Eletrônica Básica - Diodos

Depois de conhecer vários componentes, vamos nos concentrar em outro componente importante no campo da eletrônica, conhecido como Diode. Um diodo semicondutor é um componente eletrônico de dois terminais com uma junção PN. Isso também é chamado deRectifier.

o anode qual é o positive terminal de um diodo é representado com A e a cathode, qual é o negative terminal é representado com K. Para saber o ânodo e o cátodo de um diodo prático, uma linha tênue é desenhada no diodo que significa cátodo, enquanto a outra extremidade representa o ânodo.

Como já havíamos discutido sobre os semicondutores tipo P e tipo N, e o comportamento de seus portadores, vamos agora tentar juntar esses materiais para ver o que acontece.

Formação de um Diodo

Se um material tipo P e um tipo N são aproximados um do outro, ambos se unem para formar uma junção, conforme mostrado na figura abaixo.

Um material tipo P tem holes Enquanto o majority carriers e um material tipo N tem electrons Enquanto o majority carriers. À medida que cargas opostas se atraem, poucos buracos no tipo P tendem a ir para o lado n, enquanto poucos elétrons no tipo N tendem a ir para o lado P.

À medida que ambos viajam em direção à junção, buracos e elétrons se recombinam entre si para neutralizar e formar íons. Agora, nesta junção, existe uma região onde se formam os íons positivos e negativos, chamada de junção PN ou barreira de junção como mostra a figura.

A formação de íons negativos no lado P e íons positivos no lado N resulta na formação de uma região carregada estreita em cada lado da junção PN. Esta região agora está livre de portadores de carga móveis. Os íons presentes aqui têm estado estacionários e mantêm uma região de espaço entre eles sem quaisquer portadores de carga.

Como esta região atua como uma barreira entre os materiais do tipo P e N, isso também é chamado de Barrier junction. Este tem outro nome chamado deDepletion regiono que significa que esgota ambas as regiões. Ocorre uma diferença de potencial VD devido à formação de íons, através da junção chamada dePotential Barrier uma vez que impede o movimento adicional de buracos e elétrons através da junção.

Polarização de um diodo

Quando um diodo ou qualquer componente de dois terminais é conectado em um circuito, ele tem duas condições de polarização com a alimentação fornecida. Eles sãoForward biased condição e Reverse biaseddoença. Deixe-nos conhecê-los em detalhes.

Condição de polarização direta

Quando um diodo é conectado a um circuito, com seu anode to the positive terminal e cathode to the negative terminal de alimentação, então tal conexão é considerada forward biaseddoença. Esse tipo de conexão torna o circuito cada vez mais inclinado para frente e ajuda em mais condução. Um diodo conduz bem na condição de polarização direta.

Condição de polarização reversa

Quando um diodo é conectado a um circuito, com seu anode to the negative terminal e cathode to the positive terminal de alimentação, então tal conexão é considerada Reverse biaseddoença. Esse tipo de conexão torna o circuito cada vez mais polarizado reverso e ajuda a minimizar e prevenir a condução. Um diodo não pode conduzir na condição de polarização reversa.

Vamos agora tentar saber o que acontece se um diodo for conectado em condições de polarização direta e reversa.

Trabalhando sob tendência para a frente

Quando uma tensão externa é aplicada a um diodo de forma que cancela a barreira de potencial e permite o fluxo de corrente é chamado de forward bias. Quando o ânodo e o cátodo são conectados aos terminais positivo e negativo respectivamente, os buracos no tipo P e os elétrons no tipo N tendem a se mover através da junção, rompendo a barreira. Existe um fluxo livre de corrente com isso, quase eliminando a barreira.

Com a força repulsiva fornecida pelo terminal positivo aos buracos e pelo terminal negativo aos elétrons, a recombinação ocorre na junção. A tensão de alimentação deve ser tão alta que force o movimento de elétrons e buracos através da barreira e a cruze para fornecerforward current.

A corrente direta é a corrente produzida pelo diodo ao operar em condição polarizada direta e é indicada por I_f.

Trabalho sob polarização reversa

Quando uma tensão externa é aplicada a um diodo de modo que aumente a barreira de potencial e restrinja o fluxo de corrente é chamado de Reverse bias. Quando o ânodo e o cátodo são conectados aos terminais negativo e positivo, respectivamente, os elétrons são atraídos para o terminal positivo e os orifícios são atraídos para o terminal negativo. Portanto, ambos estarão longe da barreira potencialincreasing the junction resistance e evitar que qualquer elétron atravesse a junção.

A figura a seguir explica isso. O gráfico de condução quando nenhum campo é aplicado e quando algum campo externo é aplicado também são desenhados.

Com o aumento da polarização reversa, a junção tem poucos portadores minoritários para cruzar a junção. Essa corrente normalmente é insignificante. Essa corrente reversa é quase constante quando a temperatura é constante. Mas quando essa tensão reversa aumenta ainda mais, então um ponto chamadoreverse breakdown occurs, onde uma avalanche de corrente flui através da junção. Esta alta corrente reversa danifica o dispositivo.

Reverse current é a corrente produzida pelo diodo ao operar na condição de polarização reversa e é indicada por I_r. Portanto, um diodo fornece um caminho de alta resistência na condição polarizada reversa e não conduz, onde fornece um caminho de baixa resistência na condição polarizada direta e condutas. Assim, podemos concluir que um diodo é um dispositivo unilateral que conduz em polarização direta e atua como um isolador em polarização reversa. Esse comportamento o faz funcionar como um retificador, que converte CA em CC.

Pico de tensão inversa

A tensão inversa de pico é brevemente chamada de PIV. Ele indica a tensão máxima aplicada na polarização reversa. O pico de tensão inversa pode ser definido como “The maximum reverse voltage that a diode can withstand without being destroyed”. Portanto, essa tensão é considerada durante a condição de polarização reversa. Isso denota como um diodo pode ser operado com segurança em polarização reversa.

Finalidade de um diodo

Um diodo é usado para bloquear o fluxo de corrente elétrica em uma direção, ou seja, na direção direta e para bloquear na direção reversa. Este princípio de diodo faz com que funcione como umRectifier.

Para que um circuito permita o fluxo de corrente em uma direção, mas pare na outra, o diodo retificador é a melhor escolha. Então, ooutput será DCremovendo os componentes AC. Os circuitos como retificadores de meia onda e onda completa são feitos com diodos, que podem ser estudados emElectronic Circuits tutoriais.

Um diodo também é usado como um Switch. Isso ajuda a ligar e desligar mais rápido para a saída que deve ocorrer em uma taxa rápida.

V - I Características de um Diodo

Um arranjo prático de circuito para um diodo de junção PN é mostrado na figura a seguir. Um amperímetro é conectado em série e um voltímetro em paralelo, enquanto a alimentação é controlada por um resistor variável.

Durante a operação, quando o diodo está em condição polarizada direta, em alguma tensão particular, a barreira de potencial é eliminada. Essa tensão é chamada deCut-off Voltage ou Knee Voltage. Se a tensão direta ultrapassar o limite, a corrente direta aumentará exponencialmente e se isso for feito posteriormente, o dispositivo será danificado devido ao superaquecimento.

O gráfico a seguir mostra o estado da condução do diodo em condições de polarização direta e reversa.

Durante a polarização reversa, a corrente produzida por meio de operadoras minoritárias existe conhecida como “Reverse current”. À medida que a tensão reversa aumenta, esta corrente reversa aumenta e repentinamente quebra em um ponto, resultando na destruição permanente da junção.