díodo rectificador

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Díodo rectificador
Lucínio Preza de Araújo http://www.prof2000.pt/users/lpa
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Constituição
Um díodo rectificador é constituído por uma junção PN de material semicondutor (silício ou germânio) e por dois terminais, o Ânodo (A) e o Cátodo (K).
Símbolo:
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Junção PN
A junção de um material semicondutor do tipo P (com excesso de lacunas) com um material semicondutor do tipo N (com excesso de electrões livres) origina uma junção PN. Na zona da junção, os electrões livres do semicondutor N recombinam-se com as lacunas do semicondutor P formando uma zona sem portadores de carga eléctrica que se designa por zona neutra ou zona de deplecção.
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Identificação visual dos terminais
O terminal que se encontra mais próximo do anel é o cátodo (K).
O terminal ligado à parte roscada é o cátodo (K).
O terminal ligado à parte mais estreita/afunilada é o cátodo (K).
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Díodo polarizado directamente
O díodo rectificador é um componente unidireccional ou seja, só conduz num sentido (quando o Ânodo está a um potencial positivo em relação ao Cátodo). Nessa situação diz-se que o díodo está polarizado directamente.
VCC
+
_
A
K
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Díodo polarizado inversamente
Quando o díodo rectificador está polarizado inversamente (Ânodo a um potencial negativo em relação ao cátodo) não conduz (está ao corte).
VCC
+
_
A
K
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Principio de funcionamento
Quando polarizado directamente um díodo rectificador conduz porque na junção PN a zona neutra ou zona de deplecção (zona sem portadores de carga eléctrica) estreita a resistência eléctrica diminui e a corrente eléctrica passa.
Zona neutra ou zona de deplecção estreita
Lacunas
Electrões livres
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Principio de funcionamento
Quando polarizado inversamente um díodo rectificador não conduz porque na junção PN a zona neutra ou zona de deplecção (zona sem portadores de carga eléctrica) alarga a resistência eléctrica aumenta significativamente e a corrente eléctrica não passa.
Zona neutra ou zona de deplecção alarga
Electrões livres
Lacunas
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Queda de tensão interna
Quando o díodo está polarizado directamente a corrente eléctrica ao passar pela zona neutra ou zona de deplecção que apresenta uma certa resistência, origina uma queda de tensão (U=RxI).
Nos díodos de silício essa queda de tensão interna pode variar entre 0,6Volt e 1Volt.
Nos díodos de germânio essa queda de tensão interna pode variar entre 0,2Volt e 0,4Volt.
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Características técnicas
1ºquadrante
3ºquadrante
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Leitura das características técnicas
Exemplo: 
Díodo rectificador 1N4007
UR = 1000V 	Tensão inversa máxima que se pode aplicar 		ao díodo em polarização inversa.
IF = 1A		Corrente directa máxima permanente que 		pode circular pelo díodo.
IR = 5A	Corrente inversa que percorre o díodo 			quando polarizado inversamente
VF = 1,1V	Queda de tensão interna máxima quando o 		díodo polarizado directamente conduz uma 		corrente directa de 1A.
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Curva característica
UF
Corrente directa
IF
Corrente de fuga
IR
Corrente de avalanche
Tensão de ruptura
Pode-se observar na curva característica do 1º quadrante (díodo polarizado directamente) que à medida que se aumenta a tensão directa (UF) a corrente directa (IF) também aumenta.
Na curva do 3º quadrante (díodo polarizado inversamente) podemos observar que para uma dada faixa da tensão inversa (UR) a corrente inversa (IR) é desprezível (corrente de fuga). A tensão inversa não pode atingir a tensão de ruptura pois isso acarreta que o díodo passe a conduzir em sentido contrário (rompeu a junção PN).
UR
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Recta de carga
Consideremos o circuito:
VCC + VF + RC.IF = 0
VF + RC.IF = VCC
Encontramos uma equação que relaciona VF e IF:
VCC = VF + RC.IF
Esta equação permite determinar os dois pontos da recta de carga, que sobreposta à curva característica do díodo, determinará o ponto de funcionamento (Q) do díodo.
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Recta de carga
VCC = VF + RC.IF
Este é um método gráfico que permite que encontremos o ponto de funcionamento do díodo. É de notar que a recta de carga depende do circuito (VCC e RC) em que o díodo está inserido, enquanto que a curva característica é fornecida pelo fabricante.
Tensão de corte
IF=0  VCC=VF
Corrente de saturação
VF=0  IF=VCC / RC
IF
VF
Recta de carga
Tensão de corte
Corrente de saturação
Ponto de funcionamento (Q)
IFQ
VFQ
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Exemplo da determinação do ponto de funcionamento (Q) de um díodo
VCC=3V
+
_
RC=750
IF
VCC = VF + RC.IF
Tensão de corte
IF=0  VCC=VF  VF=3 V
Corrente de saturação
VF=0  IF=VCC / RC  IF=3 / 750
	IF= 4 mA
Para as condições do circuito (VCC=3Volt e RC=750) e a curva característica representada, a corrente directa no díodo será de IFQ≈2,5mA e a tensão directa será de VFQ=1,1V.