Aula 03 - Diodo - Construção e Polarização

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ELETRÔNICA I
INTRODUÇÃO A DIODO – CONSTRUÇÃO E POLARIZAÇÃO
PROF. FABRICIO PARRA SANTILIO
UNIVERSIDADE FEDERAL DE MATO GROSSO
FACULDADE DE ARQUITETURA, ENGENHARIA E TECNOLOGIA
DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA ELÉTRICA
DIODO
• Definição;
• Simbologia;
• Tipos existentes;
• Construção;
• Polarização;
• Curva característica;
• Circuito equivalente;
• Datasheet;
• Aplicações.
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DIODO – DEFINIÇÃO
O diodo é um dispositivo eletrônico de dois terminais,
formado por materiais semicondutores, usualmente de Silício ou
Germânio.
Sua função é permitir a passagem de corrente
somente em um dos sentidos de polarização,
atuando como uma chave não-controlada.
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DIODO – TIPOS
Diodo Ideal
Sua resistência direta é igual a 0 Ω, portanto, não
apresenta queda de tensão em seus terminais quando
polarizado diretamente (análogo a um curto circuito).
A resistência reversa é igual ∞ Ω, indicando que não
existe nenhum resquício de corrente passando pelo
componente (análogo a um circuito aberto).
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DIODO – TIPOS
Diodo Real
Em um diodo real, existe queda de tensão nos terminais
quando polarizado diretamente.
Sendo esta queda de tensão no valor de 0,3 V para diodo
de Germânio e 0,7 V para diodo de Silício.
As principais diferenças entre estes dois tipos de diodo é a
TPI (Tensão máxima de Polarização Inversa) e o limite da
frequência de operação devido ao tempo de recuperação reversa
de cada um (objeto de estudo em Eletrônica de Potência).
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DIODO – SIMBOLOGIA
ANODO CATODO
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DIODO – SIMBOLOGIA
Tipos de encapsulamento de diodos
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DIODO – SIMBOLOGIA
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DIODO – SIMBOLOGIA
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DIODO – CONSTRUÇÃO
O diodo é formado por uma junção de dois
materiais semicondutores extrínsecos, denominados tipo
P e tipo N.
Em um material do tipo P, as lacunas são
chamadas de portadoras majoritárias e os elétrons são
chamados de portadores minoritários.
Por sua vez, no material tipo N, os elétrons são
chamados de portadores majoritários e as lacunas são
chamadas de portadoras minoritárias
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DIODO – CONSTRUÇÃO
Quando o quinto elétron de um átomo doador deixa o
átomo de origem, o átomo restante adquire uma carga
liquida positiva: daí o sinal positivo na representação do
íon doador.
Pelos mesmos motivos, o sinal negativo aparece no íon
aceitador.
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DIODO – CONSTRUÇÃO
Junção PN – não polarizada (sem conexão de fonte externa)
No instante em que os dois materiais são
“unidos”, os elétrons e as lacunas na região da junção
se combinam, anulando suas cargas, surgindo ao
lado da junção uma região neutra, ou seja, de carga
elétrica nula, denominada barreira de potencial
(B.P.) ou região de depleção.
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DIODO – CONSTRUÇÃO
Junção PN – não polarizada
Na ausência de uma polarização aplicada a um diodo
semicondutor, o fluxo líquido de carga em um sentido é igual a
zero (ID=0).
Distribuição interna de carga; Símbolo de diodo com a polaridade 
definida e o sentido da corrente;
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DIODO – POLARIZAÇÃO
Para entender o funcionamento de um diodo é
necessário analisar as duas formas de polarização
da junção PN: polarização direta e reversa (ou
inversa).
Na polarização direta, aplica-se um potencial
maior no Anodo (material tipo p) em relação ao
Catodo (material tipo n).
Na polarização reversa, aplica-se um
potencial maior no Catodo (material tipo n) em
relação ao Anodo (material tipo p).
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DIODO – POLARIZAÇÃO
Um potencial externo VD é
aplicado à junção pn de modo
que o terminal positivo seja
ligado ao material do tipo n e o
terminal negativo ao material do
tipo p.
O polo positivo atrai os elétrons
e o polo negativo, as lacunas.
Condição de polarização reversa (VD < 0 V)
O número de íons positivos descoberto na região de depleção do
material do tipo n aumentará devido ao grande número de elétrons
livres atraídos para o potencial positivo da tensão aplicada.
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DIODO – POLARIZAÇÃO
Condição de polarização reversa (VD < 0 V)
Por razões semelhantes, o número de íons negativos
descoberto aumentará no material do tipo p.
O alargamento da região de depleção estabelecerá uma
barreira grande demais para ser superada pelos portadores
majoritários, efetivamente reduzindo o fluxo deles a zero, como
mostrado na figura.
A corrente existente sob condição
de polarização reversa é chamada
de corrente de saturação reversa
ou corrente de fuga e representada
por Is.
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DIODO – POLARIZAÇÃO
Condição de polarização direta ou “ligada” (on) (VD > 0 V)
A polarização direta consiste em ligar o polo positivo de
uma fonte no lado p e o negativo no lado n, conforme a figura
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DIODO – POLARIZAÇÃO
Condição de polarização direta ou “ligada” (on) (VD > 0 V)
Nesse tipo de polarização, o polo positivo atrai os elétrons livres
do lado n, fazendo-os vencer a barreira de potencial, originando
assim uma corrente de elétrons do polo negativo para o positivo
da bateria.
Simultaneamente sai uma
corrente de lacunas do polo
positivo para o negativo da
bateria, sendo esta última
adotada, para fins de análise,
em circuitos com dispositivos
semicondutores. 18
DIODO – CURVA CARACTERÍSTICA
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VBV - potencial de ruptura
DIODO – REGIÃO ZENER
Quando o diodo é polarizado reversamente,
sabemos que o dispositivo atua na região de bloqueio,
por falta de energia suficiente para os elétrons se
locomoverem pela Região de Depleção.
Porém, se aumenta drasticamente o nível da
tensão de polarização reversa, a velocidade dos
portadores minoritário responsáveis pela corrente de
saturação reversa também aumenta.
Eventualmente, suas velocidades e energia
cinética associada, serão suficientes para liberarem
portadores adicionais através das colisões com estruturas
atômicas estáveis.
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DIODO – REGIÃO ZENER
O potencial máximo de polarização reversa que
pode ser aplicado antes da entrada na região de ruptura é
chamado de tensão de pico inversa (ou simplesmente
PIV, do inglês Peak Inverse Voltage) ou tensão de pico
reversa (PRV, do inglês Peak Reverse Voltage).
Se uma aplicação exigir uma PIV maior do que a
de um único dispositivo, alguns diodos com
características semelhantes podem ser conectados em
série.
Diodos também são conectados em paralelo para
aumentar a capacidade de fluxo de corrente.
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DIODO – CURVA CARACTERÍSTICA
Variação nas 
características de 
um diodo de Si em 
função da variação 
de temperatura.
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DIODO – CURVA CARACTERÍSTICA
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DIODO – CIRCUITO EQUIVALENTE
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Um circuito equivalente é uma combinação de
elementos adequadamente escolhidos para melhor
representar as características reais de um dispositivo
ou sistema em determinada região de operação.
DIODO – CIRCUITO EQUIVALENTE
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Circuito equivalente simplificado para o diodo de
silício:
DIODO – TEMPO DE RECUPERAÇÃO
REVERSA
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Os diodos apresentam uma característica interessante que,
quando a corrente é cortada abruptamente (cessada a zero), eles
continuam a conduzir por um pequeno intervalo de tempo.
Este fato se deve aos portadores minoritários, que continuam
armazenados na junção pn e no próprio material semicondutor.
Os portadores minoritários requerem um certo tempo para se
recombinar com as cargas opostas e serem neutralizados. Neste
intervalo de tempo a corrente no diodo é negativa.
Esta corrente reversa pode, além de comprometer o bom
funcionamento do circuito, gerar ruídos, sobretenções e perdas
adicionais de comutação.
DIODO – DATASHEET
Datasheet ou folha de dados, é o documento
fornecido pelos fabricantes que contém as principais
informações de um componente.
No caso do diodo, as informaçõesmais
importantes a buscar num Datasheet são os valores
máximos de Tensão Reversa, Tensão direta, Corrente de
pico direta e Corrente média retificada direta.
É possível encontrar também, gráficos das curvas
características, dimensões do componente e temperatura
de operação.
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DIODO – DATASHEET
1. A tensão direta VF (em corrente e temperatura
especificas).
2. A corrente direta máxima IF (a uma temperatura
especifica).
3. A corrente de saturação reversa IR (a uma tensão e
temperatura especificas).
4. A tensão reversa nominal [PIV ou PRV ou V(BR), em
que BR vem do termo breakdown (“ruptura”) a uma
temperatura especifica].
5. O valor máximo de dissipação de potência a uma
temperatura especifica.
6. Níveis de capacitância.
7. Tempo de recuperação reversa trr.
8. Faixa de temperatura de operação.
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DIODO – DATASHEET
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DIODO – DATASHEET
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DIODO – DATASHEET
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Boylestad, Robert L., Louis Nashelsky. Dispositivos Eletrônicos e Teoria de Circuitos, 11th Edition. 
Pearson Brazil, 11/2015. VitalBook file.
DIODO – DATASHEET
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DIODO – APLICAÇÕES
• Retificadores não-controlados e semi-controlados;
• Proteção de equipamentos e circuitos;
• Inversão de polaridade (Ex: equipamentos eletrônicos);
• Diodo de roda livre (Ex: relé);
• Estabilização de tensão (Zener);
• Provocar quedas de tensão;
• Sinalização (LED).
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DIODO – APLICAÇÕES
• Circuitos ceifadores;
• Circuitos grampeadores;
• Circuitos multiplicadores.
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DIODO
Atividades:
• Como se faz a leitura do código de cores de um resistor?
• Quais os tipos de capacitor que existem e por quê?
• Como se faz a leitura de capacitor com números e letras?
• Como se faz a leitura do código de cores do capacitores?
• Por que o diodo de germânio é considerado diodo rápido?
• Tem algum sentido em colocar dois diodos em série,
polarizados diretamente?
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DIODO
Próxima aula:
• Diodo emissor de luz (LED – Light Emitter Diode);
• Regulagem e estabilização de tensão com Diodo Zener.
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BONS ESTUDOS!
“É dever do aprendiz correr atrás do conhecimento.
É dever do mestre despertar o interesse do aprendiz
e lhe mostrar o caminho.”
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