OUTROS TIPOS DE DIODOS

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1 OUTROS TIPOS DE DIODOS 1. O DIODO ZENER Outro tipo importante de diodo, além do diodo retificador, é o diodo zener, chamado também de diodo regulador de tensão, diodo de tensão constante ou diodo de ruptura. Sua característica principal é a regulação de tensão: na polarização reversa, mantém a tensão nos seus terminais constante, compensando a variação da tensão aplicada com a variação da corrente. Este comportamento se deve ao fato de que o diodo zener é fabricado para funcionar na região de ruptura, onde um diodo retificador não funciona Símbolo Os símbolos esquemáticos abaixo representam um diodo zener, com a linha que representa o catodo em um formato que se assemelha à letra z. símbolo usual símbolo alternativo 1.2. Curva VxI Como o diodo retificador, o diodo zener não é um dispositivo linear, sendo importante a análise do seu comportamento mediante a aplicação de diversos níveis de tensão. I V z V I z I zm Da figura acima: V z é a tensão zener específica do diodo; I zm é a máxima corrente zener especificada pelo fabricante; I z é a corrente zener que circula no diodo 1.3. Funcionamento Do exposto no gráfico acima, podemos observar que o comportamento do diodo zener se assemelha com o diodo retificador comum, diferenciando na polarização reversa. O diodo retificador, na região reversa, não conduz até que se atinja a tensão reversa máxima, Cefet/PR Cornélio Procópio 1

2 ocorrendo a queima do diodo. O diodo zener, na região reversa, inicia a condução de corrente a partir da tensão zener, que é especificada de acordo com o diodo. Para valores acima da tensão zener, o diodo aumenta a corrente que passa através dele, mas mantém a tensão nos seus terminais igual ao valor da tensão zener, ou seja, um valor constante de tensão que é compensado pela corrente. Assim, ao ligarmos uma carga em paralelo com o diodo zener na polarização reversa, a tensão se mantém constante no valor da tensão zener do diodo, como demonstra o gráfico VxI. Obs.: Para que o diodo zener mantenha a tensão nos seus terminais constante e igual à tensão zener, é necessário que a tensão aplicada no diodo seja maior que a tensão zener. Na região de polarização direta, o diodo zener se comporta como um diodo retificador. 1.4.Especificações Seguem abaixo as principais especificações do diodo zener: V z = tensão zener do diodo; I zm = máxima corrente zener especifica para o diodo; P zm =V z.i zm =potência especificada; P z =V z.i z =potência dissipada num diodo zener para um valor de corrente; resistência zener=resistência apresentada pelo diodo zener na região reversa, na regulação de tensão. Desde que P z seja menor que P zm, o diodo zener funciona na região reversa sem se danificar, sendo disponíveis em potências na faixa de ¼ W até mais de 50W. A resistência zener produz uma pequena variação da tensão nos terminais do diodo, mas é geralmente de valor pequeno, ou seja, o dido não mantém um valor exato em seus terminais com o aumento da tensão aplicada (não é ideal). As especificações para o funcionamento na região direta são semelhantes ao diodo retificador Regulação de tensão Como exposto anteriormente, o diodo zener para funcionar como regulador de tensão deve ser polarizado reversamente com uma tensão aplicada em seus terminais maior que a tensão zener. É sempre utilizada uma resistência em série com o diodo zener para limitação da corrente, mas a resistência deve se limitar a um valor que mantenha a tensão no diodo acima da tensão zener. V s V f R s V 1 >V z I No circuito acima, aplicando a Lei das Malhas: V f =V 1 +V s V f =V z +I.R s R s =(V f -V z ).I 2.DIODO EMISSOR DE LUZ (LED) O LED light emitter diode (diodo emissor de luz) comporta-se como um diodo comum, mas irradia energia em forma de luz quando polarizado diretamente. A maior parte da energia é dissipada na forma luminosa, não de calor. Cefet/PR Cornélio Procópio 2

3 Utilizando-se elementos como o gálio, arsênio e fósforo para a dopagem podem ser produzidos led s de diversas cores, até o infravermelho. A queda de tensão é maior em comparação com um diodo retificador, dependendo da cor que o led emite, com valores usuais de 1,5V à 2,5V para correntes de 10mA à 50mA e o brilho (intensidade luminosa) varia com a corrente. O led é utilizado no lugar das lâmpadas comuns, como as incandescentes, com as sequintes vantagens: utiliza baixa tensão; possui maior vida útil; chaveamento mais rápido Símbolo Um bom exemplo da ampla utilização dos led s é o display de sete segmentos. a f g b e c d No display acima, cada segmento é um led (7 leds no total). 3. DIODO SCHOTTKY Também denominado HCD (Hot Carrier Diode), porque os elétrons são os únicos portadores de carga neste tipo de diodo. Os dispositivos com a tecnologia Schottky baseiam-se na união de um metal e um semicondutor, sendo utilizado na fabricação de circuitos integrados devido às pequenas dimensões possíveis de se obter. A utilização de um metal, principalmente um metal nobre, possibilita a operação do dispositivo em freqüências mais altas de sinais, devido à ausência de portadores minoritários. Isto se deve ao fato de que os níveis de energia são diferentes entre o semicondutor e o metal: na polarização direta, essa diferença provoca o aparecimento de uma corrente no sentido do semicondutor para o metal, e na polarização reversa, o aumento da barreira de potencial impede a condução de corrente., a resposta do Schottky é muito rápida podendo trabalhar em frequências na ordem dos 70GHz. A tensão inícial de condução depende dos materiais escolhidos na fabricação do díodo, podendo variar de 0,25 a 0,75volts. Os elementos utilizados na composição do diodo Schottky são o silício ou arseniato de gálio com dopagem forte (como cátodo) e ouro, prata ou alumínio (como ânodo). Cefet/PR Cornélio Procópio 3

4 3.1. Símbolo 4. VARACTOR Os diodos não suportam uma alta freqüência de chaveamento na polarização reversa, pois as regiões P e N comportam-se como as placas planas e paralelas e a barreira de potencial da junção como o dielétrico entre as placas de um capacitor. Os Varactores são diodos otimizados para trabalharem em polarização reversa como um capacitor variável, apresentando maiores variações de capacitância em função do potencial inverso aplicado. Para baixas frequências são fabricados com silício, sendo utilizado o arseniato de gálio para frequências mais elevadas Símbolo 5. DIODO DE CORRENTE CONSTANTE Mantém o valor de corrente constante entre seus terminais, para diferentes valores de tensão, apresentando um funcionamento inverso ao do diodo zener. 6. DIODO DE RECUPERAÇÃO EM DEGRAU Diodos deste tipo através de um nível perfil de dopagem, apresentam uma corrente reversa alta durante um pequeno espaço de tempo devido às cargas armazenadas, quando em freqüência alternada, passa da condução direta para reversa e cai logo a zero, sendo por isso chamado de diodo de recuperação em degrau. 7. DIODO DE RETAGUARDA Através do aumento da dopagem de diodos zener é possível obter valores de corrente altos em tensões reversas baixas, diminuindo-se a tensão de ruptura reversa à 0,1V, por exemplo, de forma que conduz melhor reversamente do que diretamente (a partir de cerca de 0,7V). 8. DIODOS TÚNEL Através do aumento na dopagem de diodos de retaguarda, é possível distorcer a curva de um diodo, quando a tensão de ruptura está em aproximadamente 0V, de maneira que a curva obtida pode apresentar uma faixa de condução, onde o diodo conduz até um valor máximo, onde o aumento ou diminuição da tensão direta dentro de uma faixa de valores diminui a corrente resultante. REFERÊNCIAS: - Dispositivos eletrônicos e teoria de circuitos, 6 a edição; editora Prentice Hall do Brasil Ltda; Robert Boylestad e Lovis Nashelsky. - Eletrônica, 4ª edição Vol. I e II, Malvino editora Makron Books; - Dispositivos semicondutores: diodos e transistores, 3ª edição, Antonio C. Lourenço, Eduardo Cefet/PR Cornélio Procópio 4

5 C. A. Cruz, Sabrina R. Ferreira e Salomão C. Junior, editora Érica; - Página web: acessado em 15/09/ Página web: acessado em 15/09/ Página web: acessado em 15/09/2006. Cefet/PR Cornélio Procópio 5