Qual(is) a(s) diferença(s) básica(s) entre um diodo LED e um diodo comum (retificador, p. ex.)?

Passo 1

O enunciado pede para comparar um diodo LED com um diodo retificador comum. O conteúdo aqui é o estudo de junções PN em semicondutores, suas propriedades elétricas e optoeletrônicas, e como cada tipo de diodo se diferencia em material, operação e aplicação.

Passo 2

Começamos pela construção e pelo material: ambos são diodos de junção PN, mas o diodo retificador usualmente é feito de silício, que tem banda proibida indireta, ao passo que o LED usa semicondutores de banda proibida direta (por exemplo GaAs, GaP, InGaN). Essa diferença no material permite ao LED converter recombinações elétron-buraco em fótons, ou seja, emitir luz.

Passo 3

No diodo retificador a recombinação é majoritariamente não-radiativa, gerando calor, o que torna ineficiente qualquer emissão óptica. Já no LED a recombinação é parcialmente radiativa: elétrons e lacunas que se encontram na junção liberam energia na forma de luz visível ou infravermelha.

Passo 4

As características elétricas também variam:
– Tensão de condução direta típica do LED: \approx2,0\,\mathrm{V} (pode variar de 1,8 V até 3,3 V dependendo do material e da cor);
– Tensão de condução direta do diodo de silício: \approx0,7\,\mathrm{V}.
Em inverso, o diodo retificador é projetado para suportar tensões reversas elevadas (de dezenas a milhares de volts), enquanto o LED tem tolerância reversa muito menor (normalmente abaixo de 5 V).

Passo 5

Análise da curva I!– V:
– O LED tem uma curva íngreme e um limiar bem definido para emissão de luz; acima desse limiar o corrente cresce rápido e a intensidade luminosa aumenta.
– O diodo retificador prioriza capacidade de corrente elevada e baixa queda de tensão direta, sem se preocupar com emissão óptica.

Passo 6

Aplicações e encapsulamento:
– LED: usado como fonte de luz ou indicador, embalado em cápsula transparente ou difusora, muitas vezes com lente para concentrar ou espalhar o feixe.
– Diodo retificador: usado para retificação de sinais ou proteção contra inversão de polaridade, embalado em invólucro opaco, focando dissipação térmica e resistência elétrica.

Resposta

1. Material semicondutor e recombinação: LED usa material de banda direta (GaAs, GaP, InGaN) permitindo emissão de luz; diodo retificador de silício realiza recombinação não-radiativa.
2. Emissão de luz vs calor: LED converte parte da energia em fótons; diodo comum dissipa quase toda em calor.
3. Tensões características: LED V_f\approx2,0\,\mathrm{V}; retificador V_f\approx0,7\,\mathrm{V}.
4. Tensão reversa suportada: retificador suporta dezenas a milhares de volts; LED normalmente suporta apenas alguns volts.
5. Curva I!– V: LED tem limiar de condução associado à emissão luminosa; retificador otimizado para alta corrente e baixa queda de tensão.
6. Aplicação e encapsulamento: LED para iluminação/indicação com invólucro transparente e ótica; diodo retificador para retificação e proteção com invólucro robusto e foco em dissipação térmica.

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