Curso Técnico em Eletroeletrônica Eletrônica Analógica II

Transcrição

1 Curso Técnico em Eletroeletrônica Eletrônica Analógica II Aula 01 Revisão: Diodos Prof. Dra. Giovana Tripoloni Tangerino 2016

2 DIODOS 2

3 DIODOS

4 DIODO SEMICONDUTOR O diodo é um dispositivo de dois terminais É criado pela simples junção de um material do tipo n com outro do tipo p Idealmente, o diodo: conduz somente em uma única direção O sentido definido da corrente convencional para a região de tensão positiva corresponde à ponta da seta no símbolo do diodo. comporta-se de maneira semelhante a uma chave mecânica controlando a corrente que flui entre seus dois terminais. Como chave fechada na região de polarização direta (região de condução). Como chave aberta na região de polarização reversa (região de não condução).

5 DIODO REAL: CURVA CARACTERÍSTICA Equação de Shockley: V I D = I s e D nv T 1

6 DIODO IDEAL x REAL DIODO IDEAL DIODO REAL SIMPLIFICADO DIODO REAL LINEAR Leva em consideração a inclinação devido à resistência interna r av Leva em consideração a inclinação devido à resistência interna r av

7 DIODOS ZENER Opera na região de polarização reversa na tensão Zener (V Z ) Variando o nível de dopagem de um diodo de silício, um fabricante pode produzir diodos Zener com tensões de ruptura de cerca de 2V a valores acima de 1000V. Na região direta: atua como um diodo comum Na região de ruptura: V Z : a tensão é quase constante sobre a maior parte da região de ruptura. I ZT : corrente de teste especificada em datasheet. I ZM : corrente máxima reversa. P ZM : portência máxima reversa. Aplicação mais comum: regulador de tensão Reguladores: circuitos que mantêm a tensão na carga quase constante, independentemente da alta variação na tensão de linha e na resistência de carga.

8 EXEMPLOS DIODOS 8

9 Exemplo 1 Para a configuração em série do diodo da figura (a), empregando a curva característica do diodo da figura (b), determine: a) V D Q e I DQ Lei das tensões de Kirchhoff: E V D V R = 0 E = V D + V R E = V D + I D R Para definir a reta de carga: Para V D = 0V I D = E R = 10 0,5k = 20mA Para I D = 0V V D = E = 10V A intersecção entre a reta de carga e a curva característica do diodo define o ponto Q: V D Q 0,78V e I DQ 18,5mA b) V R V R =I R R = I D QR = 18,5mA 0,5kΩ = 9,25V ou V R = E V D = 10V 0,78V = 9,22V c) R D em CC R D = V DQ I D Q = 0,78V 18,5mA = 42,16Ω Uma vez determinado o ponto Q de CC, o diodo pode ser substituído por sua resistência equivalente CC

10 Exemplo 2 Repita o exemplo 1 utilizando o modelo aproximado para o diodo semicondutor de silício a) V D Q e I DQ Lei das tensões de Kirchhoff: E V D V R = 0 E = V D + V R E = V D + I D R Para definir a reta de carga (continua sendo a mesma): Para V D = 0V I D = E R = 10 0,5k = 5mA Para I D = 0V V D = E = 10V A intersecção entre a reta de carga e a curva do modelo aproximado do diodo define o ponto Q: V D Q 0,7V e I DQ 18,5mA b) V R V R =I R R = I D QR = 18,5mA 0,5kΩ = 9,25V Ou V R = E V D = 10V 0,7V = 9,3V c) R D em CC R D = V DQ I D Q = 0,7V 18,5mA = 37,84Ω

11 Exemplo 3 Repita o exemplo 1 utilizando o modelo ideal para o diodo semicondutor de silício a) V D Q e I DQ Lei das tensões de Kirchhoff: E V D V R = 0 b) V R E = V D + V R E = V D + I D R Para definir a reta de carga (continua sendo a mesma): Para V D = 0V I D = E R = 10 0,5k = 5mA Para I D = 0V V D = E = 10V A intersecção entre a reta de carga e a curva do modelo aproximado do diodo define o ponto Q: V D Q 0V e I DQ 20mA V R =I R R = I D QR = 20mA 0,5kΩ = 10V Ou V R = E V D = 10V 0V = 10V c) R D em CC R D = V DQ I D Q = 0V 20A =0 A utilização do modelo ideal do diodo deve ser reservada para os casos em que a função de um diodo é mais importante do que níveis de tensão que diferem em décimos de volt e para situações em que as tensões aplicadas são consideravelmente maiores do que a tensão de limiar V K.

12 Exemplo 4 Para a configuração do diodo em série como o da figura, determine V D, V R e I D. a) V D Diodo polarizado diretamente: sentido da corrente estabelecido por E coincide com o sentido da seta do diodo. V D =0,7V. b) V R V R = E V D = 8V 0,7V = 7,3V c) I D I D = I R = V R R = 7,3V 2,2kΩ 3,32mA

13 Exemplo 5 Repita o exemplo 4 com o diodo invertido Diodo polarizado inversamente: sentido da corrente estabelecido por E não coincide com o sentido da seta do diodo. I D = 0A V R = I R R = I D R = 0 R = 0V V D = E V R = 8 0 = 8V Um circuito aberto pode ter qualquer valor de tensão através de seus terminais, mas a corrente é sempre 0A. Um curto-circuito tem um queda de tensão de 0V em seus terminais, mas a corrente é limitada apenas pelo circuito em questão.

14 Exemplo 6 Para a configuração do diodo em série da figura determine V D, V R e I D. I D = 0A V R = I R R = I D R = 0A 1,2kΩ = 0V V D = E V R = 0,5 0 = 0,5V

15 Exemplo 7 Determine V o e I D para o circuito em série da figura. V o = E V K 1 V K2 I D = I R = V R R = 9,5V 680Ω 13,97mA = 12V 0,7 1,8V = 9,5V

16 Exemplo 8 Determine I, V 1, V 2 e V 0, para a configuração CC em série da figura I = I D = E 1+E 2 V D 2,07mA R 1 +R 2 V 1 = IR 1 = 2,07mA V 2 = IR 2 = 2,07mA = 10V+5V 0,7V 4,7kΩ+2,2kΩ = 14,3V 6,9kΩ 4,7kΩ = 9,73V 2,2Ω = 9,73V V 0 = V 2 E 2 = 4,55V 5V = 0,45V O sinal de menos indica que V o tem uma polaridade oposta à mostrada na figura.

17 Exemplo 9 Determine V o, I 1, I D1 e I D2 para a configuração do diodo em paralelo. V o =0,7V A tensão sobre elementos em paralelo é sempre a mesma, ou seja, é a mesma sobre o diodo I 1 = E V D R = 10V 0,7V 0,33kΩ I D1 = I D2 = I 1 = 28,18mA 2 2 = 28,28mA = 14,09mA Esse exemplo indica uma das razões para que diodos sejam colocados em paralelo. Se a corrente nominal dos diodos fosse apenas 20mA, uma corrente de 28,18mA danificaria o dispositivo se fosse utilizado só um para o circuito. Colocando os dois em paralelo, limitamos a corrente a um valor seguro de 14,09mA com a mesma tensão nos terminais.

18 Exemplo 10 Determine as correntes I 1, I 2 e I D2 para o circuito da figura nós em paralelo I 1 = V K2 R 1 = 0,7V 3,3kΩ = 0,212mA Aplicando as leis das Tensões de Kirchhoff na malha indicada no sentido horário produz: V 2 + E V K1 V K2 = 0 V 2 = E V K1 V K2 = 20V 0,7V 0,7V = 18,6V I 2 = V 2 R 2 = 18,6V 5,6kΩ = 3,32mA Pela lei dos nós, no nó inferior a: I D2 + I 1 = I 2 I D2 = I 2 I 1 = 3,32mA 0,212mA = 3,11mA