Fundamentos do Diodo, Slides de Engenharia Elétrica

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Curso de Engenharia Elétrica

Bruno da Silva Nora, MSc. Eng. ([email protected])

Dispositivos Eletrônicos

Turma: 2017/

Diodos E LEDS

Curvas Características e Circuitos Equivalentes

do Diodo

Conteúdo

• Visão do Calendário e Assunto de Aula
• Objetivo da Aula
• Conteúdo Pragmático da Aula
• Diodo
• Diodo Emissor de Luz - LED

Objetivo da Aula

• O objetivo inicial é desenvolver conhecimento

suficiente do funcionamento do diodo em várias

configurações, utilizando modelos apropriados a

cada tipo de aplicação.

Conteúdo Pragmático

• Diodo

 Curvas Características do Diodo;

Análise por Reta de Carga Aplicada a Diodos;

 Circuitos Equivalentes e Aproximações para o Diodo;

 Comparação Entre Diodo de Silício e Diodo de Germânio;

 Informações das Folhas de Dados do Diodo;

 Tipos de Encapsulamentos;

• LED – Diodo Emissor de Luz;

 Algumas Histórias e Características Básicas; 4

Símbolo do Diodo

 ânion: átomo que recebe elétrons e fica carregado negativamente;

 cátion: átomo que perde elétrons e adquire carga positiva.

N

Diodos

P N

Ânodo (A) Cátodo (K)

id

Propriedades - Símbolo e características V-I

-I (  A) Corrente reversa

+ID(A) Corrente Direta

-V +V Tensão reversa Tensão Direta

Região Polarização Direta

Região Polarização Reversa 0,7V Silício 0,3V Germânio

“Joelho”

Tensão reversa de ruptura

Silício - 20 mA Germânio - 50 mA Zener Breakdown ou região de avalanche

vd

Diodo – Análise por Reta de Carga

+ID

VD

Região Polarização Direta

E/R

E

Q

Determinação do ponto de operação do diodo

0 VdQ

IdQ

Diodo – Exercício de Fixação

Para a configuração série do diodo da figura abaixo e empregando as características do diodo também da figura abaixo , determine: a) O ponto de corte e saturação do diodo (ID=0 e VD=0); b) Traçar a curva de diodo, junto com a reta de carga; Obter VDQ e IDQ

 É trabalhoso fazer os gráficos e as proporções da reta de carga e da curva do diodo. Melhor é fazer as aproximações, quanto mais incrementada a aproximação, maior precisão se obterá.

 O ponto “Q” é obtido graficamente e é realmente necessário apenas quando a tensão aplicada é muito próxima da tensão da barreira de potencial do diodo. O exemplo abaixo, que continua no próximo slide, mostra como o ponto “Q” é determinado através da curva do diodo e da Reta de carga.

_

IDQ

R = 1000 

VDQ E=6V^ +

ID = E - VD

R

 Usando valores de VD de 0 volts e 1,4 volts, obtemos os valores de ID de 6 mA e 4,6 mA, respectivamente. Em seguida, vamos desenhar a reta que liga estes dois pontos no gráfico com a curva do diodo. Esta linha reta é a Reta de Carga.

Diodo – Análise por Reta de Carga

 Diodo de junção: Diodo Real – Ponto “ Q ” (Quiescente) ID(mA)

VD (volts)

2

4

6

8

10

12

0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 1.

0.

Ponto “Q” : A intersecção da Reta de

carga e a curva do diodo.

 A curva em azul escuro é de um díodo de silício. O ponto “Q”, neste exemplo, está localizado a 0,7 V e 5,3 mA.

VDQ

Diodo – Análise por Reta de Carga

IDQ

Exercícios Diodos – 1ª Aproximação

• Calcule a tensão e a corrente na carga (RL) considerando um diodo

ideal em (a) e (b).

RL

Diodo

2ª Aproximação: Curva Característica/ Circuito Equivalente

ID

VD

Vd

Curva característica 2ª Aproximação

VD

_

0,7V

Vd

ID

Diodo 2ª Aproximação

0,7V

+^ Vd _

VD

Polarização Reversa

Perda de Condução: Pd_cond=Vd.Id(méd) Polarização Direta

A K

A K

• Calcule a tensão e a corrente na carga (RL) para a segunda aproximação do diodo.

Exercícios Diodos – 2ª Aproximação

RL

• Calcule a tensão e a corrente na carga (RL) para a segunda aproximação do diodo e a tensão sobre o diodo VD 2.

Exercícios Diodos – 2ª Aproximação

RL