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1 Diodo semicondutor Diodo semicondutor Ao conjunto de materiais n e p com a camada de depleção formada damos o nome de diodo de junção ou diodo semicondutor. Símbolo: 2 Diodo Semicondutor O diodo pode apresentar dois tipos de ligação: Polarização direta V + DIODO Considerando o circuito com a chave aberta: A camada de depleção está com o seu tamanho natural. Não há potencial aplicado à junção. Polarização reversa DIODO V O terminal negativo atrai os buracos do material p. - O terminal positivo atrai os elétrons do material n. - Os elétrons são empurrados e os buracos atraídos. trivalentes recebem o elétron que foi empurrado. trivalentes se transformam em íons 5 6 Profº Manoel Henrique - Eletrônica I 1

2 - Os buracos são empurrados e os elétrons atraídos. pentavalentes perdem o elétron que foi atraído. pentavalentes se transformam em íons positivos. Com a chave fechada... - O tamanho camada de depleção da aumentou. - Conseqüentemente, o valor da barreira de potencial. - Para a tensão Vd1, o valor da barreira de potencial será Vd1 7 8 Aumentando a tensão Vd... - Os elétrons são empurrados e os buracos atraídos, todos com mais força. trivalentes recebem o elétron que foi empurrado. trivalentes se transformam em íons - Conclusão: mais íons - Os buracos são empurrados e os elétrons atraídos com mais força. pentavalentes perdem o elétron que foi atraído. pentavalentes se transformam em íons positivos. -Conclusão: mais íons negativos são formados. positivos são formados O tamanho camada de depleção da aumentou. - Conseqüentemente, o valor da barreira de potencial. - Para a tensão Vd1, o valor da barreira de potencial será Vd1 Corrente reversa - Camada de depleção não permite um fluxo de elétrons através da mesma. - Existe uma pequena corrente que consegue atravessá-la. -É devida aos portadores minoritários dos materiais n e p. -Portadores minoritários são gerados continuamente devido à agitação térmica Profº Manoel Henrique - Eletrônica I 2

3 Corrente reversa - Os buracos no material n são empurradas na direção do material p. -Os elétrons no material p são empurrados na direção do material n. -Gerando assim um fluxo de elétrons e buracos. -Para diodos de baixa capacidade Irev = 5nA. -Para diodo de alta potência Irev é da ordem 10mA. Considerando o circuito com a chave aberta: A camada de depleção está com o seu tamanho natural. Não há potencial aplicado à junção O terminal negativo da bateria empurra os elétrons do material n na direção dos íons positivos. - O terminal positivo da bateria empurra os buracos na direção dos íons 15 -Os íons positivos recebem de volta os elétrons perdidos. -Tornando-se impurezas pentavalente sem desequilíbrio de carga, novamente. -Os íons negativos perdem de volta os elétrons ganhos durante a difusão. -Tornando-se impurezas pentavalente sem desequilíbrio de carga, novamente. 16 Com a chave fechada... -A camada de depleção diminuiu de tamanho. - O que acontece se aumentarmos a tensão Vd? 17 -Mais elétrons serão empurrados na direção dos íons positivos. -Mais íons positivos se transformarão em impurezas pentavalentes. -Mais buracos serão empurrados na direção dos íons -Mais íons positivos se transformarão em impurezas trivalentes. 18 Profº Manoel Henrique - Eletrônica I 3

4 esumo do funcionamento Aumentando a tensão Vd... -A camada de depleção diminuiu ainda mais de tamanho. -Ela vai desaparecer quando V d V barreira. Ver animação diode1.gif 19 Na polarização reversa: Barreira aumenta conforme tensão reversa aplicada. A barreira impede o fluxo de elétrons através da junção. Uma pequena corrente de fuga atravessa a barreira devido aos portadores minoritários. Na polarização direta: Barreira diminui conforme a tensão direta é aumentada. Quando Vdireta > Vbarreira, a barreira de potencial é extinta. Com a barreira extinta, um fluxo de elétrons atravessa a junção Símbolo: 2 Curva característica: Gráfico V x I Explica o funcionamento dos componentes elétricos e eletrônicos. Ex.: o resistor Lei de Ohm V =. I Curva característica (cont.) A fonte V pode variar a tensão desde V a +V 3 Máxima corrente direta I F forward current. Corrente que atravessa a junção quando diretamente polarizada. O valor máximo é estabelecido pelo fabricante. Ex.: 1N4001 I F =1A. 1N456 I F =200mA. Varia com a temperatura ambiente Profº Manoel Henrique - Eletrônica I 4

5 4 Queda de tensão direta Para um diodo ideal: Para um diodo real: Circuito equivalente do diodo real (modelo simplificado): V T = 0,7V Si e 0,3V Ge av 0,026 = I d 25 4 Queda de tensão direta V F forward voltage Valores típicos: 1N4001 V F = 1,1V p/ I F = 1 A Máxima tensão reversa Também chamada de tensão de ruptura reversa ou tensão zener. V tensão reversa ou Bv breakdown voltage 6 Corrente reversa máxima Máxima corrente que atravessa a junção quando polarizada reversamente. I reverse current. Para Vreversa = Bv ou Vrmax 1N I = 10µA p/ Tamb = 25ºC I = 50µA p/ Tamb = 100ºC 1N456 - I = 25nA p/ Tamb = 25ºC I = 5µA p/ Tamb = 150ºC Temperatura da junção Como visto a temperatura tem um efeito direto sobre os materiais semicondutores. Em um diodo, a característica afetada é a corrente resersa e a tensão direta. 29 Profº Manoel Henrique - Eletrônica I 5

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