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 de portadores de carga positivos (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 negativos), 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». Consultado em 28 de dezembro de 2014 
  2. http://www.av8n.com/physics/anode-cathode.htm#sec-def
  3. «Corrente convencional e Eletrônica». Consultado em 27 de dezembro de 2014 
  4. a b c «Ânodo - WikiCiências». Consultado em 27 de dezembro de 2014 
  5. «Electrolytic Cells». Consultado em 28 de dezembro de 2014 
  6. Oxford University Press, ed. (2010). «Anode». Oxford Dictionary of Science. John Daintith, Elizabeth A. Martin. 45 páginas. ISBN 9780199561469. Consultado em 28 de dezembro de 2014 
  7. «Dopagem Eletrônica - Semicondutores - InfoEscola». Consultado em 28 de dezembro de 2014 
  8. (PDF) http://www.foz.unioeste.br/~lamat/downcompendio/compendiov6.pdf. Consultado em 28 de dezembro de 2014  Em falta ou vazio |título= (ajuda)
  9. (PDF) http://aquarius.ime.eb.br/~aecc/FundEngEle/Semicondutores.pdf. Consultado em 28 de dezembro de 2014  Em falta ou vazio |título= (ajuda)
  10. (PDF) http://www.dsce.fee.unicamp.br/~antenor/pdffiles/eltpot/cap1.pdf. Consultado em 28 de dezembro de 2014  Em falta ou vazio |título= (ajuda)
  11. «Da União de Um Cristal do Tipo P e de Um cristal do Tipo N: Junção PN». Consultado em 28 de dezembro de 2014