O dispositivo e o princípio de operação do diodo

Um diodo é o dispositivo semicondutor mais simples que pode ser encontrado na placa de circuito impresso de qualquer dispositivo eletrônico atual. Dependendo da estrutura interna e das características técnicas, os diodos são classificados em vários tipos: universal, retificador, pulso, diodos zener, diodos túnel e varicaps. Eles são usados ​​para retificação, limitação de tensão, detecção, modulação, etc. — dependendo da finalidade do dispositivo em que são usados.

A base do diodo é p-n-junçãoformado por materiais semicondutores com dois tipos diferentes de condutividade. Dois fios são conectados ao cristal do diodo chamado cátodo (eletrodo negativo) e ânodo (eletrodo positivo). Existe uma região semicondutora do tipo p no lado do ânodo e uma região semicondutora do tipo n no lado do cátodo. Este dispositivo de diodo oferece uma propriedade única - a corrente flui em apenas uma direção (para frente), do ânodo para o cátodo. Por outro lado, um diodo operando normalmente não conduz corrente.

Na região do ânodo (tipo-p) os principais portadores de carga são buracos carregados positivamente, e na região do cátodo (tipo-n) elétrons carregados negativamente. Os terminais do diodo são superfícies metálicas de contato às quais os fios são soldados.

Quando o diodo conduz corrente na direção direta, significa que está no estado aberto. Se a corrente não passar pela junção p-n, o diodo fecha. Assim, o diodo pode estar em um dos dois estados estáveis: aberto ou fechado.

Ao conectar o diodo no circuito da fonte de tensão CC, o ânodo ao terminal positivo e o cátodo ao terminal negativo, obtemos a polarização direta da junção pn. E se a tensão da fonte for suficiente (0,7 volts é suficiente para um diodo de silício), o diodo será aberto e começará a conduzir corrente. A magnitude dessa corrente dependerá da magnitude da tensão aplicada e da resistência interna do diodo.

Por que o diodo entrou no estado de condução? Porque com o acionamento correto do diodo, os elétrons da região n, sob a ação do EMF da fonte, correram para seu eletrodo positivo, para os buracos da região p, que agora se movem para o eletrodo negativo da fonte, para os elétrons.

Na fronteira das regiões (na própria junção p-n) neste momento há uma recombinação de elétrons e buracos, sua absorção mútua. E a fonte é forçada a fornecer continuamente novos elétrons e buracos para a região da junção p-n, aumentando sua concentração.

Mas e se o diodo estiver invertido, com o cátodo no terminal positivo da fonte e o ânodo no terminal negativo? Buracos e elétrons se espalham em direções diferentes - em direção aos terminais - a partir da junção, e uma região sem portadores de carga - uma barreira de potencial - aparece perto da junção. A corrente causada pela maioria dos portadores de carga (elétrons e lacunas) simplesmente não ocorrerá.

Mas o cristal do diodo não é perfeito; além dos portadores de carga principais, ele também possui portadores de carga menores que criarão uma corrente reversa de diodo muito insignificante medida em microamperes. Mas o diodo neste estado está fechado porque sua junção p-n é polarizada inversamente.

A tensão na qual o diodo muda do estado fechado para o estado aberto é chamada de tensão direta do diodo (consulte - Parâmetros básicos de diodos), que é essencialmente a queda de tensão na junção p-n. A resistência do diodo à corrente direta não é constante, depende da magnitude da corrente através do diodo e é da ordem de vários ohms. A tensão de polaridade reversa na qual o diodo desliga é chamada de tensão reversa do diodo. A resistência reversa de um diodo nesta condição é medida em milhares de ohms.

Obviamente, um diodo pode mudar de um estado aberto para um estado fechado e vice-versa quando a polaridade da tensão aplicada a ele muda. A operação do retificador é baseada nesta propriedade do diodo. Portanto, em um circuito CA senoidal, o diodo conduzirá corrente apenas durante a meia-onda positiva e será bloqueado durante a meia-onda negativa.

Veja também neste tópico:Qual é a diferença entre diodos de pulso e retificador