Q. 15 (0.25) - Sobre diodos, assinale a afirmativa incorreta.
a) ( ) Diodos que emitem luz (led) trabalham em condições de polarização direta.
b) ( ) O diodo schottky tornou-se o elemento principal da lógica TTL de baixa potência. Quando é inversamente polarizado, apresenta uma barreira de potencial de apenas 0,25 \mathrm{~V}. Seu
uso é frequente em pontes retificadoras de alta tensão.
c) ( ) O sentido de condução de um diodo zener é oposto ao da seta no símbolo, e a tensão zener possui polarização oposta
à de um diodo com polarização direta.
d) ( ) O diodo túnel exibe um fenômeno conhecido como resistência negativa, essa resistência é útil em circuitos de alta frequência chamados osciladores
e) ( ) O diodo ZENER opera reversamente polarizado, porém ele se comporta como um diodo comum se diretamente polarizado.

Passo 1

O enunciado pede para identificar a afirmativa incorreta entre as opções a), b), c), d) e e). Lista clara das informações dadas em cada alternativa:
  • a) Diodos que emitem luz (led) trabalham em condições de polarização direta.
  • b) O diodo schottky: “Quando é inversamente polarizado, apresenta uma barreira de potencial de apenas 0,25\\ \mathrm{V}.” Afirma também que seu uso é frequente em pontes retificadoras de alta tensão.
  • c) O sentido de condução de um diodo zener é oposto ao da seta no símbolo, e a tensão zener possui polarização oposta à de um diodo com polarização direta.
  • d) O diodo túnel exibe resistência negativa, útil em osciladores de alta frequência.
  • e) O diodo ZENER opera reversamente polarizado e se comporta como diodo comum se diretamente polarizado.

Passo 2

Primeiro, vamos revisar o que acontece num diodo pn simples (fundamento que vale para comparar os tipos citados). Um diodo tem dois terminais: ânodo e cátodo. A seta do símbolo do diodo aponta do ânodo para o cátodo e indica o sentido convencional da corrente quando o diodo está conduzindo em polarização direta. Em termos práticos:
  • Polarização direta: o terminal do ânodo está a potencial mais positivo que o do cátodo; a barreira de potencial é vencida e o diodo conduz corrente. Em diodos de silício comuns a queda de tensão direta típica é cerca de 0,7\\ \mathrm{V}.
  • Polarização reversa: ânodo mais negativo que o cátodo; só circula uma corrente de fuga pequena até ocorrer ruptura (breakdown), quando o diodo pode começar a conduzir fortemente em sentido reverso (isso depende do tipo de diodo).
    Explicando termos:
  • “Barreira de potencial” refere-se à barreira criada pela junção pn que impede elétrons cruzarem facilmente; sua magnitude e comportamento dependem do tipo de junção (pn clássico, metal-semicondutor etc.).
  • “Queda direta” (forward voltage) é a tensão que aparece quando o diodo conduz em direta; é um valor prático que medimos quando corrente flui.

Passo 3

Agora, LED (opção a): um LED é um diodo feito com materiais semicondutores que emitem fótons quando portadores recombinam em polarização direta. Ou seja, para emitir luz o LED deve estar com o ânodo mais positivo que o cátodo (polarização direta) e a corrente flui no sentido da seta do símbolo. Portanto a frase da alternativa a) está correta. Exemplo simples: um LED vermelho típico conduz com queda direta perto de 1,8\\ \mathrm{V}; um LED azul pode ter 3,0\\ \mathrm{V}.

Passo 4

Diodo Schottky (opção b) — vamos entender o que ele é e comparar com a afirmação dada.
  • O diodo Schottky é uma junção metal–semicondutor, não uma junção pn clássica. Isso lhe confere algumas características marcantes:
    • Queda de tensão em condução direta tipicamente baixa, na faixa de aproximadamente 0,2\text{–}0,3\\ \mathrm{V} (por isso são usados quando se quer baixa perda de tensão em retificação de baixa tensão).
    • Comutação muito rápida e menor tempo de recuperação reversa em comparação com diodos pn padrão.
    • Por outro lado, apresentam maior corrente de fuga reversa e geralmente tensões de ruptura reversa menores do que diodos retificadores de silício comuns; portanto não são ideais quando se precisa de alta tensão reversa.
  • Observe a distinção entre “barreira” e “queda direta”: o valor de cerca de 0,25\\ \mathrm{V} corresponde ao valor típico da queda de tensão em condução direta (forward voltage), não a uma propriedade de condução quando inversamente polarizado.
  • A alternativa b) diz explicitamente "Quando é inversamente polarizado, apresenta uma barreira de potencial de apenas 0,25\\ \mathrm{V}" — isso é enganoso/errado: em inverso o Schottky não “começa a conduzir” com apenas 0,25\\ \mathrm{V}; ao contrário, ele normalmente suporta uma tensão reversa limitada (dependendo do projeto, tensões típicas podem ser algumas dezenas de volts, e a corrente de fuga é alta quando perto da ruptura). O valor de 0,25\\ \mathrm{V} refere-se ao valor típico de condução direta (forward drop), não a uma barreira que permita condução reversa.
  • Além disso, a afirmação de que o Schottky é frequentemente usado em pontes retificadoras de alta tensão é contraditória com sua característica prática: por causa da baixa tensão de ruptura reversa e da maior fuga, diodos Schottky não são a escolha natural para aplicações de alta tensão; são muito usados em retificadores de baixa tensão e em aplicações de alta frequência/baixa perda.
Conclusão parcial: a opção b) contém informações incorretas e/ou confusas sobre polarização e aplicação do Schottky.

Passo 5

Diodo Zener (opções c e e) — vamos explicar para confirmar que essas alternativas estão corretas.
  • O diodo Zener é projetado para operar na região de ruptura reversa com tensão bem controlada chamada tensão Zener, \,V_Z. Em operação normal de regulação, ele é polarizado reversamente; quando a tensão reversa atinge \,V_Z, o diodo conduz em sentido reverso, mantendo a tensão próxima de \,V_Z.
  • Sobre o sentido de condução: a condução em região Zener ocorre quando a tensão reversa ultrapassa \,V_Z, ou seja, a corrente flui no sentido oposto ao indicado pela seta do símbolo do diodo (porque a corrente reversa passou a ser grande). Portanto a descrição de c) — que o sentido de condução é oposto ao da seta quando na região Zener — está correta se interpretada nesse contexto.
  • Quanto a e): se um diodo Zener for polarizado diretamente (ânodo mais positivo que cátodo), seu comportamento é igual ao de um diodo comum em direta, com queda direta típica (por ex. perto de 0,7\\ \mathrm{V} para silício). Logo e) também está correta.

Passo 6

Diodo túnel (opção d): explicação e confirmação.
  • O diodo túnel é muito dopado, o que faz com que a largura de barreira seja muito estreita e permita o fenômeno de tunelamento quântico. No gráfico corrente versus tensão esse dispositivo apresenta uma região em que um aumento de tensão causa diminuição de corrente — essa é a chamada região de resistência diferencial negativa (resistência negativa).
  • Essa propriedade é útil para construir osciladores e amplificadores em altas frequências (especialmente historicamente em GHz), por isso a afirmação d) está correta.

Passo 7

Síntese final e escolha da afirmativa incorreta:
  • a) correta (LEDs em polarização direta).
  • b) incorreta (confunde a característica 0,25\\ \mathrm{V}, que é típica de queda direta, com comportamento em inverso; além disso Schottky não é indicado para pontes retificadoras de alta tensão).
  • c) correta (Zener conduz em sentido reverso na sua tensão de zener).
  • d) correta (diodo túnel tem resistência negativa e é usado em osciladores HF).
  • e) correta (Zener funciona em reverso para regulação e age como diodo comum em direta).
Portanto a alternativa incorreta é a b).

Resposta

b)

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