O Diodo Semicondutor: Princípios e Aplicações
Um diodo semicondutor é um componente eletrônico vital que permite a passagem de corrente elétrica em apenas uma direção. Construído a partir de materiais semicondutores como silício ou germânio, ele consiste em duas camadas: uma com excesso de portadores de carga positiva (tipo-p) e outra com excesso de portadores de carga negativa (tipo-n).
Funcionamento do Diodo Semicondutor
Quando o diodo é conectado em um circuito com a tensão positiva aplicada à camada tipo-p e a tensão negativa à camada tipo-n, os elétrons na camada tipo-n são atraídos para a tensão positiva, e os buracos na camada tipo-p são atraídos para a tensão negativa. Isso cria um fluxo de corrente através do diodo. No entanto, se a tensão for invertida, o diodo impede a passagem de corrente, formando uma região de esgotamento que atua como barreira ao fluxo de corrente.
Aplicações dos Diodos
Devido à sua capacidade de permitir a passagem de corrente em apenas uma direção, os diodos têm várias aplicações:
- Retificação: Conversão de tensão AC em DC.
- Regulação de Tensão: Diodos Zener são usados para manter uma saída de tensão constante.
- Demodulação de Sinal: Utilizados para demodular sinais de rádio AM.
- Clipping e Clamping: Limitação ou fixação da tensão de um sinal.
- Proteção: Proteção de componentes eletrônicos contra picos de tensão ou polaridade reversa.
- Diodos Emissores de Luz (LEDs): Emitir luz quando uma corrente passa por eles.
A Junção p-n
Ao dopar um semicondutor com impurezas, cria-se um excesso de elétrons (dopagem tipo-n) ou buracos (dopagem tipo-p), que podem transportar carga elétrica. A junção dessas duas regiões dá origem à junção p-n. Nesta junção, os elétrons e buracos se difundem e combinam, formando uma região de esgotamento sem portadores de carga.
Polarização da Junção p-n
A polarização é a aplicação de uma tensão relativa a uma região de junção p-n:
- Polarização Direta: A região de esgotamento se estreita e permite o fluxo de corrente.
- Polarização Reversa: A região de esgotamento se alarga, impedindo o fluxo de corrente. Contudo, se a tensão reversa atingir um valor limiar, ocorre a ruptura por avalanche, permitindo o fluxo de grande corrente.
As propriedades de polarização direta e reversa da junção p-n significam que ela pode ser usada como um diodo. Em polarização direta, a carga elétrica flui livremente devido à resistência reduzida da junção p-n. Em contrapartida, na polarização reversa, a barreira da junção (e, portanto, a resistência) aumenta, e o fluxo de carga é mínimo.
