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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)