Eletrônica Aula 02

CIN-UPPE

Polarização direta (foward)

Polarização direta (reverse)

ruptura (breakdown)

Diodo   A natureza de uma junção p-n é que a corrente elétrica será

conduzida em apenas uma direção (direção direta) no sentido da seta e não na direção contrária (reversa). Este é um dispositivo básico para o conceito de retificação na construção de fontes de alimentação DC (Direct Corrent)(Corrente Continua)(freqüência zero), etc.

  Curva de operação de um díodo

Tensão de joelho

anodo catodo

Diodo –Características gerais

  O diodo é um dispositivo não linear. Abaixo de um certa tensão direta de 0.7 V (silício), apenas uma pequena corrente passa pelo dispositivo.

  Diferentemente de um resistor a corrente no diodo aumenta bastante quando lhe aplicamos uma tensão direta superior a 0.7V. Isto ocorre devido a barreira de depleção dos diodos.

  A resistência direta de um diodo retificador é, uma vez vencida a barreira de potencial, proporcional a soma das resistências das regiões p e n. rB = rp + rn (resistência ôhmica do diodo)

Esta resistência alcança valores da ordem de 1 Ω.

Resistência no diodo   Resistência estática (CC)

Em um dado circuito a resistência é dada pela lei de Ohm: R = Vd/Id

Esta resistência ocorre quando aplicamos uma tensão dc ao circuito

_ +

id r

diodo V Vd

Pontos de operação: Polarização direta: a) Id = 2 mA; Vd = 0.5 V; Rd = 250 Ω b) Id = 20 mA; Vd = 0.7 V; Rd = 35 Ω Polarização reversa: c) Vd = – 10V, Id =10 µA; Rd = 10 M Ω

Polarização direta (foward)

Polarização direta (reverse)

ruptura (breakdown)

Id

Vd

20

2

Reta de carga

  Reta de carga é um recurso usado para calcular o valor exato da corrente e da tensão de operação do diodo em um dado circuito.

  Dado o circuito e as características elétricas do diodo, encontre seu ponto de operação.

_ +

id R = 1KΩ

diodo 10V Vd

Vd (V)

Id(mA)

a)  Id = 10V/ 1KΩ = 10 mA(ideal)

b)  VR = IR.R = 9.22V, ou melhor, VR = 10 – Vd = 10-0.78= 9.22V c) Id = (10-0.78)/1KΩ = 9.22 mA

0.78 10

10

V = Id.R+Vd

Reta de carga 9.22

Diodo – corrente e potência   A corrente direta em um diodo deve ser controlada a fim de se

evitar super aquecimento (dissipação de potência) do dispositivo e sua queima. Assim, sempre é aconselhável a colocação de um resistor em série para a limitação desta corrente.

_ +

i r

diodo V

i = (V-Vd)/r

P = i.Vd = i2.rd (potência dissipada no diodo) Vd

  Em diodos retificadores, em geral, o fabricante especifica esta característica em função da corrente máxima suportada pelo diodo. Exemplo:

  Diodo IN4001 fornece uma corrente máxima (Io) de 1A.

Diodos - Modelos

  Modelo Ideal – podemos idealizar um diodo perfeito, comparando o dispositivo retificador a uma chave mecânica. –  O diodo conduz com resistência zero quando o mesmo está

polarizado diretamente (chave fechada) –  O diodo não conduz,“com resistência infinita”, quando este está

polarizado inversamente (chave aberta)

Aberto V <0 Fechado V >0

V = 0,0 V

Resistência infinita

Diodos - modelos

  Na segunda aproximação consideramos um diodo como uma chave que precisa de uma tensão mínima (limiar) para seu funcionamento.

V = 0.7 V Aberto V <0,7 V Fechado V >0,7 V

Aberto V <0,0 V Fechado V >0,0 V

Diodo - modelos

  Numa terceira aproximação, o modelo considera também a resistência interna do diodo rB em série com uma bateria (DC).

  Este modelo é mais apropriado quando se trabalha com circuitos de alta precisão (resistores de precisão de valores bem baixos).

Aberto V <0 Fechado V >0

rB rB

V = 0,7 V (barreira de potencial)

=0,7V

Aberto V <0,7 Fechado V >0,7

Diodo - exemplo   Diodo retificador 1N4001

cátodo anodo

Obs: - Embora o diodo retificador 1N4001 suporte 1A como valor de operação (corrente média retificada 0oC - 75oC), devemos garantir, por questão de segurança e de vida útil do dispositivo, que a corrente direta em condições normais de uso seja da ordem de 0.5 A. - A tensão direta típica (VF) é de 1,1 V.

Diodo retificador 1N4001

(DC)