Baixe Problemas de Elétronica I (A) - Díodos de Junção e outras Notas de estudo em PDF para Engenharia Civil, somente na Docsity!
Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto
Licenciatura em Engenharia Electrotécnica e de Computadores CADERNO DE PROBLEMAS
3º ano
Electrónica I (A) DÍODOS DE JUNÇÃO
1. Considere o seguinte circuito limitador.
v (^) i v (^) o
D 1 D (^2)
10 V
10 k
10 k
P
a) Considerando os díodos ideais e a resistência do potenciómetro nula, trace a característica vo = f ( vi ) indicando nela o estado de condução dos díodos. b) Mostre que é possível obter uma característica igual à anterior mesmo que os díodos apresentem uma tensão de condução directa igual a 0, V. c) Diga o que entende por região de depleção duma junção pn e qual a dependência da sua dimensão com as concentrações e a tensão aplicada.
2. Considere o seguinte circuito, cujos díodos apresentam uma queda de tensão de 0,7 V em condução.
a) Trace a característica vo = f ( vi ), indicando o estado de condução dos díodos. ( Sugestão: comece por determinar vx = f ( vi ),.)
v (^) i
v (^) o
D 1 D (^2)
R
R 2R
R
R v (^) x
b) Diga, justificando, quais as alterações na característica de transferência se o díodo D 1 for substituído por um díodo de Zener de 3 V (com 0,7 V em condução directa). c) Descreva, sucintamente, os dois fenómenos de rotura que podem ocorrer num díodo de Zener e dê uma ideia do efeito da temperatura sobre cada um desses fenómenos.
3. Considere o circuito da fig. 1. Admita que v = 9 sen (100π t ) volt, que a tensão de condução do díodo é 0,7 V e que RL = 10 kΩ.
C R (^) L
v
v (^) D 2
D 1^ P^ v (^) O
1 k Ω
i
v
VZ = 6 V
r (^) z = 20 Ω
fig. 1 fig. 2 fig. 3
A P
a) Calcule o valor mínimo de C que assegura que a ondulação residual ( ripple ), na saída, não excede 300 mV. b) Desenhe as formas de onda da tensão no terminal A e no terminal P. Desenhe também a forma aproximada da corrente de carga e de descarga do condensador. Justifique. c) Se, à saída do circuito da fig. 1 ligar uma resistência e um zener (fig. 2), supondo que a ondulação residual no ponto P se mantém em 300 mV e que o zener tem a característica representada na fig. 3, desenhe a forma de onda de vO , indicando o seu valor médio e eventuais variações.
4. Considere o circuito da fig. 1, onde o transformador é alimentado a uma tensão eficaz de 220 V, 50 Hz e apresenta uma relação de transformação de 20:1. Suponha ainda que a tensão de condução do díodo é 0,7 V e que C = 100 μF e RL = 10 kΩ.
fig. 1 fig. 2
C R (^) L
A B
220 V 50 Hz
20 : 1
220 V 50 Hz
C R (^) L
20 : 1
a) Desenhe as formas de onda da tensão nos pontos A e B do circuito, indicando, no desenho, as tensões e os tempos relevantes. b) Calcule, de modo aproximado, o pico de corrente e a máxima tensão inversa que o díodo deve suportar c) Considere agora os dois circuitos das figs. 1 e 2, que utilizam o mesmo transformador, e explique, detalhadamente, as diferenças de comportamento entre um e outro.
5. Considere o circuito regulador representado.
a) Admita que se pretende uma tensão de saída ( vO ) constante de 4,7 V e que a corrente máxima pedida pela carga ( iL ) é 100 mA. Sabendo que dispõe de dois tipos de zeners, ambos com IZK = 10 mA, mas com potências máximas de dissipação iguais a 400 mW e 1 W, respectivamente, dimensione o valor máximo da resistência R e indique qual o díodo a utilizar, justificando. b) Suponha agora que o zener utilizado tem IZK = 10 mA, rZ = 10 Ω e VZ = 4,7 V para IZ = 50 mA. Considerando que utiliza uma resistência R de 33 Ω, determine a variação da tensão na carga quando iL varia entre 0 e o valor máximo para o qual o zener ainda garante regulação.
R
R (^) L
v = 9 V^ i^ L I
i (^) i D
v (^) O
c) Um díodo polarizado inversamente funciona aproximadamente como um condensador de capacidade controlada pela tensão. Explique porquê.
6. Considere o seguinte circuito em que o díodo apresenta V γ = 0,7 V, Rf = 10 Ω, VZ0 = 3,5 V, RZ = 30 Ω e IZK = 1 mA.
a) Considerando RL = ∞, preencha a seguinte tabela determinando o valor de VL para as diferentes situações. Justifique.
b) Para a última situação ( V 1 = 5 V e V 2 = 0 V) determine o valor mínimo de RL por forma que o zener faça regulação ( IZ > IZK ). Qual o valor da tensão VL?
V 2
D
V 1
VL
R (^) L
(^420) Ω
v
i R (^) f
R (^) Z
VZ
I V^ γ ZK
V 1 0 V 0 V 5 V 5 V
V 2 5 V 0 V 5 V 0 V
VL
c) A condução na região de rotura pode ser explicada pelo efeito de Zener ou pelo efeito de avalanche. Diga em que consiste este último e qual a sua dependência com a temperatura.
