O que é diodo semicondutor e como funciona?

A eletrônica sem dúvidas é uma área extremamente extensa, sendo que entre sua infinidade de componentes temos um que é fundamental para a eletrônica, presente em quase todos os equipamentos ou dispositivos eletrônicos, que é o diodo semicondutor. Pensando na sua importância para elétrica como um todo, iremos falar o que é um diodo semicondutor, para que serve o diodo semicondutor, quais as características do diodo e como funciona um diodo semicondutor. Vamos lá pessoal!

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Diodo semicondutor: O que é?

Os diodos semicondutores são componentes eletrônicos, que são construídos por um material semicondutor, sendo de silício ou germânio. Este material permite que sua capacidade de condução seja alterada, devido à combinação de alguns fatores, como por exemplo a adição de impurezas nestes materiais, mais conhecida como dopagem, além da forma com que este componente será alimentado.

O que é diodo e para que serve o diodo?

Diodos semicondutores são utilizado em aparelho, equipamentos e dispositivos eletrônicos, como por exemplo televisão, celular, computador, aparelhos de som, multímetros, carregadores, controle remoto para televisão e entre muitos outros.

É importante destacar que são muitos os diversos tipos de diodos, cada um para sua devida aplicação. A simbologia mais comum que encontramos é do diodo retificador, como mostramos na imagem abaixo:

Diodo retifcador e sua respectiva simbologia.

Diodo semicondutor: Tipos e Aplicações.

Como já sabemos, os diodos semicondutores estão presentes nos diversos tipos de equipamentos, dispositivos e aparelhos eletrônicos, cada um desempenha uma determinada função. Os diodos semicondutores mais conhecidos são os diodos retificadores e os diodos emissores de luz (LED`S), também conhecidos como fotodiodos.

O diodo retificador é utilizado para converter sinais em corrente alternada para corrente contínua, mantendo apenas um semiciclo da onda senoidal, daí o seu nome “retificador”. Além disso, o diodo retificador pode ser utilizado normalmente para qualquer aplicação que seja necessário a passagem da corrente em apenas um único sentido ou funcionando como proteção para o circuito, evitando que o mesmo seja danificado caso se alimentado de forma errada, por exemplo.

Esquema de funcionamento de um diodo retificador.

O diodo emissor de luz LED é o que geralmente as pessoas possuem um maior conhecimento, pois eles estão presentes no celular, máquina de lavar, televisão, computador, lanternas, controles remotos para televisões, lâmpadas, carregadores e entre outros, sendo usados por exemplo para indicar o estado de operação de um determinado dispositivo ou para iluminação.

Ainda existem muitos outros tipos de diodos, sendo que alguns são utilizados como estabilizadores de tensão, como é o caso do diodo zener por exemplo. Além disso citar outros tipos de diodos, como o diodo túnel, diodo gunn, diodo schottky, diodo varicap entre outros.

Diodo semicondutor: Funcionamento.

O diodo é construído a partir de materiais semicondutores, que são fundidos para criar uma junção entre um cristal tipo P e outro cristal tipo N, sendo que o cristal tipo P representa a polaridade positiva do diodo, chamada de anodo e o cristal tipo N representa a polaridade negativa do diodo, chamada de catodo.

A polaridade positiva de um diodo é onde há falta de elétrons, de forma que essa região onde tem a falta de elétrons seja chamada de lacuna, porém a polaridade negativa é onde existe a maior concentração de elétrons.

Ao juntar os cristais tipo N e tipo P as lacunas do lado positivo irão atrair os elétrons que estão sobrando no lado negativo, dessa forma acaba ocorrendo o equilibrando entre as cargas, ou seja, ocorrendo uma recombinação das cargas.

É importante destacar que está recombinação só ocorre no centro desta junção, pois lá as forças de atração são mais fortes, nesta área os elétrons ficam estáveis quimicamente. Porém os elétrons mais distantes não sofrem essa recombinação, devido a força de atração ser menor, de forma que esta zona de estabilidade central é chamada de camada de depleção, ou, barreira de potencial.

Estrutura interna de um diodo.

Portanto, podemos concluir que a condução de corrente elétrica vai depender da maneira com que o diodo vai ser polarizado, ou seja, se a sua junção será polarizada de forma direta ou reversa. Iremos mostrar como o diodo se comporta de acordo com a maneira com que ele é polarizado, os exemplos abaixo são para o diodo de silício, que para começar a conduzir necessitam de uma tensão de no mínimo de 0,7V, em teoria, mas que e na prática pode começar a conduzir com uma tensão ainda menor.

Polarização reversa:

Quando o diodo é polarizado reversamente o polo positivo da fonte de tensão é conectado ao lado negativo (N) da junção PN do diodo, isso faz com que a barreira de potencial aumente, ou seja, aumentando esta barreira de potencial a resistência do circuito será muito alta, não permitindo a passagem da corrente elétrica. Isso ocorre porque as cargas positivas da fonte atraem as cargas negativas da camada N e vice-versa. A imagem abaixo mostra perfeitamente como acontece este processo:

Diodo de silício polarizado reversamente.

Polarização direta:

O diodo sendo polarizado de diretamente, o polo positivo da fonte de tensão está conectado ao lado positivo (P) do diodo. Isso faz com que o lado positivo torne-se ainda mais positivo, e o lado negativo (N) ainda mais negativo, ou seja, as cargas elétricas conseguem atravessar a barreira de potencial existente entre o lado P e o lado N do diodo, permitindo a condução de corrente elétrica. Isso ocorre porque as cargas positivas da fonte atraem as cargas negativas da camada N e vice-versa.

Veja na imagem abaixo que quando o diodo está sendo alimentado por uma tensão inferior a 0,7V ele não conduz corrente elétrica, devido a sua barreira de potencial, mas quando o diodo é polarizado com uma tensão suficiente, sua barreira de potencial é rompida e o diodo passa a conduzir elétrons.

Diodo de silício polarizado diretamente.

O vídeo abaixo complementa este artigo, pois explicamos como o diodo funciona na prática passo a passo, além de detalhar suas principais características e como o diodo se comporta.

Finalizamos aqui mais um artigo e esperamos ter ajudado a retirar todas as suas dúvidas em relação aos diodos semicondutores! Caso ainda tenha restado alguma dúvida ou curiosidade sobre este assunto, deixe nos comentários que iremos responder.

Sobre o autor

Eletricista desde 2006, Henrique Mattede também é autor, professor, técnico em eletrotécnica e engenheiro eletricista em formação. É educador renomado na área de eletricidade e um dos precursores do ensino de eletricidade na internet brasileira. Já produziu mais de 1000 videoaulas no canal Mundo da Elétrica no Youtube, cursos profissionalizantes e centenas de artigos técnicos. O conteúdo produzido por Henrique é referência em escolas, faculdades e universidades e já recebeu mais de 120 milhões de acessos na internet.

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