Um diodo é um componente eletrônico que só permite o fluxo de corrente elétrica em uma direção, através dos seus dois terminais (ânodo e cátodo).
Em várias ocasiões discutimos os diferentes tipos de diodos e as suas aplicações, mas não entramos em detalhes sobre como estes componentes electrónicos funcionam ou que outros tipos existem para além dos LED.
Idealmente, podemos considerar que tem resistência zero no primeiro caso e resistência infinita no segundo caso.
O diodo semicondutor
Embora existam vários tipos de diodos, este termo refere-se normalmente ao comum Outro tipo é o diodo termiónico, que se baseia em válvulas de vácuo e na geração de electrões num único terminal através do efeito joule, mas não entraremos aqui em mais detalhes sobre estes.
Vamos concentrar-nos no estudo dos diodos de estado sólido (semicondutores), uma vez que são a base tecnológica por detrás da iluminação LED. No entanto, não entraremos em profundidade nos fundamentos científicos desta tecnologia a fim de fazer uma leitura mais leve.
Este tipo de diodo é principalmente uma junção de dois materiais semicondutores com características especiais (junção p-n). Um dos materiais (tipo n) é uma região carregada negativamente (electrões). O outro (tipo p) é carregado positivamente (buracos).
Símbolo do diodo
O símbolo elétrico do diodo é um triângulo equilátero com uma linha que passa por um dos seus vértices em comprimento igual e paralelo ao lado oposto. A sua forma é semelhante a uma seta.
Como curiosidade, a direcção em que o símbolo aponta é a direcção oposta na qual a corrente se move.
É a junção destas duas regiões que define o comportamento do diodo. Além disso, é em cada uma destas regiões que cada terminal do dispositivo está ligado.
Como funciona um diodo
Como acabamos de ver, é a forma como este dispositivo é construído que define o seu funcionamento. No geral, podemos dizer que um diodo se comporta de duas maneiras:
- Como um curto-circuito, permitindo a passagem de electricidade (polarização direta).
- Como um circuito aberto, impedindo a passagem de corrente (polarização inversa).
Diferentes tipos de diodos podem exibir um comportamento único dependendo da polarização aplicada, permitindo a sua utilização numa grande variedade de aplicações, como veremos abaixo.
Tipos de diodos
Há uma diversidade de diodos com características especiais dependendo da sua aparência física, materiais, impurezas, etc. Estes diodos são utilizados em aplicações muito específicas.
Alguns dos mais comuns e que iremos discutir em mais pormenor são: o diodo laser, o Gunn, a varicap e, claro, o LED
Diodo Gunn
São utilizados em electrônica de alta frequência e caracterizam-se por uma resistência negativa sob certas condições. Os diodos de gunn são utilizados na construção de osciladores de microondas.
Dependendo dos materiais utilizados, podem ser alcançadas frequências de oscilação acima de 10GHz, e até 3THz é possível com diodos de nitreto de gálio.
Diodo Varicap ou varactor
São construídos de tal forma que, polarizados em sentido inverso, comportam-se como um condensador variável com uma capacitância que depende da tensão aplicada.
São utilizados em circuitos sintonizados onde as mudanças de capacidade são essenciais.
Diodo LED
Caracterizam-se pelo fato de que as recombinações de portadores de carga geram fotões, as partículas elementares que formam a luz.
Como já mencionámos anteriormente, existem diferentes tipos de LEDs que formam a base dos sistemas de iluminação modernos.
Diodo laser
Semelhante aos LEDs, este tipo de diodo é a forma mais comum de gerar um laser. São aplicados em muitos campos tais como: comunicações por fibra óptica, apontadores, impressoras ou leitores de códigos de barras, por exemplo.
Diodo Zener
Um diodo Zener foi concebido para trabalhar em polarização inversa. Em vez de cortar o fluxo de corrente como um diodo convencional, começa a conduzir no sentido inverso quando é atingida uma certa tensão. O ponto em que esta tensão se estabiliza é frequentemente referido como a tensão Zener.
Este tipo de diodo semicondutor é uma parte essencial dos reguladores de tensão constante.
Diodo Schottky
O diodo Schottky tem o nome do físico alemão Walter H. Schottky. A sua principal característica é que pode mudar muito rapidamente do estado de corte para o estado de condução.
É utilizado em circuitos integrados onde são necessárias altas velocidades de comutação.
Diodo Shockley
O diodo Shockley difere dos anteriores por conter quatro camadas alternadas de semicondutores P e N em vez de duas. São utilizados em aplicações digitais, tais como contadores e circuitos temporizadores.
Tem até uma estátua em Mountain View, Califórnia, em frente ao edifício dos Laboratórios Shockley Semiconductor.
Aplicações e usos dos diodos
Como vimos, dependendo do tipo de diodo, as aplicações são muito variadas, sendo utilizadas em iluminação, desmoduladores de rádio, proteções contra sobretensões ou portões lógicos (dispositivo eletrônico essencial na construção de microchips), mas uma das mais comuns é nas fontes de alimentação onde actuam como rectificadores de ondas.
Rectificador de ponte de onda
Os rectificadores de ponte mais comuns incluem os rectificadores de meia-onda e ponte de onda completa. Um rectificador de meia-onda elimina a parte negativa da corrente alternada.
Por sua vez, um rectificador de onda completa converte a parte negativa da corrente em positiva.
Ponte Graetz
Uma configuração muito comum é aquela que utiliza quatro diodos e é conhecida como ponte Graetz ou rectificador de ponte de dupla onda. Pontes de diodos deste tipo são muito comuns, por exemplo, em fontes de alimentação de corrente contínua.
Como podemos ver, os diodos são dispositivos com uma infinidade de aplicações e estão mais presentes do que pensamos em todos os tipos de dispositivos quotidianos, desde lâmpadas a leitores Blu-ray.