Diodo

1 - Introdução

Em, 1929, este tipo de dispositivo,diodo túnel, já havia sido previsto por George Gamow - físico americano que iniciou estudos pra explicar a grande emissão de neutrinos vindas de explosões termonucleares do interior solar - e, recebeu esta denominação devida seu principio operacional estar relacionado com um conceito da mecânica quântica, cuja probabilidade do elétron afunilar-se através de uma barreira de energia a qual não pode superar. O diodo de túnel surge em 1958 advindo das pesquisas do cientista japonês Dr. Leo Esaki efetuadas nos laboratórios de desenvolvimento da Sony Corporation, no Japão.

2 - Definição

Sua concepção consistia na formação de uma junção bastante abrupta entre as regiões P e N de uma matriz de Germânio com alto teor de impurezas, obtendo-se uma área de depleção bem fina, da ordem de centésimos de mícron.De uma forma geral o comportamento deste tipo de diodo, correspondia ao efeito de resistência negativa, o que permitia o seu emprego em topologias de circuito para aplicações em alta freqüência, amplificação ou mesmo comutação. .Devido a sua extrema velocidade de processamento de sinais, cerca de 100 pico segundo, descortinou-se um grande futuro para o diodo de túnel.Entretanto, este interesse logo se desvaneceu não somente pelo rápido desenvolvimento da tecnologia de processo de fabricação de transistores, mas, também, pelo aparecimento do circuito integrado que tornou o elemento fundamental para fabricação da memória dos computadores, área esta que fora originalmente o alvo do diodo inventado pelo Dr. Esaki.Como visto, a necessidade de dispositivos semicondutores de repostas ultra-rápidas e, para operar em freqüências elevadíssimas, na faixa compreendida além do espectro visível, ganhava grande impulso no início da década de 1960. Assim muitos destes dispositivos foram oriundos de novos materiais de tecnologia avançada, como o Arsenieto de Gálio e, o Fosfêto de Índio, os quais foram as bases para o desenvolvimento do diodo de emissão de luz, ou L.E.D. (Light Emitting Diode) .

Fig 01: Junção PN em aberto mostrando as duas correntes (difusão e de deriva)

3 - Princípios de Funcionamento

Quando um bloco de silício tipo N e um outro bloco de silício tipo P são colocados em contato íntimo (junção metalúrgica) os portadores de carga (elétrons e lacunas) em excesso de lado N e do Lado P se neutralizam através do processo de difusão. A corrente que se estabelece é conhecida como corrente de difusão. Com o processo de difusão as cargas fixas do silício, que estavam neutras, se tornam íons devido à recombinação de pares elétrons-lacuna. Estes íons criam um campo elétrico que por sua vez provoca uma corrente elétrica (conhecida como corrente de deriva) de sentido contrário à corrente de difusão. Quanto maior for a corrente de difusão maior será a corrente de deriva em sentido oposto até que haja um equilíbrio entre elas, ou seja os portadores de carga não conseguem mais atravessar o campo elétrico por difusão. Desta forma, estabelece-se regiões distantes a região neutra (onde a carga total é zero) e a região de depleção onde a concentração de portadores de carga é zero. Quando aplicamos uma polarização direta (positivo no lado P e negativo no lado N) o campo elétrico externo criado na região de depleção é de sentido contrário ao campo interno fazendo com que a barreira de potencial seja reduzida permitindo a passagem de corrente elétrica através da região de depleção.

Figura.2 – polarização da junção PN

4 – Tipos de Diodo Túnel:

4 .1 – Diodo de Efeito Túnel Feito de Silício

Este diodo é capaz de transmitir mais eletricidade que qualquer outro componente do seu tipo e que pode ser construído diretamente sobre um chip normal de silício.Ao contrário de outros diodos de sua classe, chamados de diodos de efeito túnel, o novo diodo é compatível com o silício, a matéria-prima básica dos chips. Desta forma é possível construí-lo diretamente nos circuitos eletrônicos. A possibilidade de incorporação dos diodos túnel diretamente na matriz dos chips deverá representar um elemento importante na diminuição dos custos e na miniaturização dos circuitos eletrônicos. Além disso, os diodos túnel conseguem, sozinhos, substituir uma quantidade significativa de elementos de um circuito, o que deverá contribuir também para a simplificação dos projetos dos chips, sem queda no seu desempenho.

– Diodo de Efeito Túnel de Plástico

Pesquisadores da Universidade do Estado de Ohio, Estados Unidos, criaram um novo diodo túnel de polímero orgânico – um componente eletrônico que poderá abrir caminho para memórias de computadores e circuitos lógicos flexíveis, feitos de plástico. Hoje, os todos os chips de computadores são feitos de silício, um material inorgânico.

O novo diodo transmite eletricidade a temperatura ambiente. Segundo o coordenador da pesquisa, Paul Berger, seu design permite que ele seja facilmente fabricado. Na experiência, ele e seus alunos uniram dois diodos em um rudimento de chip, chamado de porta lógica, que foi alimentado por uma voltagem equivalente à de uma bateria de relógio.

Como a grande maioria dos plásticos não conduz eletricidade, os pesquisadores vinham fazendo suas experiências com componentes eletrônicos plásticos – que têm a grande vantagem de serem flexíveis – valendo-se dos efeitos da mecânica quântica. O problema é que isso exige a manipulação individual de moléculas de plástico a temperaturas criogênicas, o que torna os experimentos difíceis de serem repetidos.

Características principais:

Resistência muito baixa em ambos os sentidos, dentro de uma certa faixa de tensão polarização.

Dentro de uma segunda faixa de tensão de polarização ele exibe uma tensão negativa.

Na terceira faixa de tensão de polarização ele funciona como um diodo convencional.

fig.3 características do diodo túnel

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