Diodos de junção

Havia algum petróleo histórico, mas utilizável era algum petróleo histórico, mas retificadores de semicondutores utilizáveis ​​antes que os materiais de alta pureza estivessem disponíveis. Ferdinand Braun inventou um retificador de contato pontual baseado em sulfeto de chumbo, PbS em 1874. Retificadores de óxido cuproso foram usados ​​como retificadores de potência em 1924. A queda de tensão direta é de 0,2 V. A curva característica linear talvez seja o motivo pelo qual Cu ₂ O foi usado como um retificador para a escala AC em multímetros baseados em D'Arsonval. Este diodo também é fotossensível.

Os retificadores de óxido de selênio foram usados ​​antes que os modernos retificadores de diodo de potência se tornassem disponíveis. Estes e o Cu ₂ Os retificadores eram dispositivos policristalinos. As células fotoelétricas já foram feitas de selênio.

Antes dos semicondutores

Antes da era moderna dos semicondutores, uma das primeiras aplicações de diodo era um detector de radiofrequência , que recuperou o áudio de um sinal de rádio. O “semicondutor” era uma peça policristalina do mineral galena, sulfeto de chumbo, PbS. Um fio metálico pontiagudo conhecido como bigode de gato foi colocado em contato com uma mancha em um cristal dentro do mineral policristalino. (Figura abaixo) O operador esforçou-se para encontrar um ponto “sensível” na galena movendo o bigode do gato. Presumivelmente, havia manchas do tipo P e N distribuídas aleatoriamente por todo o cristal devido à variabilidade das impurezas não controladas. Menos frequentemente, as piritas de ferro mineral, ouro tolo, foram usadas, assim como o carborundo mineral, carboneto de silício, SiC, outro detector, parte de um. Presumivelmente, havia manchas do tipo P e N distribuídas aleatoriamente por todo o cristal devido à variabilidade de impurezas. Menos frequentemente, as piritas de ferro mineral, ouro tolo, foram usadas, assim como o carborundum mineral, carboneto de silício, SiC, outro detector, parte de um rádio de trincheira , consistia em uma grafite de lápis afiada presa a um alfinete de segurança dobrado, tocando uma lâmina de barbear descartável de lâmina azul enferrujada. Tudo isso exigia a busca por um ponto sensível, facilmente perdido por causa da vibração.



Detector de cristal

Substituir o mineral por um semicondutor dopado com N (Figura abaixo (a)) torna toda a superfície sensível, de modo que a busca por um ponto sensível não era mais necessária. Este dispositivo foi aperfeiçoado por G.W.Pickard em 1906. O contato de metal pontiagudo produziu uma região localizada do tipo P dentro do semicondutor. A ponta de metal foi fixada no lugar, e todo o diodo de contato pontual encapsulado em um corpo cilíndrico para estabilidade mecânica e elétrica. (Figura abaixo (d)) Observe que a barra catódica no esquema corresponde à barra na embalagem física.

Os diodos de contato de ponto de silício deram uma contribuição importante para o radar na Segunda Guerra Mundial, detectando sinais de eco de radiofrequência giga-hertz no receptor de radar. O conceito a ser esclarecido é que o diodo de ponto de contato precedeu o diodo de junção e os semicondutores modernos em várias décadas. Até hoje, o diodo de contato do ponto é um meio prático de detecção de frequência de microondas por causa de sua baixa capacitância. Os diodos de contato de ponto de germânio estavam mais prontamente disponíveis do que hoje, sendo preferidos para a tensão direta de 0,2 V mais baixa em algumas aplicações, como rádios de cristal com alimentação própria. Os diodos de contato pontuais, embora sensíveis a uma ampla largura de banda, têm uma capacidade de corrente baixa em comparação com os diodos de junção.

Diodos modernos

Seção transversal do diodo de silício:(a) diodo de contato pontual, (b) diodo de junção, (c) símbolo esquemático, (d) pacote de diodo de sinal pequeno.

A maioria dos diodos hoje são diodos de junção de silício. A seção transversal na Figura acima (b) parece um pouco mais complexa do que uma simples junção PN; entretanto, ainda é uma junção PN. Começando na conexão do cátodo, o N ⁺ indica que esta região está fortemente dopada, não tendo nada a ver com a polaridade. Isso reduz a resistência em série do diodo. O N ^- região é levemente dopada conforme indicado por (-). O dopagem leve produz um diodo com uma tensão de ruptura reversa mais alta, importante para diodos retificadores de alta tensão. Diodos de baixa tensão, mesmo retificadores de potência de baixa tensão, teriam perdas diretas mais baixas com dopagem mais pesada. O nível mais pesado de dopagem produz diodos zener projetados para uma baixa tensão de ruptura reversa. No entanto, o doping pesado aumenta a corrente de fuga reversa. O P ⁺ a região no contato do anodo é um semicondutor do tipo P fortemente dopado, uma boa estratégia de contato. Diodos de junção de pequeno sinal encapsulado em vidro são capazes de 10 a 100 de mA de corrente. Diodos retificadores de potência encapsulados em plástico ou cerâmica lidam com 1000 de amperes de corrente.

REVER:

• Diodos de contato pontuais têm excelentes características de alta frequência, utilizáveis ​​bem em frequências de micro-ondas.
• Os diodos de junção variam em tamanho de pequenos diodos de sinal a retificadores de potência capazes de 1000 amperes.
• O nível de doping próximo à junção determina a tensão de ruptura reversa. O doping leve produz um diodo de alta tensão. O doping pesado produz uma tensão de ruptura mais baixa e aumenta a corrente de fuga reversa. Os diodos Zener têm uma tensão de ruptura mais baixa devido ao forte doping.

PLANILHA RELACIONADA:

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