Ânodo

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Diagrama de um ânodo de zinco numa célula galvânica. Os eletrões movem-se para o exterior da célula, e a corrente convencional move-se no sentido oposto.

Um ânodo (chamado também de anódio[1] ou anodo) é um elétrodo através do qual a carga elétrica positiva flui para o interior de um dispositivo elétrico polarizado.[2] A corrente convencional descreve o sentido do movimento das cargas positivas (que não têm existência real: existem apenas por convenção), que tem o sentido inverso ao da corrente real, que corresponde ao movimento dos eletrões (cargas negativas, reais).[3] . Por isso, em resumo, ânodo é o pólo por onde entra a corrente convencional e por onde saem os eletrões. Etimologicamente, a palavra deriva do grego anodos ("subida"), referindo-se à partida "ascendente" dos electrões[4] . O elétrodo em que a corrente (convencional) flui de forma inversa, ou seja, para o exterior do dispositivo, chama-se cátodo.

A polaridade do ânodo em relação ao cátodo pode ser positiva ou negativa, dependendo da forma como o dispositivo funciona. De facto, como os iões negativos são chamados de aniões, há a tendência para se associar a palavra "ânodo" ao pólo negativo (ou ao positivo, se pensarmos que este atrai os iões negatvos), contudo a polaridade do ânodo depende da forma como se está a interpretar a corrente elétrica na célula electroquímica onde esta tem origem, e que pode ser galvânica ou electrolítica. Assim, o ânodo é positivo num dispositivo que consome energia e é negativo num dispositivo que fornece energia:

  • Numa bateria que esteja a descarregar ou numa célula galvânica, o ânodo é o terminal negativo porque é onde a corrente convencional flui para dentro do dispositivo (isto é, a bateria). Esta corrente em direção ao interior é suportada externamente pela saída de eletrões: o movimento de cargas negativas num sentido corresponde ao fluxo da corrente positiva em sentido contrário.[4]
  • Numa bateria que esteja a recarregar, ou numa célula eletrolítica, o ânodo é o terminal positivo, que recebe corrente (convencional) de um gerador externo. A corrente numa bateria a recarregar tem sentido oposto ao da corrente durante a descarga, ou seja, por outras palavras, o elétrodo que era o cátodo durante a descarga da bateria passa a ser o ânodo durante a recarga.[4] [5]
  • Num díodo, o ânodo é o terminal positivo na base do triângulo que forma a seta no diagrama esquemático que o simboliza, por onde a corrente flui para o dispositivo. A nomenclatura usada para os díodos baseia-se sempre na direção da corrente direta (ou, seja, a da seta, por onde a corrente flui mais facilmente), mesmo em tipos como os díodos de Zener ou as células fotovoltaicas onde a corrente que interessa é a corrente reversa.
  • Em tubos de vácuo (incluindo o tubo de raios catódicos), ânodo é o terminal positivo, com deficiência de eletrões, isto é, por onde os eletrões abandonam o dispositivo[6] .

Ânodos em díodos semicondutores[editar | editar código-fonte]

O ânodo de um diodo semicondutor de junção corresponde ao cristal P - de "positivo" - formado pela dopagem do díodo que consiste na introdução de elementos trivalentes dentro de cristais tetravalentes, obtendo-se átomos com sete elétrons na camada de valência, isto é, que necessitam de mais um elétron para a neutralização[7] . Quando uma fonte de alimentação é conectada ao diodo pela polarização direta, que é feita conectando o terminal negativo da fonte de alimentação no cátodo do díodo e o terminal positivo da fonte no ânodo do díodo, os eletrões (cargas negativas) irão em direção ao terminal positivo sendo repelidos pelo negativo[8] .

Numa temperatura acima do zero absoluto (-273°C) os átomos saem das suas órbitas de valência, tornando-se eletrões livres, ao mesmo tempo que deixam uma lacuna na órbita de valência de onde saiu, por uma fração de segundos. Esse tempo de duração de eletrões livres e de lacunas é chamado de tempo de vida[9] [10] .

No ânodo, os eletrões livres movem-se aleatoriamente, e alguns deles podem passar para o cátodo. No cátodo há mais eletrões do que lacunas, pelo que se consideram como portadores majoritários os eletrões livres e como portadores minoritários as lacunas. No ânodo, onde há mais lacunas do que eletrões livres, tem-se como portadores majoritários as lacunas e como portadores minoritários os eletrões livres. Quando um eletrão livre do cátodo passa para o ânodo, ele deixa um átomo tetravalente no cátodo. Esse átomo tetravalente com menos um eletrão funciona como um ião positivo ou catião porque perdeu o eletrão que foi para o ânodo. Quando o eletrão entra na área do ânodo, combina-se rapidamente com uma lacuna de um átomo trivalente, que, ao ter mais um eletrão na sua órbita de valência, passa a tetravalente, funcionando como um ião negativo ou anião. Esse processo de migração de eletrões livres para o ânodo ocorre até que camada de depleção deixe de o permitir. A camada de depleção é a área onde estes iões ficam, junto à superfície de junção do cristal P com o cristal N, formando uma região sem eletrões livres e sem lacunas, funcionando como uma barreira que impede a continuação da difusão dos eletrões livres[11] .

Referências

  1. Anódio - Dicionário Online de Português. Visitado em 2014-12-28.
  2. http://www.av8n.com/physics/anode-cathode.htm#sec-def
  3. Corrente convencional e Eletrônica. Visitado em 2014-12-27.
  4. a b c Ânodo - WikiCiências. Visitado em 2014-12-27.
  5. Electrolytic Cells. Visitado em 2014-12-28.
  6. "Anode". Oxford Dictionary of Science. (2010). Ed. Oxford University Press. John Daintith, Elizabeth A. Martin. 45. ISBN 9780199561469 Consultado em 28-12-2014. 
  7. Dopagem Eletrônica - Semicondutores - InfoEscola. Visitado em 2014-12-28.
  8. [1]. Visitado em 2014-12-28.
  9. [2]. Visitado em 2014-12-28.
  10. [3]. Visitado em 2014-12-28.
  11. Da União de Um Cristal do Tipo P e de Um cristal do Tipo N: Junção PN. Visitado em 2014-12-28.