Quais são as Características do Diodo?

Quais são as Características de um Diodo?

Definição de Diodo

Utilizamos materiais semicondutores (Si, Ge) para formar diversos dispositivos eletrônicos. O dispositivo mais básico é o diodo. O diodo é um dispositivo de junção PN com dois terminais. A junção PN é formada ao trazer um material do tipo P em contato com um material do tipo N. Quando um material do tipo P é trazido em contato com um material do tipo N, elétrons e furos começam a se recombinar perto da junção. Isso resulta em uma falta de portadores de carga na junção, e, portanto, a junção é chamada de região de esgotamento. Quando aplicamos tensão nos terminais da junção PN, chamamos isso de diodo. A imagem abaixo mostra o símbolo do diodo de junção PN.

Um diodo é um dispositivo unidirecional que permite a corrente fluir em apenas uma direção, dependendo de como ele é polarizado.

Polarização Direta

Quando o terminal P é conectado ao polo positivo da bateria e o terminal N ao polo negativo, o diodo está polarizado diretamente.

Na polarização direta, o terminal positivo da bateria repele os furos na região P e o terminal negativo repele os elétrons na região N, empurrando-os em direção à junção. Isso aumenta a concentração de portadores de carga perto da junção, causando recombinação e reduzindo a largura da região de esgotamento. À medida que a tensão de polarização direta aumenta, a região de esgotamento se estreita ainda mais, e a corrente aumenta exponencialmente.

Polarização Reversa

Na polarização reversa, o terminal P é conectado ao terminal negativo da bateria e o terminal N ao terminal positivo da bateria. Assim, a tensão aplicada faz com que o lado N seja mais positivo que o lado P.

O terminal negativo da bateria atrai os portadores majoritários, furos, na região P, e o terminal positivo atrai os elétrons na região N, puxando-os para longe da junção. Isso resulta em uma diminuição da concentração de portadores de carga perto da junção e no aumento da largura da região de esgotamento. Uma pequena quantidade de corrente flui devido aos portadores minoritários, chamada de corrente de polarização reversa ou corrente de fuga. À medida que a tensão de polarização reversa aumenta, a região de esgotamento continua a aumentar em largura e nenhuma corrente flui. Pode-se concluir que o diodo funciona apenas quando está polarizado diretamente. A operação do diodo pode ser resumida no gráfico de características I-V do diodo.

À medida que a tensão de polarização reversa aumenta ainda mais, a largura da região de esgotamento aumenta e chega um ponto em que a junção quebra. Isso resulta em um grande fluxo de corrente. A quebra é o joelho da curva de características do diodo. A quebra da junção ocorre devido a dois fenômenos.

Quebra por Avalanche

Em tensões reversas altas, a quebra por avalanche ocorre quando os portadores minoritários ganham energia suficiente para derrubar elétrons dos elos, levando a um grande fluxo de corrente.

Efeito Zener

O efeito Zener ocorre em tensões reversas mais baixas, onde um campo elétrico elevado quebra ligações covalentes, causando um aumento súbito na corrente e na quebra da junção.