OUTROS TIPOS DE DIODOS

Diodos
Prof. Luiz Marcelo Chiesse da Silva
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.
1.1. 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
Vz
V
Iz
Izm
Da figura acima:
Vz é a tensão zener específica do diodo;
Izm é a máxima corrente zener especificada pelo fabricante;
Iz 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,
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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:
• Vz = tensão zener do diodo;
• Izm= máxima corrente zener especifica para o diodo;
• Pzm=Vz.Izm=potência especificada;
• Pz=Vz.Iz=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 Pz seja menor que Pzm, 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.
1.5. 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.
Vs
Rs
V1>Vz
Vf
I
No circuito acima, aplicando a Lei das Malhas:
Vf=V1+Vs
Vf=Vz+I.Rs
Rs=(Vf-Vz).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.
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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.
2.1. Símbolo
Um bom exemplo da ampla utilização dos led’s é o display de sete segmentos.
a
f
b
g
c
e
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).
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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.
4.1. 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, 6a 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
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C. A. Cruz, Sabrina R. Ferreira e Salomão C. Junior, editora Érica;
- Página web: http://ricardogomes.no.sapo.pt/schottky.htm, acessado em 15/09/2006.
- Página web: http://ricardogomes.no.sapo.pt/varactor.htm, acessado em 15/09/2006.
- Página web: http://www.lsi.usp.br/~eletroni/milton/tiposd.htm, acessado em 15/09/2006.
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