Eletrônica Analógica

Prof. Robson N. Vilela

SEMICONDUTORES

DIODO

RONDONÓPOLIS

2008

Um pouco de história: o tubo a vácuo ou válvula termiônica

O termo válvula foi utilizado para indicar que a corrente elétrica só consegue passar em uma direção. Um outro nome utilizado é tubo a vácuo.

Diodo a válvula de Fleming,1904

A válvula de Fleming em operação, e um dos primeiros modelos de sua válvula, 1905.

Diodo a válvula - operaçãoO tipo mais simples de válvula, com apenas dois eletrodos – anodo e catodo (filamento, no caso de válvulas à bateria, como mostrado no diagrama). Os eletrodos estão em um ambiente a vácuo, no interior de um bulbo de vidro, e as conexões aos eletrodos passam por este bulbo por entradas vedadas. O filamento quente ou catodo gera uma “nuvem” invisível de elétrons no espaço à sua volta. Um potencial positivo no anodo atrai estes elétrons, havendo, portanto, a passagem de corrente do catodo para o anodo. O ambiente a vácuo é necessário para que os elétrons possam se mover livremente à medida que passam do catodo (filamento) ao anodo (placa).

Diagrama de funcionamento

Válvulas diodo de Fleming

Diodos a válvula de Fleming,1904-1905

O PRIMEIRO COMPUTADOR DIGITAL: ENIAC (1945)

PESAVA 30 TONELADAS, E FAZIA 5.000 SOMAS POR SEGUNDO (HOJE UM NOTEBOOK FAZ 2 BILHÕES DE SOMAS POR SEGUNDO).

A PROGRAMAÇÃO ERA FEITA LIGANDO-SE CABOS A CONECTORES, DE ACORDO COM AS OPERAÇÕES A SEREM EXECUTADAS.

FOI CRIADO NO FIM DA 2A. GUERRA, PARA AUXILIAR NO PROJETO DA 1A. BOMBA ATÔMICA AMERICANA.

17.468 válvulas500.000 conexões de solda180 m² de área construída5,5 m de altura25 m de comprimento

Semicondutores

Dizemos que um material é semicondutor se sua resistência se encontra entre a dos

condutores e a dos isolantes.

Os principais semicondutores utilizados são:

Silício (Si)Germânio (Ge)

Diodo Retificador

Constituição

Um díodo retificador é constituído por uma junção PN de material semicondutor (silício ou germânio) e por dois terminais, o Ânodo (A) e o Cátodo (K).

Símbolo:

Junção PNA junção de um material semicondutor do tipo P (com excesso de lacunas) com um material semicondutor do tipo N (com excesso de electrões livres) origina uma junção PN. Na zona da junção, os elétrons livres do semicondutor N recombinam-se com as lacunas do semicondutor P formando uma zona sem portadores de carga eléctrica que se designa por zona neutra ou zona de deplecção.

Zona neutra ou zona de deplecção

Electrões livres Lacunas

Símbolo e Encapsulamento do diodo de junção

Identificação visual dos terminais

O terminal que se encontra mais próximo do anel é o catodo (K).

O terminal ligado à parte roscada é o cátodo (K).

O terminal ligado à parte mais estreita/afunilada é o catodo (K).

Forma física de diodos de junção

TESTE DE DIODOS COM MULTÍMETRO

•Diodos - Coloque a chave seletora na posição com o símbolo do diodo e meça o componente nos dois

sentidos. Num sentido o visor deve indicar um valor de resistência e no outro ficar apenas no número "1". Veja

abaixo:

Principio de funcionamento

Quando polarizado diretamente um díodo retificador conduz porque na junção PN a zona neutra ou zona de depleção (zona sem portadores de carga eléctrica) estreita a resistência elétrica diminui e a corrente elétrica passa.

Zona neutra ou zona de deplecção estreita

LacunasElectrões livres

Principio de funcionamento

Quando polarizado inversamente um díodo retificador não conduz porque na junção PN a zona neutra ou zona de depleção (zona sem portadores de carga elétrica) alarga a resistência elétrica aumenta significativamente e a corrente elétrica não passa.

Zona neutra ou zona de deplecção alarga

Electrões livres Lacunas

Queda de tensão interna

Quando o díodo está polarizado diretamente a corrente elétrica ao passar pela zona neutra ou zona de depleção que apresenta uma certa resistência, origina uma queda de tensão (U=RxI).

Nos díodos de silício essa queda de tensão interna pode variar entre 0,6Volt e 1Volt.

Nos díodos de germânio essa queda de tensão interna pode variar entre 0,2Volt e 0,4Volt.

Leitura das características técnicas

Exemplo:

Díodo retificador 1N4007

UR = 1000V Tensão inversa máxima que se pode aplicar ao díodo em polarização inversa.

IF = 1A Corrente direta máxima permanente que pode circular pelo díodo.

IR = 5µA Corrente inversa que percorre o díodo quando polarizado inversamente

VF = 1,1V Queda de tensão interna máxima quando o díodo polarizado diretamente conduz uma corrente direta de 1A.

Diodo polarizado diretamente

O díodo retificador é um componente unidireccional ou seja, só conduz num sentido (quando o Ânodo está a um potencial positivo em relação ao Catodo). Nessa situação diz-se que o díodo está polarizado diretamente.

VCC

+

_

A K

Díodo polarizado inversamente

Quando o díodo rectificador está polarizado inversamente(Ânodo a um potencial negativo em relação ao catodo) não conduz (está ao corte).

VCC

+

_

AK

Uma aplicação simples: o retificadorRetificador: pode ser utilizado para gerar um sinal

de corrente contínua a partir de um sinal de corrente alternada.

(b) Forma de onda antes da retificação

(e) Forma de onda depois da retificação

(a) Circuito retificador