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DiodosAula 1

Adrielle C. Santana

A curva do diodo

Diodo retificador: utilizado na retificação de CA. Comum em fontes de alimentação.

Fonte ajustável de 1,25 a 30 V a 1,5A.

Diodo Comercial

Polarização Direta

Sentido real: - +

Sentido convencional: + -

Curva do diodo diretamente polarizado.

A Tensão de Joelho

A Tensão de Joelho

Acima de 0,7V os elétrons livres começam a cruzar a junção de modo que um pequeno aumento acima dos 0,7V (diodo de silício) produz grande aumento de corrente. Essa é a tensão de joelho (acima dela a corrente aumenta rapidamente).

Obs.: Para germânio 0,3V

Resistência de Corpo

O comportamento da fig. anterior é não-linear diferentemente do resistor cuja corrente aumenta proporcionalmente com a tensão.

Uma vez vencida a barreira de potencial, tudo o que impede a corrente de passar é a resistência do material das regiões p e n chamada de “resistência de corpo” do diodo (RB). Tipicamente é menor que 1Ω.

RB=RP+RN

Depende: dopagem e dimensões (p e n)

Corrente CC direta máxima (IF ou IO): valor máximo até o qual o diodo funciona com segurança. Especificada pelo fabricante.

Corrente Direta Máxima

Corrente Direta

Máxima

Resistor de Limitação de Corrente

O resistor R do circuito abaixo serve para limitar a IF de modo que:•

Dissipação Máxima de Potência

É o valor nominal que o diodo dissipa seguramente sem diminuir sua vida útil ou degradar suas propriedades. Se for fornecida a IF , basta não ultrapassá-la para ficar tudo bem.

Região Reversa

De acordo com a curva da figura, o diodo polarizado reversamente apresenta apenas uma pequena corrente de fuga até que se alcance a tensão de ruptura quando ela aumenta muito a pequenas variações da tensão.

O diodo idealDiretamente polarizado = perfeito

condutor (R=0);Reversamente polarizado = resistência

infinita;Interesse dos fabricantes;Único dispositivo com tal comportamento seria uma chave.

Aproximações para o Diodo de Silício

Segunda aproximaçãoNão há corrente enquanto a tensão no

diodo não chegar a 0,7V.A partir daí apenas 0,7V é a queda no diodo

não importa a corrente.O circuito equivalente seria uma chave em

série com uma fonte de 0,7V onde esta se fecha quando a tensão no na fonte alcança 0,7V.


•


Qual usar?

1º: verificação de defeito

2º: maioria dos casos

3º: circuitos mais preciso com resistores de precisão (tolerância de 1%)


O diodo ideal com resistência infinita ainda não existe, logo o teste utilizando o ohmímetro deve verificar se pelo menos a razão da resistência direta e reversa está (silício) de 1000:1 ou maior.DefeitosResist. muito baixa nos 2 sentidos (diodo

em curto);Resist. alta em ambos os sentidos (diodo

aberto);Resist. Abaixo do esperado no sentido

reverso (diodo com fuga).

Verificação de Defeitos

Análise variacionalD=diminui A=aumenta N=nada ocorreVK=tensão de joelho VS=tensão da fonte

IL=corrente da carga PD=pot. Diodo PL=pot. CargaVL=tensão na carga PT=dissipação total de pot.



Folha de Dados

Tensão reversa de ruptura;Corrente máxima direta (IO): acima

dela o diodo queima.Queda de tensão direta máxima: valor

para sinal CA, especifica que a 25⁰C, quando a corrente pelo diodo for 1A a queda de tensão nele será de 0,93V podendo chegar a 1,1V em alguns casos (para o datasheet a seguir).

Corrente reversa máxima

Reta de carga e ponto Q

•


O ponto Q é onde a reta de carga intercepta a curva do diodo sendo que neste ponto temos a corrente e a tensão de operação do diodo para o exemplo de VS=2V e RS=100Ω, fornecendo VD=0,75V e ID=12,5mA.


ExemplosEncontrar: VO, I1, ID1 e ID2

Encontrar I

V0=0,7VI1=0,028 AID1=ID2=0,014 A

I=0,0069 A

Circuito Retificador de Meia Onda

Converte CA em CC;

Antes é importante verificar se o diodo suporta a tensão de linha. Senão, convém utilizar um “transformador abaixador” de tensão antes do circuito retificador.



Entrada

Saída


Considerando um diodo ideal...No semiciclo positivo a corrente passa normalmente pelo diodo uma vez que ele se encontra diretamente polarizado.No semiciclo negativo o diodo fica reversamente polarizado não deixando a corrente passar.Esse é o “sinal de meia onda” uma vez que o diodo ceifa o semiciclo negativo do sinal original.


•

p

TVdttv

TV 318,0)(

10


Se considerarmos a tensão de joelho o valor de pico deverá ser subtraído de 0,7V e o valor médio deve ser calculado em cima desse novo VP.

A frequência desse sinal é a mesma do sinal original.

Retificador de Onda Completa

• Com tap central: equivale a 2 de meia onda.

Entrada

Saída


•


p

TVdttv

TV '636,0)(

10

Corrente direta: IF= I/2

Tensão reversa: VR=2*V’P

Onde V’p=Vp/2

A frequência da onda de saída é 2X a frequência da onda original de entrada.


• Em Ponte: Utiliza 4 diodos eliminando o tap central no transformador. A vantagem é que a tensão retificada na carga é o dobro daquela do retificador anterior. (P=>D2 e D3 ; N=> D1 e D4)


Semiciclo positivo: D1 e D4

Semiciclo negativo: D2 e D3


Entrada

Saída


Tensão média:

Corrente média:

Corrente direta: IF = I

Tensão reversa: VR = VP


𝐼=𝑉𝑅𝐿

p

TVdttv

TV 636,0)(

10

Deve-se observar que a cada semiciclo de da onda de entrada dois diodos estarão conduzindo ao mesmo tempo de modo que a deve-se levar em conta agora a queda (0,7V) de dois diodos na conta do VP.

VP = VP-entrada – 2*(0,7)


• Com filtro com CapacitorA tensão obtida com os retificadores mostrados até agora não é o tipo de tensão CC que a maioria dos circuitos precisa. É desejável uma tensão estável similar a de uma bateria. Para consegui-la adicionaremos um filtro sendo o mais comum aquele com uso de um “capacitor.”


Com o capacitor, é possível reduzir a ondulação da tensão de saída.



Capacitor em paralelo com a carga.Capacitor descarregado = Tensão zero na carga.No primeiro quarto de ciclo da tensão o capacitor se

carrega até VP.No segundo quarto de ciclo o capacitor passa a ter

tensão maior que a de entrada polarizando o diodo reversamente. Assim ele pára de conduzir.

O capacitor agora começa a descarregar na resistência RL.

A cte de tempo da descarga é muito maior que o período T da entrada de modo que o capacitor perde apenas uma parte da carga antes de começar a carregar novamente no momento em que o diodo conduzir (tempo da tensão atual do capacitor até VP).


Assim, após a primeira carga do capacitor no primeiro quarto de ciclo, sua tensão será aproximadamente igual a VP pois, não dá tempo dele descarregar muito antes do próximo VP chegar.


A única diferença da tensão CC obtida para a tensão CC pura é a pequena ondulação da breve descarga do capacitor (ripple). Uma forma de reduzi-la é aumentando a constante de tempo da descarga que é igual a RL*C.

Observe que no retificador de onda completa com filtro, cada diodo conduzirá por um tempo muito menor que um semiciclo ficando cortado a maior parte do tempo.



Corrente nos diodos


TENSÃO DE ONDULAÇÃO

Vcc (sem ondulação)

I = corrente cc na carga

Aproximação da tensão CC na saída do retificador desconsiderando ripple


Vcc (com ondulação)

Aproximação, mais realista que a anterior, da tensão CC do retificador considerando ripple.

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