Faça uma revisão e explique a construção e o funcionamento dos seguintes componentes eletrônicos:
Diodo;

Passo 1

O enunciado pede uma revisão sobre o diodo, isto é, um componente semicondutor formado por uma junção PN. O conteúdo envolve dopagem de semicondutores, formação da região de depleção, e comportamento em polarização direta e reversa. Vamos ver sua construção física e como ele funciona em circuito.

Passo 2

Construção do diodo: parte-se de um cristal de silício (ou germânio) intrínseco e faz-se dopagem na metade do chip com elementos do tipo P (aceptores, criando lacunas) e na outra metade com elementos do tipo N (doadoras, criando elétrons). A interface entre essas duas regiões forma a junção PN.

Passo 3

Formação da região de depleção: ao aproximar P e N, elétrons da região N difundem-se para P e lacunas de P migram para N, recombinando-se. Isso gera íons fixos carregados na região de fronteira, estabelecendo um campo elétrico interno e uma barreira de potencial \,V_{bi}\, que impede difusão adicional em equilíbrio.

Passo 4

Polarização direta: quando aplicamos uma tensão V_D>0 no anodo (lado P) em relação ao catodo (lado N), reduzimos a barreira de potencial e elétrons e lacunas atravessam a junção. A corrente resultante segue aproximadamente a equação do diodo ideal
I = I_S\Bigl(e^{\frac{qV_D}{kT}} - 1\Bigr)
onde I_S é a corrente de saturação reversa, q a carga do elétron, k a constante de Boltzmann e T a temperatura em kelvin.

Passo 5

Polarização reversa: aplicando V_D<0, a barreira de potencial aumenta, quase bloqueando a corrente de difusão. Permanece uma pequena corrente de fuga, a corrente de saturação I_S. Se a tensão reversa exceder a tensão de ruptura (avalanche ou Zener), ocorre multiplicação de portadores e o diodo passa a conduzir intensamente.

Passo 6

Símbolo e característica I–V: o diodo é representado por uma seta apontando do ânodo § para o catodo (N) e uma barra perpendicular no catodo. Seu gráfico de corrente versus tensão mostra condução exponencial em polarização direta e corrente quase constante (negativa) até a ruptura em polarização reversa.

Passo 7

Principais aplicações: retificação de sinais alternados em retificadores, proteção contra polarização inversa (diodo de roda livre), regulação de tensão (diodo Zener), detecção de sinais de alta frequência (diodo de barreira Schottky), entre outras.

Resposta

O diodo é um dispositivo semicondutor de duas camadas dopadas (P e N) cuja junção forma uma barreira de potencial. Em polarização direta reduz-se essa barreira, permitindo corrente que cresce exponencialmente com a tensão; em polarização reversa ela aumenta, bloqueando quase toda a corrente até a tensão de ruptura. Seu símbolo é uma seta unida a uma barra, e ele é amplamente usado para retificação, proteção e regulação de tensão.

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