Diodo detector

A principal função de um diodo detector é extrair o sinal de baixa frequência de um sinal de alta frequência. Eles são construídos com uma estrutura de contato pontual, o que significa que possuem uma pequena capacitância de junção e podem operar em altas frequências. Tipicamente, são feitos de germânio. Em princípio, o processo de extrair o sinal modulador do sinal de entrada é chamado de detecção. Com uma corrente de retificação de 100 mA como limite, aqueles com uma corrente de saída inferior a 100 mA são denominados diodos detectores. Diodos de germânio do tipo contato pontual podem operar em frequências de até 400 MHz, com baixa queda de tensão direta, pequena capacitância de junção, alta eficiência de detecção e boas características de frequência, como o tipo 2AP. Além da detecção, esses diodos também podem ser usados ​​em circuitos para limitação, recorte, modulação, mistura, chaveamento e outras funções. Existem também combinações especiais de dois diodos com características consistentes para detecção de FM.

Diodo retificador

Em princípio, o processo de obtenção de uma saída de corrente contínua (CC) a partir de uma entrada de corrente alternada (CA) é chamado de retificação. Com uma corrente de retificação de 100 mA como limite, aqueles com uma corrente de saída superior a 100 mA são denominados diodos retificadores. Eles possuem uma estrutura planar, resultando em uma capacitância de junção maior, e são geralmente utilizados abaixo de 3 kHz. A tensão reversa máxima varia de 25 volts a 3000 volts, dividida em 22 classes, de A a X. São classificados da seguinte forma: ① Diodos retificadores semicondutores de silício (tipo 2CZ), ② Retificadores de ponte de silício (tipo QL) e ③ Conjuntos de diodos de silício de alta tensão utilizados em televisores com frequência de operação próxima a 100 kHz (tipo 2CLG).

Diodo de recorte

Quando um diodo é polarizado diretamente e conduz, sua queda de tensão direta permanece essencialmente constante (0.7 V para diodos de silício e 0.3 V para diodos de germânio). Essa característica é utilizada em circuitos como um elemento de recorte para limitar a amplitude do sinal dentro de uma determinada faixa. A maioria dos diodos pode ser usada para recorte. Existem também diodos de recorte especializados, como aqueles para proteção de instrumentos e diodos Zener de alta frequência. Para aumentar a capacidade de limitar picos de amplitude acentuados, diodos de silício são comumente usados. Componentes também estão disponíveis, consistindo em vários diodos retificadores conectados em série para formar uma única unidade baseada na tensão de recorte necessária.

Diodo modulador

Normalmente, isso se refere a diodos usados ​​especificamente para modulação em anel, que são combinações de quatro diodos com características diretas consistentes. Embora outros diodos varactores também tenham aplicações de modulação, eles geralmente são usados ​​diretamente para modulação de frequência.

Diodo de mistura

Ao utilizar métodos de mistura de diodos, na faixa de frequência de 500 Hz a 10,000 Hz, diodos Schottky e de contato pontual são comumente usados.

Diodo amplificador

A amplificação por meio de diodos geralmente envolve dispositivos de resistência negativa, como diodos túnel e diodos de efeito de volume, bem como amplificação paramétrica usando diodos varactor. Portanto, diodos amplificadores geralmente se referem a diodos túnel, diodos de efeito de volume e diodos varactor.

Diodo de comutação

Um diodo apresenta uma resistência muito baixa quando polarizado diretamente e está em estado condutor, semelhante a uma chave fechada; quando polarizado reversamente, apresenta uma resistência muito alta e está em estado de corte, semelhante a uma chave aberta. As características de comutação dos diodos podem ser utilizadas para formar diversos circuitos lógicos. Existem diodos de comutação usados ​​para operações lógicas com correntes baixas (em torno de 10 mA) e outros usados ​​para excitação do núcleo com correntes na ordem de centenas de miliamperes. Diodos de comutação para correntes baixas são tipicamente diodos de contato pontual e diodos de chave, enquanto diodos de difusão de silício, diodos mesa e diodos planares também estão disponíveis para uso em ambientes de alta temperatura. A principal vantagem dos diodos de comutação é a sua alta velocidade de comutação. Os diodos Schottky possuem tempos de comutação particularmente curtos e são diodos de comutação ideais. Os diodos de contato pontual do tipo 2AK são usados ​​para circuitos de comutação de velocidade média, enquanto os diodos planares do tipo 2CK são usados ​​para circuitos de comutação de alta velocidade. Eles também são usados ​​em circuitos de comutação, limitação, fixação ou detecção. Os diodos de comutação de alta corrente de silício Schottky (SBD) apresentam baixa queda de tensão direta, alta velocidade e alta eficiência.

Diodo Varactor

Os diodos varactor são diodos de baixa potência usados ​​para controle automático de frequência (AFC) e sintonia. Também são conhecidos por vários nomes entre os fabricantes japoneses. Ao aplicar uma tensão reversa, a capacitância da junção do diodo se altera. Portanto, são usados ​​em aplicações como controle automático de frequência, oscilação por varredura, modulação de frequência e sintonia. Normalmente, são fabricados em silício por meio de um processo de difusão, mas outros tipos especiais, como difusão de liga, junção epitaxial e diodos de dupla difusão, também são usados, pois esses diodos apresentam uma variação particularmente grande na capacitância com a tensão. A capacitância da junção varia com a tensão reversa VR, substituindo os capacitores variáveis ​​e sendo usada em circuitos de sintonia, circuitos osciladores e PLLs (Phase-Locked Loops). São comumente usados ​​em cabeçotes de alta frequência de televisores para conversão de canal e circuitos de sintonia e são, em sua maioria, fabricados em silício.

Diodo multiplicador de frequência

Para multiplicação de frequência usando diodos, existem dois tipos: multiplicação de frequência usando diodos varactor e multiplicação de frequência usando diodos de recuperação abrupta (ou por etapas). Os diodos varactor usados ​​para multiplicação de frequência são chamados de diodos de reatância variável. Embora o princípio de funcionamento dos diodos de reatância variável seja o mesmo dos diodos varactor usados ​​para controle automático de frequência, a construção dos diodos de reatância permite lidar com potências mais elevadas. Os diodos de recuperação abrupta, também conhecidos como diodos de recuperação por etapas, possuem um tempo de recuperação reversa (trr) curto ao passar da condução para o corte. Portanto, sua principal vantagem é o tempo de transição significativamente curto ao passar rapidamente para o estado de corte. Se uma onda senoidal for aplicada a um diodo de recuperação abrupta, devido ao curto tempo de transição (tt), a forma de onda de saída é abruptamente truncada, resultando na geração de muitos harmônicos de alta frequência.

Diodo Zener

Este tipo de diodo é fabricado utilizando a característica de ruptura reversa de um diodo, mantendo uma tensão quase constante entre seus terminais para estabilizar a tensão em um circuito. É um produto que substitui os diodos eletrônicos estabilizadores de tensão. Trata-se de um diodo com uma curva característica de ruptura reversa acentuada. É utilizado como tensão de controle e tensão de referência. A tensão de operação do diodo (também conhecida como tensão Zener) varia de cerca de 3 V a 150 V, com muitas classes divididas em incrementos de 10%. Em termos de potência, os produtos disponíveis variam de 200 mW a mais de 100 W. Operando no estado de ruptura reversa, são feitos de silício, com uma resistência dinâmica RZ muito pequena, tipicamente do tipo 2CW, 2CW56, etc.; dois diodos complementares conectados em série reversa para reduzir o coeficiente de temperatura são do tipo 2DW.

O coeficiente de temperatura α de um diodo Zener: α representa a variação na tensão de estabilização por cada variação de temperatura de 1°C. Diodos com tensão de estabilização inferior a 4 V apresentam um coeficiente de temperatura negativo (devido à ruptura Zener), o que significa que a tensão de estabilização diminui com o aumento da temperatura (a temperatura faz com que os elétrons de valência se movam para níveis de energia mais altos); diodos com tensão de estabilização superior a 7 V apresentam um coeficiente de temperatura positivo (devido à ruptura por avalanche), o que significa que a tensão de estabilização aumenta com o aumento da temperatura (a temperatura aumenta a amplitude da vibração atômica, dificultando o movimento dos portadores de carga); diodos com tensão de estabilização entre 4 e 7 V apresentam um coeficiente de temperatura muito pequeno, próximo de zero (ocorrem rupturas tanto por Zener quanto por avalanche).

Diodo PIN

Este é um diodo de cristal construído com um semicondutor intrínseco (ou um semicondutor com baixa concentração de impurezas) intercalado entre as regiões P e N. O "I" em PIN significa "intrínseco". Quando operando em frequências acima de 100 MHz, devido ao efeito de armazenamento de portadores minoritários e ao efeito do tempo de trânsito na camada "intrínseca", o diodo perde sua ação retificadora e se torna um elemento de impedância, com seu valor de impedância variando com a tensão de polarização. Em polarização zero ou polarização reversa, a impedância da região "intrínseca" é muito alta; em polarização direta, devido à injeção de portadores na região "intrínseca", esta apresenta um estado de baixa impedância. Portanto, um diodo PIN pode ser usado como um elemento de impedância variável. É comumente utilizado em comutação de alta frequência (comutação de micro-ondas), deslocamento de fase, modulação, limitação e outros circuitos.

Diodo Avalanche

Este é um transistor capaz de gerar oscilações de alta frequência sob a influência de uma tensão aplicada. O princípio de funcionamento para gerar oscilações de alta frequência é o seguinte: utiliza-se a ruptura por avalanche para injetar portadores no cristal. Como o tempo de trânsito dos portadores através do substrato é finito, a corrente fica atrasada em relação à tensão, resultando em um tempo de atraso. Se o tempo de trânsito for controlado adequadamente, as oscilações de alta frequência podem ser geradas.

Diodo Túnel

O diodo túnel é um diodo de cristal cuja principal componente de corrente é a corrente de tunelamento. Seus materiais base são arseneto de gálio e germânio. As regiões tipo P e tipo N são altamente dopadas (ou seja, com altas concentrações de impurezas). A corrente de tunelamento é gerada pelos efeitos quânticos desses semicondutores degenerados. A ocorrência do efeito túnel requer as seguintes três condições: ① O nível de Fermi está localizado dentro da banda de condução e da banda de valência; ② A camada de carga espacial deve ser muito estreita (menor que 0.01 micrômetros); deve haver possibilidade de sobreposição entre os níveis de energia dos buracos na região tipo P e dos elétrons na região tipo N do semicondutor degenerado. O diodo túnel é um dispositivo ativo de dois terminais. Seu principal parâmetro é a relação entre a corrente de pico e a corrente de vale (IP/PV), onde o subscrito "P" representa "pico" e o subscrito "V" representa "vale". O diodo túnel pode ser usado em amplificadores de baixo ruído e alta frequência e osciladores de alta frequência (com frequências de operação que chegam à faixa de ondas milimétricas), além de também poder ser usado em circuitos de comutação de alta velocidade.

Diodo de recuperação de etapa

Este também é um diodo com junção PN. Sua característica estrutural é uma distribuição acentuada de impurezas no limite da junção PN, formando um "campo elétrico autossustentável". Como a junção PN conduz com portadores minoritários sob polarização direta e apresenta um efeito de armazenamento de carga próximo à junção PN, a corrente reversa requer um "tempo de armazenamento" para cair até seu valor mínimo (o valor da corrente de saturação reversa). O "campo elétrico autossustentável" do diodo de recuperação escalonada reduz o tempo de armazenamento, permitindo que a corrente reversa seja interrompida rapidamente e produza componentes harmônicos ricos. Esses componentes harmônicos podem ser usados ​​para projetar circuitos geradores de espectro em pente. O diodo de recuperação escalonada é usado em circuitos de pulsos e harmônicos de ordem superior.

Diodo de barreira Schottky

Este é um diodo com uma "junção metal-semicondutor" que exibe características Schottky. Possui uma baixa queda de tensão direta. A camada metálica pode ser feita de materiais como ouro, molibdênio, níquel e titânio. O material semicondutor é tipicamente silício ou arseneto de gálio, geralmente na forma de semicondutores do tipo N. Este dispositivo conduz com portadores majoritários, portanto sua corrente de saturação reversa é muito maior do que a de uma junção PN, que conduz com portadores minoritários. Como o efeito de armazenamento de portadores minoritários em diodos Schottky é mínimo, sua resposta em frequência é limitada apenas pela constante de tempo RC, tornando-o um dispositivo ideal para aplicações de alta frequência e comutação rápida. Sua frequência de operação pode atingir até 100 GHz. Além disso, diodos Schottky MIS (metal-isolante-semicondutor) podem ser usados ​​para fabricar células solares ou diodos emissores de luz. Ele também pode funcionar como um diodo de roda livre, proporcionando a função de roda livre em cargas indutivas, como indutores em fontes de alimentação chaveadas e relés.

Diodo de amortecimento

Diodos de amortecimento são comumente usados ​​em circuitos de alta tensão de frequência. Eles possuem alta tensão reversa de operação e corrente de pico, com baixa queda de tensão direta. Esses diodos retificadores de alta frequência e alta tensão são usados ​​para amortecimento e amplificação de tensão no circuito de varredura horizontal de televisores. Diodos de amortecimento comuns incluem 2CN1, 2CN2 e BSBS44.

Diodo de supressão de tensão transiente

O diodo TVP oferece proteção rápida contra sobretensão em circuitos. Está disponível nos tipos bipolar e unipolar, classificados por potência de pico (500 W - 5000 W) e tensão (8.2 V - 200 V).

Diodo de base dupla (transistor monocristalino)

Este é um dispositivo de resistência negativa de três terminais com duas bases e um emissor. É utilizado em circuitos osciladores de relaxação e circuitos de leitura de tensão temporizada. Possui as vantagens de fácil ajuste de frequência e boa estabilidade térmica.

Diodo emissor de luz (LED)

Fabricados com fosfeto de gálio e fosfeto de arseneto de gálio, esses LEDs são pequenos e emitem luz quando polarizados diretamente. Operam com baixa tensão e corrente, com emissão de luz uniforme, longa vida útil e capacidade de emitir luz monocromática vermelha, amarela, verde e azul. Com os avanços tecnológicos, LEDs brancos de alto brilho foram desenvolvidos, dando origem à indústria emergente de iluminação LED. Eles também são usados ​​em displays para VCDs, DVDs, calculadoras e outros dispositivos.

Diodo de comutação de potência de silício

O diodo de comutação de potência de silício possui capacidade de condução e corte em alta velocidade. É utilizado principalmente em circuitos de comutação de alta potência ou estabilização de tensão, conversores CC, controle de velocidade de motores de alta velocidade e como retificador de alta frequência e limitador de sobretensão em circuitos de acionamento. Apresenta vantagens como recuperação suave e alta capacidade de sobrecarga, sendo amplamente utilizado em fontes de alimentação de computadores, fontes de alimentação de radares e aplicações de controle de velocidade de motores de passo.