O diodo

Um elementos passivo como o resistor tem um comportamento único não importando a direção da corrente considerada. Isso é, em qualquer das duas direções possíveis as equações são totalmente lineares. Se consideramos um valor fixo de resistência e uma voltagem aplicada, se dobrarmos a tensão dobraremos também a corrente neste dispositivo. Mas temos componentes que não tem um funcionamento linear assim. Falaremos de vários, mas começaremos pelo mais simples, o diodo é basicamente um cristal de material semicondutor com uma parte dopada com impurezas tipo p e outra parte com material tipo n, se ligarmos uma fonte de tensão como mostra a figura A-1 a haverá uma forte corrente através do diodo, se ligarmos ao contrario a corrente sera praticamente zero figura A-1 b) .
O diodo além de não ter um funcionamento linear também muda de comportamento se mudarmos a direção da corrente. Apresentando uma resistência muito baixa numa direção e muito alta em outra. Existem muitas explicações físicas cientificas para o funcionamento do diodo, como elétrons e lacunas e camadas de depleção etc... mas você pode trabalhar com o diodo sem elas por enquanto.

Por isso nos concentraremos nos aspectos macroscópicos do diodo . Estamos considerando a corrente de fluxo de elétrons ou seja a corrente deixa o terminal negativo e se dirige para o positivo. Esse é o caminho real dos elétrons. No simbolo do diodo a barra corresponde ao catodo e corresponde ao material do tipo n, o material do tipo p é chamado anodo. então com mostra a figura A-1 e a seta do diodo aponta para onde saem os elétrons e para direção contraria da corrente. Se você é acostumado com a corrente convencional terá que inverter esse raciocínio. Muito bem, Vemos na figura A-4 uma curva tipica de um diodo. É bastante entendermos bem esse gráfico para entendermos o funcionamento do diodo.


Vemos na figura A-1 o simbolo gráfico do diodo. A a parte para onde a seta aponta chama catodo e o polo contrario chama-se ânodo. Temos também na figura A-1 d um exemplo de encapsulamento, uma linha indica o catodo. Temos muitos tipos de encapsulamento, mas esse de plastico ou vidro é um dos mais usuais e precisa ser soldado em seus terminais no circuito. Voltamos ao gráfico do diodo, como consegui-lo?. Uma das formas é plotarmos a corrente versus tensão usando o esquema da figura A-1 e, variando a tensão Vs um pouco de cada vez e anotando as variações da corrente e tensão. Difícil talvez seja encontrar uma fonte de tensão variável, mais difícil ainda uma que reverta a polarização, mas se você tem uma fonte dessas poderá inverter a polarização trocando os seus terminais, então primeiro faça metade do gráfico, reverta os terminais da fonte e depois termine a outra metade partindo do zero volt. Seria uma solução. Bom, vamos analisar o gráfico, já vimos que não é nem um pouco linear portanto não podemos usar a lei de ohm. Temos uma região reversa que corresponde a polarização reversa, nesta região temos na maioria das voltagens uma corrente reversa muito pequena, (também chamada corrente de fuga) que pode ser desprezada nas maiorias dos casos. Talvez não pareça muito pequena vista no gráfico mas lembre-se que o gráfico é só para ilustrar, talvez com uma representação realista a curva se confundiria com a linha do gráfico cartesiano e não poderíamos vê-la ou não, depende de fatores como o tamanho do gráfico, precisão da linha, etc...por isso é importante a experiencia. Se continuarmos a diminuir a tensão chegaremos a chamada tensão de ruptura, prejudicial a diodos mais comuns. embora aja diodos especialmente projetados para operar nessa região. Falarei deles em outra oportunidade. Na região direta quase não temos nenhuma corrente próximo de zero volt somente quando a tensão ultrapassa 0,7 volt para diodo de silício ou 0,3 volt para o diodo de germânio é que começa um comportamento linear, pequenos acréscimos na tensão produzem grandes acréscimos na corrente do diodo. Esse comportamento linear se deve a resistência de corpo do diodo, abaixo de 0,7 volt teremos um comportamento não linear. Acima, um comportamento linear como se fosse uma resistência de baixo valor que pode ser considerada zero em alguns casos.
Falando em aproximações, temos três casos a considerar primeiro o da figura A-5 podemos considerar o diodo como uma chave: aberta na região direta e fechada na região reversa, essa aproximação poderá ser usada quando as tensões consideradas forem muito maiores que 0,7 volts . O segundo caso(figura A-6) leva em consideração a tensão do joelho mas não a resistência de corpo e se assemelha ao primeiro caso combinado com uma bateria de 0,7 volt (0,3 para um diodo de germânio) é um caso muito interessante porque você pode usa-lo na pratica para estudar como funciona os 0,7 volts do diodo.

Seguindo o gráfico pode ser difícil de entender como funciona essa curva que parece ter um único valor de tensão para alguns valores de corrente. , mas seguindo o modelo da chave e mais adiante o conceito de linha de carga poderemos entender melhor como usa-la. O próximo caso A-7 leva em consideração a resistência de corpo produzindo uma inclinação na curva. Esse modelo é quase igual a curva original mas difere dele pela ausência dos contornos arrendondados que surgem naturalmente em gráfico feito com medidas físicas. É uma boa aproximação mesmo para projetos mais críticos e pode ser considerado como uma chave combinada com uma fonte de tensão e uma resistência igual a resistência de corpo , não temos problemas para entender essa curva que se parece mais de perto com o conceito de função , indicando um valor de corrente para cada valor de tensão. Nos três casos é preciso se lembrar que a chave do modelo é aberta na região direta e fechada na região reversa e que a corrente reversa é praticamente zero.