sábado, 11 de abril de 2015

ELETRÔNICA ANALÓGICA - Diodos

Polarização DIRETA de um DIODO (Junção PN)










CCE = Camada de Carga Espacial (=Região de Carga Espacial, = Barreira)
Eint = Campo elétrico interno
Eext = Campo elétrico externo

Entende-se como polarização direta de um diodo quando: colocamos o lado positivo da bateria no terminal P do diodo e o negativo no lado N, como ilustra a Figura-1

Na polarização direta de um diodo, temos que o campo elétrico da diferença de potencial (Eext) está em oposição ao campo interno (Eint); logo tem-se uma diminuição da Camada de Carga Espacial (=Barreira).  Com a diminuição da largura da Barreira, temos a diminuição da resistência da junção.  Por convenção: a corrente será de lacunas do lado P para o lado N

A junção polarizada diretamente apresenta uma resistência baixa da ordem de alguns OHMS.



Polarização REVERSA de um DIODO (Junção PN)













Entende-se como polarização reversa de um diodo quando: colocamos o lado positivo da bateria no terminal N do diodo e o negativo no lado P, como ilustra a Figura-2

A corrente i aumenta com a variação de largura da BARREIRA até o ponto em que é atingida a largura máxima e a partir desse ponto ela não aumenta mais.  A esse valor máximo de corrente é denominado de corrente de saturação reversa.

A junção polarizada reversamente apresenta uma resistência da ordem de MEGAOHMS, enquanto que a corrente de saturação fica entorno de alguns nanoampéres.



RETA DE CARGA DE UM DIODO
















Figura-03: Diodo com polarização direta.


Para traçar uma reta, necessitamos de:
a)     Dois pontos, ou
b)     Um ponto e sua inclinação


Do circuito da figura-03, podemos calcular o valor de IDmáx, que é o valor máximo de corrente que circula pelo circuito quando consideramos o diodo como um curto (diodo ideal, sem resistência).
Logo, IDmáx = V/R. Marcamos este ponto no eixo da corrente.        

Outro ponto é a tensão entre terminais do diodo quando  a corrente é nula, isto é, V, que é a tensão da bateria. Marcamos este ponto no eixo da tensão.

Unindo os dois pontos marcados temos a reta de carga.


A reta de carga intercepta a curva característica do diodo no seu ponto de operação (=PONTO QUIESCENTE) e por meio de duas perpendiculares, passando por este ponto em relação ID e VD, determinamos a tensão (VDQ) e a corrente (IDQ) de trabalho quiescente do diodo. 


Efeito da temperatura na característica direta de um diodo. 

Uma junção PN sofre influência da temperatura.
A temperatura máxima:
a) Silício – 150ºC
b) Germânio – 100ºC

Sabemos que para cada 1ºC de aumento na temperatura, a queda de tensão sobre o diodo diminui de 2,5mV.  Em outras palavras: a resistência interna do diodo diminui e a queda de tensão sobre o diodo diminui de 2,5mV/ºC.


Exemplo: Um diodo de silício apresenta, à temperatura de 25ºC, uma queda no sentido direto de 0,6V a uma corrente de 12mA.  Se a corrente se mantiver constante, qual será a tensão direta resultante na temperatura de 115ºC?














Resolução:

∆T = T2 – T1 = 115 – 25 = 90ºC

Aplicando a regra de três simples:   1ºC →  2,5 mV  ↔  90ºC → X

Logo:  X = 90 * 2,5 = 225 mV


Portanto, a queda de tensão resultante sobre o diodo é:
[Tensão resultante = tensão inicial – variação da tensão com a temperatura]

0,6V = 600mV

VDfinal  = 600 – 225 = 375 mV (=tensão resultante)





DIODO DE SILÍCIO - Curva Característica – Condução

Através da curva verifica-se que, enquanto a tensão sobre o diodo não ultrapassa um valor limite, que corresponde ao potencial da barreira VB, a corrente através do diodo permanece muito pequena. Essa condição é indicada para um tipo de diodo de silício, onde Id < 6 [mA] para Vd < 0,7 [V]. A partir do valor limite Vγ = 0,7 [V], a corrente através do diodo pode aumentar substancialmente sem que isso cause um aumento significativo na queda de tensão através do diodo. Verifica-se, portanto, que na faixa de valores Vd > 0,7 [V], o diodo comporta-se praticamente como um resistor de baixa resistência.



A queda de tensão nos terminais do diodo no regime de condução é praticamente independente do circuito, mantendo-se em um valor próximo ao valor do potencial da barreira do dispositivo, ou seja, 0,7 [V] para o silício e 0,3 [V] para o germânio.




Representações de um diodo:


Diodo emissor de Luz – LED
Ilustração de elementos que compõem um LED. 

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