movem no sentido contrário ao
movimento dos elétrons.
Um semicondutor puro recebe o nome de semicondutor intrínseco.
CRISTAIS COM IMPUREZAS
Para a construção dos componentes utilizam-se cristais semicondutores dopados. A
dopagem é um processo controlado onde se injetam impurezas no cristal.
As impurezas utilizadas na dopagem de um cristal semicondutor podem ser de dois tipos:
impurezas doadoras e impurezas aceitadoras. Desta forma ele pode ser dopado com excesso de
elétrons livres ou com excesso de lacunas.
Um semicondutor dopado é chamado de semicondutor extrínseco.
AUMENTANDO ELÉTRONS LIVRES
São adicionados átomos pentavalentes (com 5 elétrons na camada de valência) de forma a
aumentar o número de elétrons livres. Cada átomo pentavalente entra no lugar de um átomo de
Silício, compartilha seus elétrons nas 4 ligações covalentes, ficando um elétron sobrando e
fracamente ligado ao núcleo. Uma pequena energia é suficiente para torná-lo livre, conforme
mostra a Figura 1-3. Este tipo de impureza é chamado de impureza doadora.
O Fósforo e o Antimônio são exemplos de átomos pentavalentes.
AUMENTANDO LACUNAS
São adicionados átomos trivalentes (3 elétrons na camada de valência) para aumentar as
lacunas. De forma semelhante ao anterior, cada átomo trivalente entra no lugar de um átomo de
silício, compartilhando seus 3 elétrons em ligações covalentes. Neste caso, fica faltando um
elétron para completar as 4 ligações, surgindo uma lacuna na órbita de valência de cada átomo
trivalente, visto na Figura 1-4. Esta impureza é a impureza aceitadora.
O Boro, o Alumínio e o Gálio são exemplos trivalentes.
Um semicondutor pode ser dopado para ter um excesso de elétrons livres ou excesso de
lacunas. Por isso existem dois tipos de semicondutores: o tipo N e o tipo P.
SEMICONDUTOR TIPO N
O cristal que foi dopado com impureza pentavalente é chamado semicondutor tipo n,
onde n está relacionado com negativo. Como os elétrons livres excedem em número as lacunas
num semicondutor tipo n, os elétrons são chamados portadores majoritários e as lacunas,
portadores minoritários.
SEMICONDUTOR TIPO P
O cristal que foi dopado com impureza trivalente é chamado semicondutor tipo p, onde p
está relacionado com positivo. Como as lacunas excedem em número os elétrons livres num
semicondutor tipo p, as lacunas são chamadas portadores majoritários e os elétrons livres,
portadores minoritários.
DIODO
Unindo-se um cristal tipo p a um cristal tipo n obtêm-se uma junção pn, que é um
dispositivo de estado sólido simples: o diodo semicondutor de junção, mostrado na figura abaixo.
Como existe uma repulsão entre os elétrons livres do lado n, eles acabam por espalhar-se,
sendo que alguns atravessam a junção e acabam por ocupar alguma lacuna. Quando isto ocorre, a
lacuna desaparece.
Cada elétron que atravessa a junção torna o átomo que ele abandonou um íon positivo.
Da mesma forma, ele torna o átomo que o capturou um íon negativo. À medida que o número de
íons aumenta, a região próxima à junção fica sem elétrons livres e lacunas. Chamamos esta
região de camada de depleção.
Por causa destes íons, há uma diferença de potencial nesta região da camada de depleção
chamada de barreira de potencial. A 25º C esta barreira é de 0,7V para o silício e 0,3V para o
germânio.
Ao longo deste material, considera-se sempre que o Diodo seja de Silício.
O símbolo mais usual para o diodo retificador é mostrado a seguir na figura 1-6a abaixo:
Na prática, os diodos têm uma tarja branca, preta ou outra cor destacada que indica qual é
o terminal catodo (figura 1-6b).
POLARIZAÇÃO DO DIODO
Polarizar um diodo significa aplicar uma diferença de potencial às suas extremidades.
POLARIZAÇÃO DIRETA
Observe na figura 1-7a uma bateria de tensão VB aplicada aos terminais do diodo. Diz-se
que o diodo está polarizado diretamente, pois o pólo positivo da bateria está colocado em contato
com o material tipo p e o pólo negativo em contato com o material tipo n.
Para haver fluxo livre de elétrons a tensão da bateria tem de sobrepujar o efeito da
camada de depleção, ou seja, ser maior que 0,7V. Então os elétrons circulam do terminal
negativo da bateria, para o terminal positivo. Este é o sentido real da corrente elétrica.
Note, porém, que na análise dos circuitos, daqui para diante, considera-se o sentido
convencional da corrente, isto é, fluindo do terminal positivo da bateria para o negativo.
Assim, simplificando, se a bateria está tentando fazer a corrente (convencional) circular
no sentido da “seta” do diodo (anodo para catodo), ele está polarizado diretamente.
POLARIZAÇÃO REVERSA
Invertendo-se as conexões entre a bateria e a junção pn, figura 1-7b, o diodo fica
polarizado reversamente, ou seja, pólo positivo da bateria no terminal n e o pólo negativo no
terminal p.
Neste caso, a camada de depleção aumenta, aumentado-se a barreira de potencial,
tornando praticamente impossível o deslocamento de elétrons de uma camada para outra.
Isto nos mostra uma característica fundamental deste componente: o diodo deixa passar
a corrente elétrica quando está polarizado diretamente, mas não permite a passagem dela
quando está polarizado reversamente.
CURVA CARACTERÍSTICA DE UM DIODO
A curva característica de um diodo está representada no gráfico seguinte. Ela mostra a
relação entre o valor da tensão aplicada com a respectiva corrente elétrica que atravessa o diodo.
A região chamada de direta é onde o diodo trabalha polarizado diretamente. Na região
reversa o diodo está polarizado reversamente. Nesta situação há’uma corrente muito pequena
circulando, chamada de corrente de fuga.
Observe que na região reversa tem um ponto chamado de tensão de ruptura. Esta é a
tensão máxima reversa que o diodo pode suportar. Ultrapassando este limite, há a ruptura e o
componente é destruído. A tensão de ruptura varia de acordo com o tipo de diodo.
TENSÃO DE JOELHO
A tensão de joelho marca o ponto a partir do qual o diodo conduz intensamente.
Abaixo da tensão de joelho o diodo tem apenas uma pequena corrente. Assim que a
tensão aplicada sobre ele ultrapassa 0,7V, a corrente aumenta rapidamente. Lembre que esta
barreira de potencial de 0,7V surge devido à recombinação de elétrons e lacunas na região da
junção PN (camada de depleção). Também é preciso observar que estamos tratando de um diodo
de Silício, se fosse de Germânio, a tensão de joelho seria de 0,3V.
RESISTOR LIMITADOR DE CORRENTE
Num diodo polarizado diretamente, uma pequena tensão aplicada pode gerar uma alta
intensidade de corrente. Em geral, um resistor é usado em série com o diodo para limitar a
corrente elétrica que passa através dele.
Na figura acima temos um circuito simples com diodo. O resistor Rs é chamado de
resistor limitador de corrente. Quanto maior o valor de Rs, menor a corrente que circula através
do diodo D1.
APROXIMAÇÕES DO DIODO
A curva característica do diodo está mostrada na figura 1-8 e é preciso conhecê-la quando
se utiliza este componente. Entretanto, dependendo da aplicação, pode-se fazer aproximações
para facilitar os cálculos.
1ª APROXIMAÇÃO (DIODO IDEAL)
Um diodo ideal se comporta como um condutor ideal quando polarizado no sentido direto
(chave fechada) e como um isolante perfeito no sentido reverso (chave aberta). O gráfico de um
diodo ideal está representado na figura 1-10.
2ª APROXIMAÇÃO
Nesta aproximação, leva-se em conta 0,7V necessários para que o diodo entre em
condução. O gráfico fica mostrado na figura 1-11 abaixo.
O raciocínio é pensar numa chave em série com uma bateria de 0,7V.
3ª APROXIMAÇÃO
Na terceira aproximação, considera-se a resistência interna do diodo. O gráfico fica,
então, como mostrado na figura 1-12 abaixo, onde rb é uma pequena resistência interna do
diodo.
RESISTÊNCIA CC DE UM DIODO
Resistência cc do diodo é obtida dividindo-se a tensão sobre ele pela corrente total que
passa por ele. Pode-se considerar dois casos:
RESISTÊNCIA DIRETA
É a resistência resultante na polarização direta, simbolizada por RF.
Por exemplo, para o diodo 1N914, uma tensão de 0,65V aplicada, resulta numa corrente
I=10mA; para a tensão aplicada de 0,75V, a corrente correspondente será de 30mA; para uma
tensão 0,85V, a corrente é de 50mA. Assim, para cada tensão aplicada calcula-se a resistência
direta:
RESISTÊNCIA REVERSA
A resistência reversa, simbolizada por RR, é a resultante na polarização reversa do diodo.
Tomando ainda como exemplo o 1N914, uma tensão de -20V produz uma corrente de 25nA,
enquanto uma tensão de -75V implica numa corrente de 5mA. Fazendo-se novamente os
cálculos, fica:
A resistência reversa diminui à medida que se aumenta a tensão reversa, ou ainda, à
medida que se aproxima da tensão de ruptura.
POTÊNCIA E CORRENTE MÁXIMAS DE UM DIODO
Os fabricantes de diodos em geral indicam a potência máxima ou a corrente máxima que
determinado diodo suporta.
Ex.:
Diodo 1N914 tem PMAX = 250mW
Diodo 1N4001 suporte IMAX = 1A (Apêndice A)
Estes dados devem ser observados no projeto, pois ultrapassar potência ou corrente
máxima, causa a queima do diodo.
A potência dissipada pelo diodo é a tensão aplicada multiplicada pela corrente que o
atravessa:
Os diodos retificadores têm potência acima de 0,5W. Abaixo deste valor, são os
chamados diodos para pequenos sinais.
TESTES DE DIODOS
Uma maneira simples para se testar diodos utilizando um multímetro digital é mostrada
abaixo.
Com o multímetro na escala de resistência (ohmímetro), deve-se fazer o seguinte:
1. Encostar a ponta de prova negativa no cátodo;
2. Encostar a ponta de prova positiva no ânodo. O multímetro deve indicar resistência baixa.
3. Inverter as pontas de provas. A resistência deve ser alta.
Nesta situação o diodo está bom. Indicação diferente implica defeito.
As figuras 1-13 e 1-14 ilustram o comentado.
APÊNDICE A – FOLHA DE DADOS
Fonte: Apostila de Eletrônica Básica – Ricardo Ramiro Versão 20070312
A Eletricidade é uma forma de energia associada a fenômenos causados por cargas
elétricas em movimento e em repouso.
As cargas elétricas fundamentais são as que constituem os átomos, sendo que os átomos
são formados por alguns tipos de partículas, em especial, os elétrons, os prótons e os nêutrons.
Todos os materiais encontrados na natureza são formados por diferentes tipos de átomos.
O que diferencia um material do outro é justamente a composição de partículas de cada átomo.
O elétron tem carga elétrica negativa, o próton tem carga elétrica positiva e o nêutron não
tem carga elétrica. Os elétrons giram em órbitas em torno do núcleo distribuindo-se em diversas
camadas, num total de até sete camadas. Em cada átomo, a camada mais externa é chamada de
valência e pode conter no máximo 8 elétrons. Os prótons e nêutrons ficam no núcleo do átomo.
Em eletrônica, o que mais interessa é comportamento do material quanto à passagem de
corrente elétrica e é a camada de valência que controla as propriedades elétricas do átomo.
CONDUTORES E ISOLANTES
Os condutores são materiais que não oferecem resistência à passagem de corrente
elétrica e quanto menor for a oposição à passagem de corrente, melhor é o condutor.
Os metais são exemplos de condutores de eletricidade: Cobre, Alumínio, Ouro, etc. O
átomo de Cobre tem apenas 1 elétron na última camada (ou de valência). Este elétron é
levemente atraído pelo núcleo, então, uma força mínima pode fazer com que ele se desprenda
deste átomo e circule de um átomo para outro. Este elétron é conhecido por elétron livre.
Isto quer dizer que o bom condutor é aquele em que os elétrons de valência estão
fracamente ligados ao átomo e encontram facilidade para abandonar seus átomos e se
movimentarem livremente no interior dos materiais.
Já os isolantes são os materiais que oferecem grande resistência à passagem da corrente
elétrica. Como exemplo pode-se citar a borracha ou a mica, que são substâncias compostas. Os
elétrons da camada de valência estão fortemente ligados aos seus átomos, sendo que poucos
conseguem desprender-se para se transformarem em elétrons livres.
Em termos de elétrons na camada de valência, os condutores têm menos de 4 elétrons e
os isolantes têm mais de 4 elétrons.
SEMICONDUTORES
Em eletrônica encontramos diversos tipos de componentes que são utilizados nos projetos
de circuitos.
Entre eles, os DIODOS, TRANSISTORES e CIRCUITOS INTEGRADOS, bastante
comuns, têm como base de construção os semicondutores.
Semicondutores são materiais que não são condutores e nem isolantes e que apresentam
uma resistividade elétrica intermediária, como o Germânio e o Silício. Eles têm 4 elétrons na
camada de valência.
CRISTAIS SEMICONDUTORES PUROS
Se os átomos agrupam-se entre si, formam uma estrutura cristalina. Nessa estrutura, cada
átomo une-se a quatro outros átomos vizinhos por meio de ligações que são chamadas de
covalentes. Cada um dos quatro elétrons de valência de um átomo é compartilhado com um
átomo vizinho, conforme pode ser visto na Figura 1-1.
na camada de valência, o que o torna eletricamente neutro. Na temperatura ambiente ele é
isolante.
Porém, aumentando a temperatura neste cristal, algumas ligações covalentes podem se
romper em virtude da energia recebida. Os elétrons das ligações rompidas passam a se
movimentar livremente no interior do cristal, tornando-se elétrons livres (Figura 1-2).
No local onde havia um elétron fica um “buraco”, um espaço vazio conhecido por lacuna
que pode vir a ser preenchida por um elétron vindo de outro átomo.
O átomo da figura abaixo, que era eletricamente neutro, com a perda de um elétron (carga
negativa) fica com uma carga positiva.
Assim, sempre que surge um elétron livre aparece também uma lacuna.
Se ao invés de aumentar a temperatura, submetermos o cristal a uma tensão elétrica
(diferença de potencial), os elétrons livres se movem no sentido do potencial elétrico positivo.
De forma semelhante, podemos considerar que as lacunas se movem no sentido contrário ao
movimento dos elétrons.
CRISTAIS COM IMPUREZAS
Para a construção dos componentes utilizam-se cristais semicondutores dopados. A
dopagem é um processo controlado onde se injetam impurezas no cristal.
As impurezas utilizadas na dopagem de um cristal semicondutor podem ser de dois tipos:
impurezas doadoras e impurezas aceitadoras. Desta forma ele pode ser dopado com excesso de
elétrons livres ou com excesso de lacunas.
Um semicondutor dopado é chamado de semicondutor extrínseco.
AUMENTANDO ELÉTRONS LIVRES
São adicionados átomos pentavalentes (com 5 elétrons na camada de valência) de forma a
aumentar o número de elétrons livres. Cada átomo pentavalente entra no lugar de um átomo de
Silício, compartilha seus elétrons nas 4 ligações covalentes, ficando um elétron sobrando e
fracamente ligado ao núcleo. Uma pequena energia é suficiente para torná-lo livre, conforme
mostra a Figura 1-3. Este tipo de impureza é chamado de impureza doadora.
O Fósforo e o Antimônio são exemplos de átomos pentavalentes.
São adicionados átomos trivalentes (3 elétrons na camada de valência) para aumentar as
lacunas. De forma semelhante ao anterior, cada átomo trivalente entra no lugar de um átomo de
silício, compartilhando seus 3 elétrons em ligações covalentes. Neste caso, fica faltando um
elétron para completar as 4 ligações, surgindo uma lacuna na órbita de valência de cada átomo
trivalente, visto na Figura 1-4. Esta impureza é a impureza aceitadora.
O Boro, o Alumínio e o Gálio são exemplos trivalentes.
lacunas. Por isso existem dois tipos de semicondutores: o tipo N e o tipo P.
SEMICONDUTOR TIPO N
O cristal que foi dopado com impureza pentavalente é chamado semicondutor tipo n,
onde n está relacionado com negativo. Como os elétrons livres excedem em número as lacunas
num semicondutor tipo n, os elétrons são chamados portadores majoritários e as lacunas,
portadores minoritários.
SEMICONDUTOR TIPO P
O cristal que foi dopado com impureza trivalente é chamado semicondutor tipo p, onde p
está relacionado com positivo. Como as lacunas excedem em número os elétrons livres num
semicondutor tipo p, as lacunas são chamadas portadores majoritários e os elétrons livres,
portadores minoritários.
DIODO
Unindo-se um cristal tipo p a um cristal tipo n obtêm-se uma junção pn, que é um
dispositivo de estado sólido simples: o diodo semicondutor de junção, mostrado na figura abaixo.
Como existe uma repulsão entre os elétrons livres do lado n, eles acabam por espalhar-se,
sendo que alguns atravessam a junção e acabam por ocupar alguma lacuna. Quando isto ocorre, a
lacuna desaparece.
Cada elétron que atravessa a junção torna o átomo que ele abandonou um íon positivo.
Da mesma forma, ele torna o átomo que o capturou um íon negativo. À medida que o número de
íons aumenta, a região próxima à junção fica sem elétrons livres e lacunas. Chamamos esta
região de camada de depleção.
Por causa destes íons, há uma diferença de potencial nesta região da camada de depleção
chamada de barreira de potencial. A 25º C esta barreira é de 0,7V para o silício e 0,3V para o
germânio.
Ao longo deste material, considera-se sempre que o Diodo seja de Silício.
O símbolo mais usual para o diodo retificador é mostrado a seguir na figura 1-6a abaixo:
o terminal catodo (figura 1-6b).
POLARIZAÇÃO DO DIODO
Polarizar um diodo significa aplicar uma diferença de potencial às suas extremidades.
POLARIZAÇÃO DIRETA
Observe na figura 1-7a uma bateria de tensão VB aplicada aos terminais do diodo. Diz-se
que o diodo está polarizado diretamente, pois o pólo positivo da bateria está colocado em contato
com o material tipo p e o pólo negativo em contato com o material tipo n.
Para haver fluxo livre de elétrons a tensão da bateria tem de sobrepujar o efeito da
camada de depleção, ou seja, ser maior que 0,7V. Então os elétrons circulam do terminal
negativo da bateria, para o terminal positivo. Este é o sentido real da corrente elétrica.
Note, porém, que na análise dos circuitos, daqui para diante, considera-se o sentido
convencional da corrente, isto é, fluindo do terminal positivo da bateria para o negativo.
no sentido da “seta” do diodo (anodo para catodo), ele está polarizado diretamente.
POLARIZAÇÃO REVERSA
Invertendo-se as conexões entre a bateria e a junção pn, figura 1-7b, o diodo fica
polarizado reversamente, ou seja, pólo positivo da bateria no terminal n e o pólo negativo no
terminal p.
Neste caso, a camada de depleção aumenta, aumentado-se a barreira de potencial,
tornando praticamente impossível o deslocamento de elétrons de uma camada para outra.
Isto nos mostra uma característica fundamental deste componente: o diodo deixa passar
a corrente elétrica quando está polarizado diretamente, mas não permite a passagem dela
quando está polarizado reversamente.
CURVA CARACTERÍSTICA DE UM DIODO
A curva característica de um diodo está representada no gráfico seguinte. Ela mostra a
relação entre o valor da tensão aplicada com a respectiva corrente elétrica que atravessa o diodo.
A região chamada de direta é onde o diodo trabalha polarizado diretamente. Na região
reversa o diodo está polarizado reversamente. Nesta situação há’uma corrente muito pequena
circulando, chamada de corrente de fuga.
Observe que na região reversa tem um ponto chamado de tensão de ruptura. Esta é a
tensão máxima reversa que o diodo pode suportar. Ultrapassando este limite, há a ruptura e o
componente é destruído. A tensão de ruptura varia de acordo com o tipo de diodo.
TENSÃO DE JOELHO
A tensão de joelho marca o ponto a partir do qual o diodo conduz intensamente.
Abaixo da tensão de joelho o diodo tem apenas uma pequena corrente. Assim que a
tensão aplicada sobre ele ultrapassa 0,7V, a corrente aumenta rapidamente. Lembre que esta
barreira de potencial de 0,7V surge devido à recombinação de elétrons e lacunas na região da
junção PN (camada de depleção). Também é preciso observar que estamos tratando de um diodo
de Silício, se fosse de Germânio, a tensão de joelho seria de 0,3V.
RESISTOR LIMITADOR DE CORRENTE
Num diodo polarizado diretamente, uma pequena tensão aplicada pode gerar uma alta
intensidade de corrente. Em geral, um resistor é usado em série com o diodo para limitar a
corrente elétrica que passa através dele.
resistor limitador de corrente. Quanto maior o valor de Rs, menor a corrente que circula através
do diodo D1.
APROXIMAÇÕES DO DIODO
A curva característica do diodo está mostrada na figura 1-8 e é preciso conhecê-la quando
se utiliza este componente. Entretanto, dependendo da aplicação, pode-se fazer aproximações
para facilitar os cálculos.
1ª APROXIMAÇÃO (DIODO IDEAL)
Um diodo ideal se comporta como um condutor ideal quando polarizado no sentido direto
(chave fechada) e como um isolante perfeito no sentido reverso (chave aberta). O gráfico de um
diodo ideal está representado na figura 1-10.
Nesta aproximação, leva-se em conta 0,7V necessários para que o diodo entre em
condução. O gráfico fica mostrado na figura 1-11 abaixo.
O raciocínio é pensar numa chave em série com uma bateria de 0,7V.
Na terceira aproximação, considera-se a resistência interna do diodo. O gráfico fica,
então, como mostrado na figura 1-12 abaixo, onde rb é uma pequena resistência interna do
diodo.
RESISTÊNCIA CC DE UM DIODO
Resistência cc do diodo é obtida dividindo-se a tensão sobre ele pela corrente total que
passa por ele. Pode-se considerar dois casos:
RESISTÊNCIA DIRETA
É a resistência resultante na polarização direta, simbolizada por RF.
Por exemplo, para o diodo 1N914, uma tensão de 0,65V aplicada, resulta numa corrente
I=10mA; para a tensão aplicada de 0,75V, a corrente correspondente será de 30mA; para uma
tensão 0,85V, a corrente é de 50mA. Assim, para cada tensão aplicada calcula-se a resistência
direta:
Nota-se que a resistência cc diminui com o aumento da tensão, uma vez que o diodo não
tem uma resistência linear.
tem uma resistência linear.
RESISTÊNCIA REVERSA
A resistência reversa, simbolizada por RR, é a resultante na polarização reversa do diodo.
Tomando ainda como exemplo o 1N914, uma tensão de -20V produz uma corrente de 25nA,
enquanto uma tensão de -75V implica numa corrente de 5mA. Fazendo-se novamente os
cálculos, fica:
A resistência reversa diminui à medida que se aumenta a tensão reversa, ou ainda, à
medida que se aproxima da tensão de ruptura.
POTÊNCIA E CORRENTE MÁXIMAS DE UM DIODO
Os fabricantes de diodos em geral indicam a potência máxima ou a corrente máxima que
determinado diodo suporta.
Ex.:
Diodo 1N914 tem PMAX = 250mW
Diodo 1N4001 suporte IMAX = 1A (Apêndice A)
Estes dados devem ser observados no projeto, pois ultrapassar potência ou corrente
máxima, causa a queima do diodo.
A potência dissipada pelo diodo é a tensão aplicada multiplicada pela corrente que o
atravessa:
Os diodos retificadores têm potência acima de 0,5W. Abaixo deste valor, são os
chamados diodos para pequenos sinais.
TESTES DE DIODOS
Uma maneira simples para se testar diodos utilizando um multímetro digital é mostrada
abaixo.
Com o multímetro na escala de resistência (ohmímetro), deve-se fazer o seguinte:
1. Encostar a ponta de prova negativa no cátodo;
2. Encostar a ponta de prova positiva no ânodo. O multímetro deve indicar resistência baixa.
3. Inverter as pontas de provas. A resistência deve ser alta.
Nesta situação o diodo está bom. Indicação diferente implica defeito.
As figuras 1-13 e 1-14 ilustram o comentado.
APÊNDICE A – FOLHA DE DADOS
Fonte: Apostila de Eletrônica Básica – Ricardo Ramiro Versão 20070312
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