Um diodo de junção PN pode atuar como uma chave explorando suas características de polarização direta e reversa. Na polarização direta, quando o diodo é conectado de forma que o terminal positivo da fonte de tensão seja aplicado ao material do tipo P e o terminal negativo ao material do tipo N, o diodo permite que a corrente flua facilmente (ele conduz). Isto é semelhante a fechar uma chave, pois a tensão aplicada através do diodo supera a barreira de potencial embutida, permitindo a passagem da corrente com resistência mínima. Esta condição de polarização direta efetivamente “liga” o diodo como uma chave condutora.
Por outro lado, na polarização reversa, quando o diodo é conectado com o terminal positivo da fonte de tensão ao material tipo N e o terminal negativo ao material tipo P, o diodo não conduz corrente (ele atua como uma chave aberta). . Isso ocorre porque a polarização reversa aumenta a largura da região de depleção dentro da junção PN, dificultando o fluxo da corrente. Como resultado, o diodo permanece não condutor, comportando-se como uma chave aberta.
Os diodos são componentes essenciais em circuitos retificadores, que convertem corrente alternada (CA) em corrente contínua (CC). Existem dois tipos principais de retificadores: retificadores de meia onda e retificadores de onda completa.
Um retificador de meia onda usa um diodo de junção PN para conduzir corrente apenas durante metade do ciclo CA. Durante o semiciclo positivo da tensão de entrada CA, o diodo é polarizado diretamente e conduz a corrente, permitindo que ela passe para o resistor de carga. Durante o semiciclo negativo, o diodo é polarizado reversamente e bloqueia o fluxo de corrente. Isso resulta em uma forma de onda de saída retificada em meia onda, o que significa que retém apenas os meios ciclos positivos da forma de onda CA de entrada.
Um retificador de onda completa, por outro lado, usa dois diodos (em uma configuração como um retificador de derivação central ou ponte) para retificar ambas as metades da forma de onda de entrada CA. Em uma ponte retificadora, por exemplo, quatro diodos formam uma configuração de ponte que permite que a corrente flua através do resistor de carga durante ambas as metades do ciclo CA, resultando em uma forma de onda que é totalmente retificada (todos os meios ciclos negativos e positivos são convertidos em positivo).
Um diodo ideal atua como uma chave de maneira que conduz corrente com queda de tensão direta zero e bloqueia completamente a corrente em polarização reversa sem qualquer vazamento. Em termos práticos, nenhum diodo é totalmente ideal, mas modelos de diodos ideais são usados na análise de circuitos para simplificar os cálculos e compreender o comportamento básico de comutação sem considerar quedas de tensão no diodo ou correntes de fuga reversas.
Em resumo, um diodo de junção PN atua como uma chave, utilizando sua capacidade de conduzir corrente na polarização direta (chave fechada) e bloquear a corrente na polarização reversa (chave aberta). Esta característica é crucial em circuitos retificadores onde diodos são usados para converter CA em CC retificando a forma de onda de entrada, seja parcialmente (retificação de meia onda) ou totalmente (retificação de onda completa), dependendo da configuração do circuito.