Diodos especiais

Veremos, nesta seção, alguns diodos com características especiais que os tornam muito úteis em circuitos eletrônicos.

Zener

Um diodo Zener possui a mesma construção de um diodo tradicional: uma junção do semicondutor tipo N com um semicondutor tipo P. Entretanto, o processo de dopagem é feito de modo a aperfeiçoar o seu uso, quando polarizado inversamente! Isso mesmo! Como vimos, o diodo, quando polarizado diretamente, atua como uma chave fechada, um curto circuito. Quando polarizado inversamente, ele atua como uma chave aberta. Entretanto, num diodo convencional, esse comportamento de chave aberta vai funcionar somente até certo momento.

Se aumentarmos a tensão cada vez mais entre os terminais de um diodo polarizado negativamente, chegaremos a um momento em que aquela tensão vai ser grande o suficiente para romper a barreira de potencial gerada na junção dos dois tipos de semicondutores. Em um diodo convencional, surgirá uma corrente no sentido reverso que vai danificar o diodo. Essa tensão mínima necessária para iniciar esse processo é denominada tensão de ruptura.

Um diodo Zener é fabricado para sustentar essa corrente reversa sem se danificar. Veja a seguir, na figura 11.

No canto esquerdo, da figura 11, temos a simbologia do diodo Zener. No canto direito, podemos observar a curva característica do diodo Zener. Ela é muito parecida com a curva característica de um diodo tradicional, exceto pela subida da corrente quando atingimos a tensão de ruptura, que no diodo Zener é comumente chamada de tensão Zener (V_Z, no gráfico acima). Ao atingir esse valor de tensão negativa, o diodo Zener passa a conduzir corrente elétrica, mesmo polarizado reversamente. Essa característica permite que os diodos Zener sejam empregados na confecção de circuitos reguladores de tensão.

Os circuitos reguladores de tensão são circuitos capazes de manter a tensão de saída (V_Z) constante, ou seja, estável, mesmo havendo variações na corrente de entrada ou na tensão de entrada (V_E). Veja o circuito da figura 12. Veremos mais detalhadamente na próxima seção como esse circuito, implementado com diodo Zener, funciona.

Para concluirmos, vamos detalhar algumas das características do diodo zener, ilustradas na figura 11.

• V_Z é a tensão de ruptura (tensão zener) fornecida pelo fabricante;
• V_Y é a tensão de condução de valor 0,7V;
• I_ZM é a corrente máxima do zener (dada pelo fabricante);
• I_Zm é a corrente mínima do zener. Se o fabricante não fornecer, é comum adotá-la como sendo 10% da corrente máxima;
• P_ZM é a potência máxima do diodo (P_ZM = V_Z*I_ZM).

Considere o circuito da figura 13. A tensão de entrada V_E polariza o diodo Zener negativamente, produzindo uma tensão V_Z de saída. Se ligássemos ali, em paralelo, uma carga qualquer, estaríamos alimentando essa carga com a tensão Zener do diodo.

Assim, o diodo Zener, quando polarizado negativamente, atua como uma fonte de tensão cujo valor é o valor da tensão Zener. Veja, na figura 14, o esquema abaixo:

Fabricam-se diodos Zener com tensões Vz que variam de 2 até 200V.