Eletrônica: Conhecendo o diodo!

O diodo é um componente eletrônico de dois terminais, que conduz corrente elétrica preferivelmente em um só sentido, bloqueando a sua passagem no sentido oposto.

Esse comportamento unidirecional é chamado retificação, sendo utilizado para converter corrente alternada em corrente contínua e extrair a informação de um sinal modulado em amplitude (AM).

Entretanto, o diodo pode ser empregado para outras finalidades além da retificação. Existem diodos de uso especial utilizados para regulação de tensão (diodos zener), sintonia eletrônica em receptores de rádio e TV (varicaps), geração de rádio frequência (diodos túnel) e produção de luz (leds).

A figura abaixo ilustra diversos tipos de diodos, desde modelos SMD até pontes retificadoras:

Os diodos modernos são feitos de um cristal semicondutor, como o silício, ao qual são adicionadas impurezas, no intuito de criar uma região de portadores negativos (elétrons), chamada região "tipo-n", e uma região de portadores positivos (lacunas), denominada região "tipo-p". Os terminais do diodo são conectados a cada uma dessas regiões. No interior do cristal, a fronteira entre essas duas regiões é chamada de junção PN, sendo responsável pela característica unidirecional do componente.

Utilizando uma explicação bastante simplificada, pode-se dizer que quando o diodo é polarizado de forma direta, isto é, quando uma tensão positiva é aplicada ao terminal conectado à região tipo-p (anodo) e uma tensão negativa é aplicada ao outro terminal (catodo), a barreira criada pela junção PN diminui, permitindo a passagem da corrente elétrica. De forma contrária, quando o diodo é polarizado reversamente, a barreira aumenta, impedindo a passagem da corrente. A figura abaixo ilustra a explicação apresentada:

Impedir não seria o termo correto, contudo, o valor da corrente cai a níveis praticamente desprezíveis, desde que não se ultrapasse o valor da tensão de ruptura.

A tensão de ruptura é a tensão máxima a partir da qual um diodo polarizado reversamente passa a conduzir corrente elétrica. Tal situação não é desejada, exceto em casos específicos em que se utilizam diodos zener.

O gráfico abaixo ilustra a intensidade da corrente elétrica que atravessa um diodo nos diferentes tipos de polarização.

Observe que o valor é praticamente desprezível quando o componente está polarizado reversamente, enquanto a tensão for inferior à tensão de ruptura (V_Z). Além disso, não basta que o diodo esteja polarizado diretamente, é preciso que a tensão seja superior a um determinado valor (V₀), para que a corrente assuma valores expressivos. Tal valor corresponde à "tensão interna" do diodo e possui magnitude próxima a 0,7 V para diodos de silício.

Principais tipos de diodo:

• Retificadores: São os diodos mais comuns, fabricados com o objetivo primordial de permitirem a passagem da corrente elétrica em um só sentido (polarização direta), cumprindo um papel indispensável na transformação de corrente alternada em corrente contínua. Possuem vários tamanhos e formatos, de acordo com a sua potência nominal.
• Zener: São diodos fabricados para conduzir a corrente elétrica em sentido inverso (polarização inversa). Este efeito é chamado de "ruptura zener" e ocorre em um valor de tensão bastante preciso, permitindo que esse diodo seja utilizado com uma referência de tensão. São bastante empregados em circuitos reguladores de tensão em fontes de alimentação.
• Varicaps: Todo diodo possui uma capacitância interna formada por suas duas regiões condutoras (tipo-p e tipo-n), as quais são separadas por uma região livre de cargas (região de depleção). A extensão dessa região de depleção depende da polarização do diodo: ela diminui quando o mesmo é polarizado diretamente e vice-versa. Com a variação das dimensões da região de depleção, varia-se a capacitância interna do diodo. Os varicaps são fabricados para aproveitarem essa característica, funcionando como capacitores variáveis, cuja capacitância é controlada pela tensão aplicada sobre o diodo. Tais componentes são bastante empregados em circuitos de sintonia de aparelhos televisores e de rádios, além de equipamentos transmissores.
• Túnel: São dispositivos capazes de operar em altas frequências (micro-ondas), por meio de fenômenos de mecânica quântica (efeito de tunelamento). São fabricados utilizando junções PN estreitas e altamente dopadas. Podem ser utilizados em circuitos osciladores, amplificadores e conversores de frequência.
• LEDs: São diodos semicondutores que, quando energizados, emitem luz. A luz não é monocromática (como em um laser), mas consiste de uma banda espectral relativamente estreita, sendo produzida pelas interações energéticas dos elétrons. O processo de emissão de luz pela aplicação de uma fonte de energia elétrica é chamado eletroluminescência. No silício e no germânio, que são os elementos básicos dos diodos e transistores, a maior parte da energia é liberada na forma de calor, sendo insignificante a luz emitida. Já em outros materiais, como o arseneto de gálio (GaAs) ou o fosfeto de gálio (GaP), o número de fótons de luz emitidos é suficiente para constituir fontes de luz bastante eficientes.

Abaixo encontram-se ilustrados os símbolos dos principais tipos de diodos: