Materiais Elétricos

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CENTRO UNIVERSITÁRIO INTERNACIONAL UNINTER 
ESCOLA SUPERIOR POLITÉCNICA 
BACHARELADO EM ENGENHARIA ELÉTRICA 
DISCIPLINA DE MATERIAIS ELÉTRICOS 
 
 
 
 
 
ESTUDO DO PRINCÍPIO DE FUNCIONAMENTO DOS DIODOS 
 
 
 
 
JÚNIOR D.D.C. AMARAL DOS SANTOS 
RU: 3074188 
PROFESSORA: ELIANE SILVA CUSTÓDIO 
 
 
 
HORIZONTINA - RS 
2020 
 
 
 
 
SUMÁRIO 
 
 
RESUMO ................................................................................................................................... 0 
1 INTRODUCAO ................................................................................................................ 1 
2 DESENVOLVIMENTO ................................................................................................... 2 
3 CONCLUSÕES ................................................................................................................. 3 
4 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ........................................................................... 4 
 
 
 
 
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RESUMO 
 
Por meio deste trabalho venho descrever sobre o funcionamento dos diodos, que é um 
semicondutor feito principalmente de silício onde sua condutividade é controlada por meio da 
adição de átomos de outros materiais, em um processo chamado de dopagem, formando uma 
junção PN, onde podemos encontrar polarização reversa e direta. 
 Apresentarei um pouco sobre o diodo emissor de luz conhecido como LED, um 
componente muito importando no mundo eletrônico, onde sua principal funcionalidade é a 
emissão de luz de várias cores em vários equipamentos eletrônicos. 
 Também explicarei sobre o que é junção PN e outros modelos de diodos e suas aplica-
ções durante o relatório. 
 
Palavras-chave: diodo; junção PN; LED. 
 
 
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1 INTRODUCAO 
Os Diodos são componentes eletrônicos, fabricados com materiais semicondutores, 
que servem para permitir a passagem de corrente em um único sentido, sendo conhecidos como 
chave eletrônica, fazendo basicamente o papel de liga e desliga de um circuito. São usados 
normalmente em fontes de alimentação, circuitos de proteção, estabilizadores e outros. 
Os diodos são elementos com polos positivos e negativos, e a maioria desses semi-
condutores é feita de um condutor pobre que teve impurezas (átomos de outro material) adici-
onadas a ele. Esse processo de adição de impurezas é chamado de dopagem, que forma então 
uma junção PN. 
 Existem vários tipos de diodos como o Zener, Túnel, e o emissor de luz que é co-
nhecido como o LED. 
 
2 DESENVOLVIMENTO 
• JUNÇÃO PN 
Quando o Silício dos tipos P e N são reunidos durante a fabricação, uma junção é 
criada, e os materiais tipo P e N se encontram; lacunas perto da junção no Silício tipo P são 
atraídas para o material tipo N carregado negativamente no outro lado da junção. 
Os elétrons próximos à junção tipo N são atraídos para a do tipo P com carga posi-
tiva. Por isso, ao fazer aa junção entre os tipos P e N, um pequeno potencial natural é formado 
com carga negativa. 
Quando um diodo é conectado a um circuito, nenhuma corrente pode fluir entre o 
ânodo e o cátodo até que o ânodo fique mais positivo do que o cátodo por um potencial ou uma 
tensão pelo menos suficiente para superar o potencial inverso natural da junção. Isso depende 
principalmente, de quais materiais as camadas P e N do diodo são feitas, e qual a quantidade de 
dopagem usada. Os diodos de junção PN têm um potencial de junção, chamado de tensão limiar, 
de cerca de 0,6 a 0,7 V. 
Exemplo da junção PN: 
 
 
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• MATERIAIS UTILIZADOS (CONSTRUÇÃO E DOPAGENS) 
Dentro dos cristais do composto de silício que é o mais utilizado ou germânio serão 
inseridas impurezas chamadas de dopagens que nada mais são do que átomos de Boro. 
Para a formação do cristal N, utiliza -se o elemento fósforo, que quanto maior a 
intensidade da dopagem maior a condutividade dos cristais. 
Outro fator que influencia na condução desses materiais é a temperatura, quanto 
maior a temperatura do diodo, maior a condutividade. 
Após a dopagem cada face dos dois tipos de cristais (P e N), tem uma determinada ca-
racterística diferente da oposta, gerando regiões de condução de cristal, uma com excesso de 
elétrons, outra com falta destes. Entre ambas, há uma região de equilíbrio por combinação de 
cargas positivas e negativas. 
A dopagem é a inserção de impurezas no cristal para alterar sua propriedade-
cristal extrínseco. 
O material tipo N tem a dopagem com impurezas penta valentes = átomos doadores de 
elétrons. Já o material do tipo P tem a dopagem com impurezas trivalentes = átomos re-
ceptores de elétrons. 
 
 
 
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• PRINCÍPIO DE FUNCIONAMENTO DO DIODO 
O diodo é um dispositivo de dois terminais que possibilita a aplicação de uma tensão de 
duas formas: polarização direta e polarização inversa. 
Na polarização direta o anodo e o catodo do diodo devem ser conectados no terminal 
positivo e negativo da bateria respectivamente. 
O diodo passa a ser um condutor quando polarizado diretamente, pois a região de 
depleção entre os dois tipos de material é eliminada devido a diferença de potencial da 
bateria. 
 A ausência dessa camada possibilita a circulação dos portadores livres, permitindo a 
circulação da uma corrente elétrica, sendo considerada nessa situação uma chave fechada. 
 
 
Na polarização reversa o anodo e o catodo do diodo estão conectados no terminal 
negativo e positivo da bateria respectivamente, ou seja, uma diferença de potencial 
negativa entre o anodo e catodo é aplicada. Nessa condição a região de depleção é aumentada, 
devido a aplicação da tensão reversa em seus terminais, impedindo a circulação de 
portadores livres na junção. 
 Nessa polarização não há uma circulação de corrente elétrica expressiva, o diodo 
é considerado uma chave aberta. Porém, mesmo nessas condições o dispositivo apresenta uma 
pequena circulação de corrente sendo caracterizada como uma corrente de fuga. 
 
 
 
 
 
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• PRINCÍPIO DE FUNCIONAMENTO DO DIODO EMISSOR DE LUZ (LED) 
Os diodos emissores de luz ou os LEDs não são apenas fontes importantes de 
luz para os circuitos eletrônicos. Suas características semelhantes às de um diodo semi-
condutor o possibilitam a aplicação desses componentes em funções diversas. 
A palavra LED é a abreviação de Ligh Emiting Diode e seu princípio de funcionamento 
pode ser entendido através de uma análise do que ocorre com a estrutura quando uma 
corrente elétrica a percorre. 
Quando uma corrente atravessa a junção PN o processo de recombinação dos porta-
dores de carga faz com que ocorra um estímulo e emissão que se concentra na faixa do 
infravermelho. Nessa radiação é que, em lugar de sua frequência ser aleatória, como no 
caso da lâmpada incandescente que se espalha pelo espectro, ela tem uma frequência 
muito bem definida, que depende do tipo de material usado no semicondutor. 
Tecnicamente falamos que o LED é um diodo semicondutor que quando energizado 
emite luz, mais não uma luz simples, ou luz a laser, é uma luz estreita que é produzida pelas 
interações energéticas do elétron. O processo é chamado de eletroluminescência. 
Em diodos semicondutores, sempre que um elétron recombina com uma lacuna, a ener-
gia é liberada por um breve momento na forma de fóton. Diodos de Silício comuns não são 
adequados para a emissão de luz como na junção PN de Silício. 
Os fótons produzidos são principalmente convertidos em calor dentro do Silício, e ape-
nas uma pequena quantidade de luz pode escapar da estrutura do diodo. Essa luz também tem 
um comprimento de onda limitado à região do infravermelho. 
 
 
 
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• OUTROS TIPOS DE DIODOS E SUAS APLICAÇÕESRETIFICADORES: São os diodos mais comuns, fabricados com o obje-
tivo primordial de permitirem a passagem de corrente elétrica em um só sentindo 
(polarização direta), cumprindo um papel indispensável na transformação de cor-
rente alternada em corrente continua, possuem vários tamanhos e formatos, de 
acordo com sua potência nominal. 
São usados para conversão de sinais, de AC para CC, o corre em meia onde ou em 
onda completa, pode também ser utilizado como um diodo para qualquer aplicação que se 
necessita a passagem da corrente em apenas um sentido. 
 
 
 
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ZENER: São diodos fabricados para conduzir a corrente elétrica em sentido 
inverso 
(polarização inversa), este efeito é chamado de “ruptura Zener” e ocorre em um valor 
de tensão bastante preciso, permitindo que esse diodo seja utilizado com uma referência 
de tensão bastante preciso. São bastantes empregados em circuitos reguladores de tensão em 
fontes de alimentação. 
 
TÚNEL: São dispositivos capazes de operar em altas frequências, exemplo: micro-
ondas, por meio de fenômenos de mecânica quântica (efeito de tunelamento), são fabri-
cados utilizando junções PN estruturas e altamente dopadas. 
Podendo ser utilizados em circuitos osciladores, amplificadores e conversores de 
frequência. 
 
 
 
 
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3 CONCLUSÃO 
Sobre os diodos vemos que ele é um semicondutor simples, mas extremamente impor-
tante para a eletrônica, estando presente em diversos equipamentos eletrônicos que nós usamos, 
pois eles possuem diversas funcionalidades conforme a fabricação de cada tipo de diodo. 
Com o decorrer do relatório é possível ver que o diodo serve para transformar corrente 
alternada em continua, para transformar corrente em luz, para trabalhar em altas frequências e 
muito mais opções de uso principalmente na eletrônica. 
Com isso vemos a evolução constante de seu uso na eletrônica e em diversas áreas que 
trabalham necessariamente com corrente elétrica. 
 
4 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS 
• Roteiro de estudo – aula 4. Materiais elétricos. 
• O que é um diodo? - Mundo da Elétrica (mundodaeletrica.com.br) 
• Diodo - O que é, tipos e aplicações - Athos Electronics 
• Diodo semicondutor. Funcionamento do diodo semicondutor - Mundo Educação 
(uol.com.br) 
• Materiais elétricos- vol.1: condutores e semicondutores 
 
https://www.mundodaeletrica.com.br/o-que-e-um-diodo/
https://athoselectronics.com/diodo/
https://mundoeducacao.uol.com.br/fisica/diodo-semicondutor.htm
https://mundoeducacao.uol.com.br/fisica/diodo-semicondutor.htm