92

Click here to load reader

Semicondutores: - diodos

Embed Size (px)

DESCRIPTION

Muito sobre diodos, rectificadores e de sinais, fontes de alimentação com rectificação de diodos e com Pontes, filtragem, multiplicadores de tensão....

Citation preview

Page 1: Semicondutores: - diodos

SemicondutoresSemicondutores: : DiodosDiodos

10-04-2310-04-23 Por Por : : Luís TimóteoLuís Timóteo 11

+

+ -

Diodos

Não concordo com o acordo ortográficoNão concordo com o acordo ortográfico

Page 2: Semicondutores: - diodos

SemicondutoresSemicondutores: : DiodosDiodos

10-04-2310-04-23 Por Por : : Luís TimóteoLuís Timóteo 22

De que material são feitos os diodos?De que material são feitos os diodos?

SemicondutoresSemicondutores

Um composto que é também utilizado é arsenieto de gálio (GaAs), especialmente usado para fabricar Um composto que é também utilizado é arsenieto de gálio (GaAs), especialmente usado para fabricar diodos emissores de luz (LEDs), devido á sua maior zona proibida.diodos emissores de luz (LEDs), devido á sua maior zona proibida.

O silício (Si) e germânio (Ge) são os dois elementos mais comuns que são usados para fabricar diodos. O silício (Si) e germânio (Ge) são os dois elementos mais comuns que são usados para fabricar diodos.

SiSi+4+4

SiSi+4+4

Si Si +4+4

SiSi+4+4

SiSi+4+4

SiSi+4+4

SiSi+4+4

SiSi+4+4

SiSi+4+4

O diagrama mostra a estrutura 2D do cristal de O diagrama mostra a estrutura 2D do cristal de silício. As linhas azul representam as ligações silício. As linhas azul representam as ligações electrónicas feitas quando os electrões de electrónicas feitas quando os electrões de valência são partilhados. Cada átomo de Si valência são partilhados. Cada átomo de Si partilha um electrão com cada um dos seus partilha um electrão com cada um dos seus quatro vizinhos mais próximos, pelo que a sua quatro vizinhos mais próximos, pelo que a sua banda de valência terá um total de 8 electrões.banda de valência terá um total de 8 electrões.

Silício e germânio são ambos elementos do grupo 4, o que Silício e germânio são ambos elementos do grupo 4, o que significa que tem 4 electrões de valência. A sua estrutura significa que tem 4 electrões de valência. A sua estrutura permite-lhes crescer de forma chamada estrutura de diamante.permite-lhes crescer de forma chamada estrutura de diamante.

Gálio é um elemento do grupo 3, enquanto que o arsénio é um Gálio é um elemento do grupo 3, enquanto que o arsénio é um elemento do grupo 5. Quando colocados juntos como um elemento do grupo 5. Quando colocados juntos como um composto, GaAs, criam uma estrutura cristalina zincblend.composto, GaAs, criam uma estrutura cristalina zincblend.

Tanto na estrutura de diamante como na de zincblend, cada Tanto na estrutura de diamante como na de zincblend, cada átomo partilha os seus electrões de valência com seus quatro átomo partilha os seus electrões de valência com seus quatro átomos vizinhos mais próximos. Essa partilha de electrões é o átomos vizinhos mais próximos. Essa partilha de electrões é o que afinal permite a construção de diodos. Quando as impurezas que afinal permite a construção de diodos. Quando as impurezas dos grupos 3 ou 5 (na maioria dos casos) são adicionadas ao Si, dos grupos 3 ou 5 (na maioria dos casos) são adicionadas ao Si, Ge ou GaAs, altera as propriedades do material, de modo que Ge ou GaAs, altera as propriedades do material, de modo que são capazes de formar os materiais tipo-P e tipo-N, que são capazes de formar os materiais tipo-P e tipo-N, que formarão o diodo.formarão o diodo.

Page 3: Semicondutores: - diodos

SemicondutoresSemicondutores: : DiodosDiodos

10-04-2310-04-23 Por Por : : Luís TimóteoLuís Timóteo 33

Semicondutores Extrínsecos Semicondutores Extrínsecos ::Silício dopado:Silício dopado:

Semicondutores - ExtrínsecosSemicondutores - Extrínsecos

+4+4+4+4

+5+5

+4+4

+4+4+4+4+4+4

+4+4+4+4

Material tipo-NMaterial tipo-NQuando os electrões de valência extra, são introduzidos Quando os electrões de valência extra, são introduzidos num material como o Silício, produz-se um material do num material como o Silício, produz-se um material do tipo-n. Os electrões de valência extra são introduzidos, tipo-n. Os electrões de valência extra são introduzidos, colocando impurezas ou dopantes no silício. Os dopantes colocando impurezas ou dopantes no silício. Os dopantes usados para criar um material de tipo-n são elementos do usados para criar um material de tipo-n são elementos do Grupo V. Os dopantes mais utilizados partir do Grupo V são Grupo V. Os dopantes mais utilizados partir do Grupo V são ArsénioArsénio, , AntimónioAntimónio e e FósforoFósforo..

O diagrama 2D à direita mostra o electrão extra que O diagrama 2D à direita mostra o electrão extra que estará presente quando um dopante do Grupo V é estará presente quando um dopante do Grupo V é introduzido um material como o silício. Esse electrão extra introduzido um material como o silício. Esse electrão extra é muito móvel…(livre).é muito móvel…(livre).

Page 4: Semicondutores: - diodos

SemicondutoresSemicondutores: : DiodosDiodos

10-04-2310-04-23 Por Por : : Luís TimóteoLuís Timóteo 44

Semicondutores Extrínsecos Semicondutores Extrínsecos ::Silício dopado:Silício dopado:

Semicondutores - ExtrínsecosSemicondutores - Extrínsecos

Material tipo-PMaterial tipo-P

+4+4+4+4

+3+3

+4+4

+4+4+4+4+4+4

+4+4+4+4

Material de tipo-P é produzido quando um dopante que é Material de tipo-P é produzido quando um dopante que é introduzido é de Grupo III. Elementos do grupo III têm introduzido é de Grupo III. Elementos do grupo III têm apenas três electrões de valência e, portanto, há uma falta apenas três electrões de valência e, portanto, há uma falta de electrões. Isso cria um buraco ou lacuna (h +), ou uma de electrões. Isso cria um buraco ou lacuna (h +), ou uma carga positiva, que pode mover-se neste material. Os carga positiva, que pode mover-se neste material. Os dopantes do Grupo III mais usados, são o dopantes do Grupo III mais usados, são o AlumínioAlumínio,, Boro Boro e e GálioGálio..

O diagrama 2D à direita mostra o buraco (ou lacuna), O diagrama 2D à direita mostra o buraco (ou lacuna), que estará presente quando um dopante do Grupo III é que estará presente quando um dopante do Grupo III é introduzido num material como o Silício. Este buraco é introduzido num material como o Silício. Este buraco é bastante móvel, da mesma forma que o electrão extra é bastante móvel, da mesma forma que o electrão extra é móvel num material do tipo-n.móvel num material do tipo-n.

Page 5: Semicondutores: - diodos

SemicondutoresSemicondutores: : DiodosDiodos

10-04-2310-04-23 Por Por : : Luís TimóteoLuís Timóteo 55

Crista\l.swf

Semicondutores Extrínsecos Semicondutores Extrínsecos ::Germânio dopado com Arsénio Germânio dopado com Arsénio (Tipo-n)(Tipo-n)

Semicondutores - ExtrínsecosSemicondutores - Extrínsecos

Sb

Sb

SbSb

Sb

Sb

SbSb

Sb

Sb

Sb

Sb

Sb

Sb

SbSb

300ºK300ºK

++

+ + ++

+ +

+

+

+

+

++

++

Electrões livresElectrões livres

Átomos de impurezas ionizadosÁtomos de impurezas ionizados

Os portadores maioritários de carga Os portadores maioritários de carga num semicondutor num semicondutor tipo Ntipo N são electrões são electrões livres.livres.

Page 6: Semicondutores: - diodos

SemicondutoresSemicondutores: : DiodosDiodos

10-04-2310-04-23 Por Por : : Luís TimóteoLuís Timóteo 66

Al

Al

AlAl

Al

Al

AlAl

Al

Al

Al

Al

Al

Al

Al

Al

Impurezas grupo IIIImpurezas grupo III

300300ooKK

-

-

--

-

-

--

-

-

-

-

-

-

-

-

Lacunas livresLacunas livres Átomos de impurezas ionizadosÁtomos de impurezas ionizadosOs portadores maioritários de carga num semicondutor tipo Os portadores maioritários de carga num semicondutor tipo PP são Lacunas. Actuam como portadores são Lacunas. Actuam como portadores

de carga positiva.de carga positiva.

Semicondutores - Semicondutores - ExtrínsecoExtrínseco

TIPO PTIPO P

Num semicondutor extrínseco do tipo N os electrões estão em maioria designando-se por portadores maioritários da corrente eléctrica. As lacunas (que são a ausência de um electrão), por sua vez, estão em minoria e designam-se por portadores minoritários da corrente eléctrica.

Num semicondutor extrínseco do tipo P as lacunas estão em maioria designando-se por portadores maioritários da corrente eléctrica. Os electrões, por sua vez, estão em minoria e designam-se por portadores minoritários da corrente eléctrica.

Semicondutores Extrínsecos Semicondutores Extrínsecos : Tipo P: Tipo P

Page 7: Semicondutores: - diodos

SemicondutoresSemicondutores: : DiodosDiodos

10-04-2310-04-23 Por Por : : Luís TimóteoLuís Timóteo 77

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

- +

+

+ + ++

+

+

++

+

+

+

+

+

+

Semicondutor tipo PSemicondutor tipo P Semicondutor tipo NSemicondutor tipo N

A junção P-NA junção P-N

Ao unir um semicondutor tipo PP com um de tipo NN, aparece uma zona de carga espacial denominada ‘zona de transiçãozona de transição’.

Junção P-NJunção P-N: Em equilíbrio: Em equilíbrio

Page 8: Semicondutores: - diodos

SemicondutoresSemicondutores: : DiodosDiodos

10-04-2310-04-23 Por Por : : Luís TimóteoLuís Timóteo 88

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-+

+

+

++

+

+

+

+

+

+

-

-

-

- +

+

+ +

+

Semicondutor tipo PSemicondutor tipo P Semicondutor tipo NSemicondutor tipo N++--

Zona de transiçãoZona de transição

Quando nenhuma voltagem está aplicada á junção P-N, os electrões do material tipo-N preenchem as lacunas do material tipo-P ao longo da junção entre as camadas, formando uma zona carga espacial. Que actua como uma barreira á passagem dos portadores maioritários de cada zona. O material semicondutor volta ao seu estado isolante original - todas as lacunas estão preenchidas, de modo que não há electrões livres … logo não flui corrente…

A junção P-NA junção P-N

Tipo PTipo P Tipo NTipo NZona de Zona de Carga Carga

espacialespacial

Junção P-NJunção P-N: Em equilíbrio: Em equilíbrio

-

-

-

- +

+

+

Page 9: Semicondutores: - diodos

SemicondutoresSemicondutores: : DiodosDiodos

10-04-2310-04-23 Por Por : : Luís TimóteoLuís Timóteo 99

+ + + + + + + + + + ++

+ + + + + + + + + + ++

+ + + + + + + + + + ++

+ + + + + + + + + + ++

+ + + + + + + + + + ++

- - - - - -- - - - - -

- - - - - -- - - - - -

- - - - - -- - - - - -

- - - - - -- - - - - -

- - - - - -- - - - - -

A junção P-NA junção P-N

Junção P-NJunção P-N: Em equilíbrio: Em equilíbrio

PP nn

Junção MetalúrgicaJunção Metalúrgica

Região de Carga Região de Carga EspacialEspacial

Campo –ECampo –E

++++ __ __

Deriva h+Deriva h+ Difusão h+Difusão h+ Difusão -eDifusão -e Deriva -eDeriva -e== ==

NaNa NdNd

Aceitadores Aceitadores ionizadosionizados

Dadores Dadores ionizadosionizados

Page 10: Semicondutores: - diodos

SemicondutoresSemicondutores: : DiodosDiodos

10-04-2310-04-23 Por Por : : Luís TimóteoLuís Timóteo 1010

P N----

---- +

+++

+

+++

Zona de Carga espacial(OU)

Zona de Deplexão

JunçãoJunçãoAceitadores ionizadosAceitadores ionizados

Dadores Dadores IonizadosIonizados

Barreira Potencial (VBarreira Potencial (V00))

Largura da barreira de Largura da barreira de Potencial Potencial

A junção P-NA junção P-N

Junção P-NJunção P-N: Em equilíbrio: Em equilíbrio

Page 11: Semicondutores: - diodos

SemicondutoresSemicondutores: : DiodosDiodos

10-04-2310-04-23 Por Por : : Luís TimóteoLuís Timóteo 1111

PP nn

- - - - - - - - - -

- - - - - - - - - -

- - - - - - - - - -

- - - - - - - - - -

+ + + + ++ + + + ++ + + + ++ + + + ++ + + + + + + + + + + + + + ++ + + + +

NaNa NdNdJunção MetalúrgicaJunção Metalúrgica

Região de Carga Região de Carga EspacialEspacialAceitadores Aceitadores

ionizadosionizadosDadores Dadores ionizadosionizados

E-FieldE-Field

++++ __ __

Deriva h+Deriva h+ Difusão h+Difusão h+ Difusão e-Difusão e- Deriva e- Deriva e- == ==

A junção P-NA junção P-N

Junção P-NJunção P-N: Em equilíbrio: Em equilíbrio

Quando nenhuma fonte externa Quando nenhuma fonte externa está ligada á junção p-n em está ligada á junção p-n em equilíbrio, a difusão e deriva entre equilíbrio, a difusão e deriva entre buracos e electrões compensam-se buracos e electrões compensam-se mutuamente .mutuamente .

Região de Carga Espacial: Também chamada de região de deplexão. Esta região engloba Também chamada de região de deplexão. Esta região engloba o equilíbrio de regiões carregadas positivamente e negativamente. A região de carga o equilíbrio de regiões carregadas positivamente e negativamente. A região de carga espacial não tem nenhuns portadores livres. A largura da região de carga espacial é espacial não tem nenhuns portadores livres. A largura da região de carga espacial é denotado por W na fórmula de junção p-n.denotado por W na fórmula de junção p-n.

Junção Metalúrgica: : interface onde se encontram os materiais tipo-p e tipo-n. interface onde se encontram os materiais tipo-p e tipo-n.

Na & Nd : Representam a quantidade de dopante positivo e negativo em número de Representam a quantidade de dopante positivo e negativo em número de portadores por cmportadores por cm33. Normalmente, no intervalo de 10. Normalmente, no intervalo de 101515-10-102020..

Page 12: Semicondutores: - diodos

SemicondutoresSemicondutores: : DiodosDiodos

10-04-2310-04-23 Por Por : : Luís TimóteoLuís Timóteo 1212

DifusãoDifusão

Região - Região - NN Região - Região - PP

Camada Camada de de

Deplexão Deplexão VoltsVolts

Diferença de Diferença de potencial na junção potencial na junção

Electrões livresElectrões livres

Ião dador positivoIão dador positivo

Ião aceitador negativoIão aceitador negativo

+ Lacunas ou buracos+ Lacunas ou buracos

Quando materiais semicondutores tipo Quando materiais semicondutores tipo NN e tipo e tipo PP são unidos são unidos pela primeira vez, existe uma densidade gradiente muito grande pela primeira vez, existe uma densidade gradiente muito grande entre os dois lados da junção, de modo algum dos electrões entre os dois lados da junção, de modo algum dos electrões livres dos átomos das impureza dadoras começam a migrar livres dos átomos das impureza dadoras começam a migrar através desta junção recentemente formada, para preencher as através desta junção recentemente formada, para preencher as lacunas (ausência de electrões) no material de tipo P, lacunas (ausência de electrões) no material de tipo P, produzindo iões negativos.produzindo iões negativos.

Como resultado, a densidade de carga do tipo-Como resultado, a densidade de carga do tipo-P P ao longo da junção é enchida com os iões ao longo da junção é enchida com os iões carregados negativamente aceitadores (carregados negativamente aceitadores (NNAA), e a ), e a densidade de carga do tipo N ao longo da densidade de carga do tipo N ao longo da junção torna-se positiva. Esta transferência de junção torna-se positiva. Esta transferência de carga dos electrões e lacunas, através da junção carga dos electrões e lacunas, através da junção é conhecida como é conhecida como difusãodifusão

No entanto, porque os electrões se movem através da junção do No entanto, porque os electrões se movem através da junção do silício tipo silício tipo NN para o silício tipo para o silício tipo PP, eles deixam para trás os iões , eles deixam para trás os iões doadores carregados positivamente (doadores carregados positivamente (NNDD) no lado negativo e ) no lado negativo e agora os buracos da impureza receptora migram através da agora os buracos da impureza receptora migram através da junção, na direcção oposta à região em que há um grande junção, na direcção oposta à região em que há um grande número de electrões livres. número de electrões livres.

Este processo continua em ambos os sentidos até que o número de electrões que atravessou a junção tem uma carga Este processo continua em ambos os sentidos até que o número de electrões que atravessou a junção tem uma carga eléctrica suficiente para repelir ou prevenir que mais portadores de carga de cruzem a junção. Finalmente, o estado eléctrica suficiente para repelir ou prevenir que mais portadores de carga de cruzem a junção. Finalmente, o estado de equilíbrio (situação electricamente neutra) irá ocorrer, produzindo uma "de equilíbrio (situação electricamente neutra) irá ocorrer, produzindo uma "barreira de potencialbarreira de potencial" zona em torno da " zona em torno da área de junção, com os átomos doadores a repelirem as lacunas e os átomos aceitadores repelirem os electrões.área de junção, com os átomos doadores a repelirem as lacunas e os átomos aceitadores repelirem os electrões. Esta Esta área em torno da junção é agora chamada de “área em torno da junção é agora chamada de “Camada de deplexãoCamada de deplexão”.”.

--++EE

A junção P-NA junção P-N

Junção P-NJunção P-N: Em equilíbrio: Em equilíbrio

Page 13: Semicondutores: - diodos

SemicondutoresSemicondutores: : DiodosDiodos

10-04-2310-04-23 Por Por : : Luís TimóteoLuís Timóteo 1313

Região - Região - NN Região - Região - PPSe a região da camada de depleção tem uma distância Se a região da camada de depleção tem uma distância

DD, que, por conseguinte, deve penetrar no silício por , que, por conseguinte, deve penetrar no silício por uma distância de uma distância de Dp Dp para o lado positivo, e uma para o lado positivo, e uma distância de distância de DnDn para o lado negativo, dando uma para o lado negativo, dando uma relação entre os dois relação entre os dois Dp.NA Dp.NA = = Dn. NDDn. ND, a fim de manter , a fim de manter a neutralidade de cargas em equilíbrio.a neutralidade de cargas em equilíbrio.

EE

--++

NNDD Dador Dador NNAA Aceitador Aceitador

DDDDNN DDPP

Como o material do tipo N perdeu electrões e o de tipo P perdeu lacunas, o material do tipo N, tornou-Como o material do tipo N perdeu electrões e o de tipo P perdeu lacunas, o material do tipo N, tornou-se positivo no que diz respeito ao de tipo-P. Então, a presença de iões das impurezas em ambos os se positivo no que diz respeito ao de tipo-P. Então, a presença de iões das impurezas em ambos os lados da junção, criam um campo eléctrico entre esta região com o lado de N com uma tensão lados da junção, criam um campo eléctrico entre esta região com o lado de N com uma tensão positiva em relação ao lado P. O problema agora é que as cargas livres precisam de um pouco mais de positiva em relação ao lado P. O problema agora é que as cargas livres precisam de um pouco mais de energia extra, para superarem a barreira de deplexão que existe na região da junção.energia extra, para superarem a barreira de deplexão que existe na região da junção.

Este campo elétrico criado pelo processo de difusão criou uma diferença de potencial "built-in " Este campo elétrico criado pelo processo de difusão criou uma diferença de potencial "built-in " através da junção, em circuito aberto (bias zero) de:através da junção, em circuito aberto (bias zero) de:

2

..

i

ADTo

n

NNlnVEOndeOnde:: EEoo voltagem da junção a “zero bias”.voltagem da junção a “zero bias”.

VVTT Voltagem térmica da junção á temperatura ambiente de 26mV.Voltagem térmica da junção á temperatura ambiente de 26mV. NNDD e e NNAA são a concentração de impurezas dopantes. são a concentração de impurezas dopantes. nni i a Concentração intrinseca do semicondutora Concentração intrinseca do semicondutor

A junção P-NA junção P-N

Junção P-NJunção P-N: Em equilíbrio – Longitude da Junção : Em equilíbrio – Longitude da Junção

Page 14: Semicondutores: - diodos

SemicondutoresSemicondutores: : DiodosDiodos

10-04-2310-04-23 Por Por : : Luís TimóteoLuís Timóteo 1414

PP nn++__

Campo eléctrico aplicadoCampo eléctrico aplicado

++ ____

VVaplicadaaplicada

II

A junção P-NA junção P-N

A junção p-n é considerado polarizada, quando uma voltagem externa é aplicada. A junção p-n é considerado polarizada, quando uma voltagem externa é aplicada. Existem dois tipos de polarização: Existem dois tipos de polarização: Polarização directa,Polarização directa,Polarização inversa. Polarização inversa.

Contacto MetalContacto Metal““Contacto Ohmico” Contacto Ohmico” (Rs~0)(Rs~0)

Junção P-NJunção P-N: Polarizada: Polarizada

Page 15: Semicondutores: - diodos

SemicondutoresSemicondutores: : DiodosDiodos

10-04-2310-04-23 Por Por : : Luís TimóteoLuís Timóteo 1515

-

-

-

-

-

-

-

-

+

+

++

+

+

+

-

-

-

- +

+

+ +

++

-

--

-

+

+

+

+

+PP NN

A junção P-NA junção P-N

A zona de transição ou de carga espacial torna-se ainda maior. Com polarização inversa A zona de transição ou de carga espacial torna-se ainda maior. Com polarização inversa não há circulação de corrente.não há circulação de corrente.

Junção P-NJunção P-N: Polarizada inversamente: Polarizada inversamente

Vaplicada 0: : Sob polarização inversa a região de deplexão alarga-se. Isso faz com que o Sob polarização inversa a região de deplexão alarga-se. Isso faz com que o campo eléctrico produzido pelos iões, cancele a tensão de polarização inversa aplicada. campo eléctrico produzido pelos iões, cancele a tensão de polarização inversa aplicada. Uma pequena corrente de fuga, em condições de polarização inversa. Esta corrente é Uma pequena corrente de fuga, em condições de polarização inversa. Esta corrente é constituída por pares de electrão-lacuna, que se produzem na região de deplexão constituída por pares de electrão-lacuna, que se produzem na região de deplexão também influenciada pela temperatura da junção. também influenciada pela temperatura da junção.

Page 16: Semicondutores: - diodos

SemicondutoresSemicondutores: : DiodosDiodos

10-04-2310-04-23 Por Por : : Luís TimóteoLuís Timóteo 1616

-

-

-

-

-

-

-

-

+

+

++

+

+

+

-

-

-

- +

+

+ +-

--

-

+

+

+

+

+PP NN

++

A junção P-NA junção P-N

A zona de transição torna-se mais pequena. A corrente começa a circular a partir de um certo nível de tensão directa.

Junção P-NJunção P-N: Polarizada directamente: Polarizada directamente

Vaplicada 0: : Com polarização directa, a região de deplexão diminui ligeiramente em largura. Com esta Com polarização directa, a região de deplexão diminui ligeiramente em largura. Com esta diminuição, a energia necessária para os portadores de carga atravessarem a região de deplexão, diminuição, a energia necessária para os portadores de carga atravessarem a região de deplexão, diminui exponencialmente. Portanto, à medida que aumenta a tensão aplicada, a corrente começa a diminui exponencialmente. Portanto, à medida que aumenta a tensão aplicada, a corrente começa a fluir através da junção. O potencial de barreira do diodo é a tensão em que a corrente começa a fluir fluir através da junção. O potencial de barreira do diodo é a tensão em que a corrente começa a fluir através do diodo em quantidade apreciável . O potencial de barreira varia para diferentes materiais.através do diodo em quantidade apreciável . O potencial de barreira varia para diferentes materiais.

Page 17: Semicondutores: - diodos

SemicondutoresSemicondutores: : DiodosDiodos

10-04-2310-04-23 Por Por : : Luís TimóteoLuís Timóteo 1717

-

-

-

-

-

-

-

-

+

+

++

+

+

+

-

-

-

- +

+

+ +-

--

-

+

+

+

+

+

A recombinação electrão-lacuna faz com que a concentração de electrões na zona P P e de lacunas na zona N N diminuam ao aproximarem-se da zona de união.

PP NN

+Concentração de LacunasConcentração de Lacunas Concentração de electrõesConcentração de electrões

A junção P-NA junção P-N

Junção P-NJunção P-N: Polarizada directamente: Polarizada directamente

Page 18: Semicondutores: - diodos

SemicondutoresSemicondutores: : DiodosDiodos

10-04-2310-04-23 Por Por : : Luís TimóteoLuís Timóteo 1919

Diodo Diodo SemicondutorSemicondutorDiodo de junçãoDiodo de junção: : Passagem de bloqueio a ConduçãoPassagem de bloqueio a Condução

Page 19: Semicondutores: - diodos

SemicondutoresSemicondutores: : DiodosDiodos

10-04-2310-04-23 Por Por : : Luís TimóteoLuís Timóteo 2020

http://content.tutorvista.com/physics_12/content/media/pn_junct_diode.swfhttp://content.tutorvista.com/physics_12/content/media/pn_junct_diode.swf

Diodo Diodo SemicondutorSemicondutorDiodo de junçãoDiodo de junção

Page 20: Semicondutores: - diodos

SemicondutoresSemicondutores: : DiodosDiodos

10-04-2310-04-23 Por Por : : Luís TimóteoLuís Timóteo 2121

Diodo de junçãoDiodo de junçãoUm diodo é um dos mais simples dispositivos semicondutores, que tem a característica de passagem Um diodo é um dos mais simples dispositivos semicondutores, que tem a característica de passagem

de corrente numa única direcção. No entanto, ao contrário de uma resistência, um diodo não se de corrente numa única direcção. No entanto, ao contrário de uma resistência, um diodo não se comporta linearmente com respeito à tensão aplicada. Como o diodo tem uma relação comporta linearmente com respeito à tensão aplicada. Como o diodo tem uma relação I-VI-V exponencialexponencial, o , o seu funcionamento não pode descrito utilizando simplesmente uma equação como a seu funcionamento não pode descrito utilizando simplesmente uma equação como a lei de Ohm.lei de Ohm.

Através da aplicação de uma voltagem negativa (Através da aplicação de uma voltagem negativa (polarização inversapolarização inversa) resulta que as cargas livres são ) resulta que as cargas livres são puxadas para fora da zona da junção, o que resulta na largura da camada de deplexão a ser puxadas para fora da zona da junção, o que resulta na largura da camada de deplexão a ser aumentada. Isto tem o efeito de aumentar ou diminuir a resistência efectiva da própria junção aumentada. Isto tem o efeito de aumentar ou diminuir a resistência efectiva da própria junção permitindo ou bloqueando o fluxo de corrente através do diodo.permitindo ou bloqueando o fluxo de corrente através do diodo.

Se uma tensão positiva adequada (Se uma tensão positiva adequada (a polarizaçãoa polarização) é aplicada entre as duas extremidades da junção ) é aplicada entre as duas extremidades da junção PN, pode fornecer electrões livres e lacunas com a energia extra que necessitam, para atravessar a PN, pode fornecer electrões livres e lacunas com a energia extra que necessitam, para atravessar a junção, uma vez que a largura da camada de deplexão em torno da junção PN é diminuída. junção, uma vez que a largura da camada de deplexão em torno da junção PN é diminuída.

A camada de deplexão aumenta com o aumento da aplicação de uma tensão inversa e diminui com o A camada de deplexão aumenta com o aumento da aplicação de uma tensão inversa e diminui com o aumento da aplicação de uma tensão directa. Isto é devido às diferenças nas propriedades eléctricas aumento da aplicação de uma tensão directa. Isto é devido às diferenças nas propriedades eléctricas dos dois lados da junção PN, resultando das mudanças físicas que ocorrem.dos dois lados da junção PN, resultando das mudanças físicas que ocorrem.

Diodo Diodo SemicondutorSemicondutor

Page 21: Semicondutores: - diodos

SemicondutoresSemicondutores: : DiodosDiodos

10-04-2310-04-23 Por Por : : Luís TimóteoLuís Timóteo 2222

ÂnodoÂnodo

CátodoCátodo

EncapsuladoEncapsulado (cristal ou resina sintética)(cristal ou resina sintética)

PPNN

Marca assinalando Marca assinalando o cátodoo cátodo

Contacto metal-Contacto metal-semiconductorsemiconductor

Contacto metal-Contacto metal-semiconductorsemiconductor

Material Material semiconductorsemiconductor

Diodo Diodo SemicondutorSemicondutorDiodo de junçãoDiodo de junção

ÂnodoÂnodo

CátodoCátodo

SímboloSímbolo

Page 22: Semicondutores: - diodos

SemicondutoresSemicondutores: : DiodosDiodos

10-04-2310-04-23 Por Por : : Luís TimóteoLuís Timóteo 2323

Uma tensão positiva adequada (forward bias) aplicada entre as duas extremidades da Uma tensão positiva adequada (forward bias) aplicada entre as duas extremidades da junção PN, pode fornecer os electrões livres e lacunas com a energia extra. A tensão junção PN, pode fornecer os electrões livres e lacunas com a energia extra. A tensão externa necessária para superar esta barreira de potencial que existe agora, é muito externa necessária para superar esta barreira de potencial que existe agora, é muito dependente do tipo de material semicondutor utilizado, e a sua temperatura real. dependente do tipo de material semicondutor utilizado, e a sua temperatura real. Tipicamente, á temperatura ambiente, a tensão através da camada de deplexão para o Tipicamente, á temperatura ambiente, a tensão através da camada de deplexão para o silício é de cerca de 0,6-0,7 voltssilício é de cerca de 0,6-0,7 volts e para e para o germânio é de cerca de 0,3-0,35 voltso germânio é de cerca de 0,3-0,35 volts. Esta . Esta barreira de potencial existirá sempre, mesmo que o dispositivo não esteja ligado a barreira de potencial existirá sempre, mesmo que o dispositivo não esteja ligado a qualquer fonte de energia externa.qualquer fonte de energia externa.

O significado desta barreira de potencial “built-in”, através da junção, é que ela se opõe O significado desta barreira de potencial “built-in”, através da junção, é que ela se opõe tanto o fluxo de lacunas ou buracos, como de electrões, através da junção e é por isso que tanto o fluxo de lacunas ou buracos, como de electrões, através da junção e é por isso que é chamado de “é chamado de “barreira de potencialbarreira de potencial”. ”.

Na prática, uma junção PN é formada dentro de um cristal único de material, em vez de Na prática, uma junção PN é formada dentro de um cristal único de material, em vez de simplesmente aderir ou fundir duas peças separadas. Os contatos elétricos também são simplesmente aderir ou fundir duas peças separadas. Os contatos elétricos também são fundidos em ambos os lados do cristal, para permitir a ligação eléctrica a um circuito fundidos em ambos os lados do cristal, para permitir a ligação eléctrica a um circuito externo. O dispositivo resultante, é chamado um externo. O dispositivo resultante, é chamado um diodo de junção PN diodo de junção PN ou ou diodo de sinaldiodo de sinal..

Diodo Diodo SemicondutorSemicondutorDiodo de junçãoDiodo de junção: Propriedades - Barreira de potencial: Propriedades - Barreira de potencial

Page 23: Semicondutores: - diodos

SemicondutoresSemicondutores: : DiodosDiodos

10-04-2310-04-23 Por Por : : Luís TimóteoLuís Timóteo 2424

Diodo de junçãoDiodo de junção: : Sem polarização Sem polarização ((Zero Biased Junction Diode)Zero Biased Junction Diode)

Região - Região - NN Região - Região - PP

Junção Junção PPNN

VoltsVoltsIIRR

IIFF

Potencial “Built-in” Potencial “Built-in” 0,3 – 0,7V 0,3 – 0,7V

Quando um diodo é ligado numa condição de polarização zero, Quando um diodo é ligado numa condição de polarização zero, nenhuma energia potencial externa é aplicada à junção PN. nenhuma energia potencial externa é aplicada à junção PN.

No entanto, se os terminais de diodos são curto-circuitados, No entanto, se os terminais de diodos são curto-circuitados, algumas lacunas(portadores maioritários) no material do tipo P algumas lacunas(portadores maioritários) no material do tipo P têm a energia suficiente para ultrapassar a barreira de têm a energia suficiente para ultrapassar a barreira de potencial, e irão mover-se através da junção, contra a “barreira potencial, e irão mover-se através da junção, contra a “barreira de potencial”. Isto é conhecido como o corrente directa de potencial”. Isto é conhecido como o corrente directa ""Forward currentForward current" e é referida como I" e é referida como IFF..

Do mesmo modo, as lacunas geradas no material do tipo Do mesmo modo, as lacunas geradas no material do tipo N N (portadores minoritários), através desta situação favorável, movem-(portadores minoritários), através desta situação favorável, movem-se através da junção na direcção oposta. Isto é conhecido como o se através da junção na direcção oposta. Isto é conhecido como o "corrente inversa" ("corrente inversa" (reverse currentreverse current) e é referenciada como I) e é referenciada como IRR. Esta . Esta transferência de electrões e lacunas através da junção PN é transferência de electrões e lacunas através da junção PN é conhecida como conhecida como difusãodifusão..

Diodo Diodo SemicondutorSemicondutor

Page 24: Semicondutores: - diodos

SemicondutoresSemicondutores: : DiodosDiodos

10-04-2310-04-23 Por Por : : Luís TimóteoLuís Timóteo 2525

Região - Região - NN Região - Região - PP

Junção Junção PPNN

Diodo de junçãoDiodo de junção: : Sem polarização Sem polarização (Zero Biased Junction Diode)(Zero Biased Junction Diode)

A barreira de potencial que existe agora desencoraja a difusão A barreira de potencial que existe agora desencoraja a difusão de mais quaisquer portadores maioritários através da junção. de mais quaisquer portadores maioritários através da junção. No entanto, a barreira de potencial ajuda os portadores No entanto, a barreira de potencial ajuda os portadores minoritários (poucos electrões livres da região - minoritários (poucos electrões livres da região - PP, e alguns , e alguns buracos da região - buracos da região - NN, à deriva, através da junção. , à deriva, através da junção.

Os portadores minoritários são constantemente gerados devido à energia térmica, pelo Os portadores minoritários são constantemente gerados devido à energia térmica, pelo que, este estado de equilíbrio pode ser quebrado por aumento da temperatura da junção que, este estado de equilíbrio pode ser quebrado por aumento da temperatura da junção PN, causando um aumento da geração de portadores minoritários, resultando assim num PN, causando um aumento da geração de portadores minoritários, resultando assim num aumento da corrente de fuga, mas aumento da corrente de fuga, mas uma corrente eléctrica não pode fluir uma corrente eléctrica não pode fluir uma vez que uma vez que nenhum circuito está ligado à junção PN.nenhum circuito está ligado à junção PN.

Depois, estabelecer-se-á um "equilíbrio" que será estabelecido quando se moverem em Depois, estabelecer-se-á um "equilíbrio" que será estabelecido quando se moverem em direcções opostas, os portadores maioritários em igual número, de modo que o direcções opostas, os portadores maioritários em igual número, de modo que o resultado líquido é corrente zero a fluir no circuito. Quando isto ocorre, a junção é dita resultado líquido é corrente zero a fluir no circuito. Quando isto ocorre, a junção é dita estar num estado de "estar num estado de "equilíbrio dinâmicoequilíbrio dinâmico".".

Diodo Diodo SemicondutorSemicondutor

Page 25: Semicondutores: - diodos

SemicondutoresSemicondutores: : DiodosDiodos

10-04-2310-04-23 Por Por : : Luís TimóteoLuís Timóteo 2626

Diodo de junçãoDiodo de junção: : Polarização inversa Polarização inversa (Reverse Biased Junction Diode)(Reverse Biased Junction Diode)

Região - Região - NN Região - Região - PP

Junção Junção PPNN

Voltagem de Polarização Inversa Voltagem de Polarização Inversa

Maior camada de DeplexãoMaior camada de Deplexão

O resultado líquido é que a camada de deplexão cresce mais, O resultado líquido é que a camada de deplexão cresce mais, devido a uma falta de electrões e lacunas e apresenta um devido a uma falta de electrões e lacunas e apresenta um caminho de alta impedância, quase um isolante. O resultado é caminho de alta impedância, quase um isolante. O resultado é criar uma alta barreira de potencial impedindo assim o fluxo criar uma alta barreira de potencial impedindo assim o fluxo de corrente através do material semicondutor.de corrente através do material semicondutor.

Quando um diodo é ligado numa condição de polarização Quando um diodo é ligado numa condição de polarização inversa, uma tensão positiva é aplicada ao material do tipo inversa, uma tensão positiva é aplicada ao material do tipo N, e uma tensão negativa é aplicado ao material de tipo P. A N, e uma tensão negativa é aplicado ao material de tipo P. A voltagem positiva aplicada ao material do tipo N atrai voltagem positiva aplicada ao material do tipo N atrai electrões para o eléctrodo positivo e aumenta a distância a electrões para o eléctrodo positivo e aumenta a distância a partir da junção, enquanto as lacunas também são atraídas partir da junção, enquanto as lacunas também são atraídas para eléctrodo negativo da fonte afastando-se assim da para eléctrodo negativo da fonte afastando-se assim da junção.junção.

Esta circunstância dá um valor elevado de resistência à junção PN e Esta circunstância dá um valor elevado de resistência à junção PN e praticamente zero a corrente fluir através do díodo de junção com um praticamente zero a corrente fluir através do díodo de junção com um aumento na tensão de polarização inversa. aumento na tensão de polarização inversa.

Diodo Diodo SemicondutorSemicondutor

Page 26: Semicondutores: - diodos

SemicondutoresSemicondutores: : DiodosDiodos

10-04-2310-04-23 Por Por : : Luís TimóteoLuís Timóteo 2727

Voltagem Inversa (Voltagem Inversa (--VRVR))

No entanto, uma pequena corrente de fuga flui através da No entanto, uma pequena corrente de fuga flui através da junção, e que pode ser medida, na ordem de microamperes junção, e que pode ser medida, na ordem de microamperes ((A). Se a tensão de polarização inversa VR aplicada ao diodo A). Se a tensão de polarização inversa VR aplicada ao diodo for elevada para um valor suficientemente alto, fará a junção for elevada para um valor suficientemente alto, fará a junção PN superaquecer e falhar devido ao PN superaquecer e falhar devido ao efeito de avalanche efeito de avalanche em em torno da junção. Isto pode fazer com que o diodo entre em torno da junção. Isto pode fazer com que o diodo entre em curto-circuito e irá resultar na passagem da corrente máxima curto-circuito e irá resultar na passagem da corrente máxima no circuito.no circuito.

Diodo de junçãoDiodo de junção: : Polarização inversa Polarização inversa (Reverse Biased Junction Diode)(Reverse Biased Junction Diode)

Região de Região de Polarização Polarização

InversaInversa

--VZVZ

Região de Região de Reverse Reverse

BreakdownBreakdown

Por vezes, este Por vezes, este efeito de avalanche efeito de avalanche tem tem aplicações práticas em circuitos aplicações práticas em circuitos estabilizadores de tensão em que uma estabilizadores de tensão em que uma limitadora em série é utilizada com o diodo limitadora em série é utilizada com o diodo a limitar a corrente a um valor máximo pré-a limitar a corrente a um valor máximo pré-estabelecido, e assim, produzir uma saída de estabelecido, e assim, produzir uma saída de tensão fixa através do diodo de ruptura tensão fixa através do diodo de ruptura inversa. Estes tipos de diodos são inversa. Estes tipos de diodos são comumente conhecidos como comumente conhecidos como Diodos ZenerDiodos Zener..

Região - Região - NN Região - Região - PP

Junção Junção PPNN

Maior camada de DeplexãoMaior camada de Deplexão

Voltagem de Polarização Inversa Voltagem de Polarização Inversa

Diodo Diodo SemicondutorSemicondutor

Page 27: Semicondutores: - diodos

SemicondutoresSemicondutores: : DiodosDiodos

10-04-2310-04-23 Por Por : : Luís TimóteoLuís Timóteo 2828

Diodo de junçãoDiodo de junção: : Polarização directa Polarização directa (Forward Biased Junction Diode)(Forward Biased Junction Diode)

Quando um diodo é ligado numa condição de polarização Quando um diodo é ligado numa condição de polarização directa, uma tensão negativa é aplicada ao material do tipo directa, uma tensão negativa é aplicada ao material do tipo NN, , e uma tensão positiva é aplicada ao material do tipo e uma tensão positiva é aplicada ao material do tipo PP. Se esta . Se esta tensão externa se tornar maior do que o valor da barreira de tensão externa se tornar maior do que o valor da barreira de potencial, aprox. 0,7 volts para o silício e 0,3 V para o potencial, aprox. 0,7 volts para o silício e 0,3 V para o germânio, o potencial da barreira de oposição, será superada e germânio, o potencial da barreira de oposição, será superada e a corrente eléctrica começará a fluir.a corrente eléctrica começará a fluir.

Região - Região - NN Região - Região - PP

Junção Junção PPNN

Camada de DeplexãoCamada de Deplexão(muito pequena)(muito pequena)

Voltagem de Polarização Directa Voltagem de Polarização Directa Isto acontece porque a tensão negativa empurra ou repele os Isto acontece porque a tensão negativa empurra ou repele os electrões em direcção à junção, dando-lhes energia para a electrões em direcção à junção, dando-lhes energia para a atravessar e combinarem-se com as lacunas, que são também atravessar e combinarem-se com as lacunas, que são também empurradas na direcção da junção, na direcção oposta, pela empurradas na direcção da junção, na direcção oposta, pela tensão positiva. Isso resulta numa curva de características de tensão positiva. Isso resulta numa curva de características de fluxo de corrente zero, até ao ponto de tensão, o chamado fluxo de corrente zero, até ao ponto de tensão, o chamado "joelho" nas curvas estáticas, e em seguida um elevado fluxo "joelho" nas curvas estáticas, e em seguida um elevado fluxo de corrente através do diodo com um pequeno aumento na de corrente através do diodo com um pequeno aumento na tensão externa, a partir de 0,3 – 07 volts.tensão externa, a partir de 0,3 – 07 volts.

RR

++

--

IIDD max. max.

Diodo Diodo SemicondutorSemicondutor

Page 28: Semicondutores: - diodos

SemicondutoresSemicondutores: : DiodosDiodos

10-04-2310-04-23 Por Por : : Luís TimóteoLuís Timóteo 2929

Voltagem de Polarização Directa (Voltagem de Polarização Directa (VVFF volts volts) )

Corrente Directa Corrente Directa ((IIFF mA mA) )

Diodo de junçãoDiodo de junção: : Polarização directa Polarização directa (Forward Biased Junction Diode)(Forward Biased Junction Diode)Curva característica de um diodo de junção com polarização directaCurva característica de um diodo de junção com polarização directa

Região - Região - NN Região - Região - PP

Junção Junção PPNN

Camada de DeplexãoCamada de Deplexão(muito pequena)(muito pequena)

Voltagem de Polarização Directa Voltagem de Polarização Directa

A aplicação de uma tensão de polarização directa na junção do diodo, resulta na camada de deplexão A aplicação de uma tensão de polarização directa na junção do diodo, resulta na camada de deplexão se tornar muito fina e estreita, o que representa um trajecto de baixa impedância através da junção, se tornar muito fina e estreita, o que representa um trajecto de baixa impedância através da junção, permitindo assim altos fluxos de corrente. O ponto em que este aumento súbito da corrente tem lugar, permitindo assim altos fluxos de corrente. O ponto em que este aumento súbito da corrente tem lugar, está representada na curva I-V estática característica, acima do ponto de "joelho".está representada na curva I-V estática característica, acima do ponto de "joelho".

JoelhoJoelho

Diodo de Diodo de SilícioSilício Região de Região de

Polarização Polarização DirectaDirecta

Uma vez que o diodo pode conduzir corrente "infinita" acima deste ponto “joelho” pois torna-se Uma vez que o diodo pode conduzir corrente "infinita" acima deste ponto “joelho” pois torna-se efectivamente um curto-circuito, são usadas , resistências em série com o diodo afim de limitar o seu efectivamente um curto-circuito, são usadas , resistências em série com o diodo afim de limitar o seu fluxo de corrente. Ultrapassar o valor de corrente directa máxima especificada, resulta em fluxo de corrente. Ultrapassar o valor de corrente directa máxima especificada, resulta em sobreaquecimento e posterior falha do dispositivo.sobreaquecimento e posterior falha do dispositivo. http://www.electronics-tutorials.ws/diode/diode_3.html

Diodo Diodo SemicondutorSemicondutor

Page 29: Semicondutores: - diodos

SemicondutoresSemicondutores: : DiodosDiodos

10-04-2310-04-23 Por Por : : Luís TimóteoLuís Timóteo 3030

PPNN

Cátodo (K)Cátodo (K) Ânodo (A)Ânodo (A)

Sentido convencional da correnteSentido convencional da corrente

Diodo de junçãoDiodo de junção: : Propriedades- Símbolo e características I-V estáticasPropriedades- Símbolo e características I-V estáticas

-I (A)Corrente inversaCorrente inversa

+I (mA) Corrente DirectaCorrente Directa

+V-VVoltagem DirectaVoltagem Directa

Voltagem InversaVoltagem Inversa

Polarização Polarização DirectaDirecta

Polarização Polarização InversaInversa

0,7V Silício0,7V Silício0,3V Germânio0,3V Germânio

““Joelho”Joelho”

Voltagem Voltagem inversainversaruptura ruptura

Silício -20 mASilício -20 mAGermânio -50 mA Germânio -50 mA Zener Breakdown Zener Breakdown

ou região de ou região de avalancheavalanche

1.1. Sem polarização (Zero Bias) Sem polarização (Zero Bias) – Nenhum potencial de voltagem externo é aplicado à junção PN– Nenhum potencial de voltagem externo é aplicado à junção PN.2.2. Polarização inversa (Reverse Bias) Polarização inversa (Reverse Bias) - O potencial de voltagem negativo (- O potencial de voltagem negativo (--) está ligado ao material do tipo ) está ligado ao material do tipo PP e o e o

a positivo (a positivo (++) ligado ao material de tipo ) ligado ao material de tipo NN do diodo, que tem o efeito de aumentar a largura junção PN. do diodo, que tem o efeito de aumentar a largura junção PN.3.3. Polarização Directa (Forward Bias) Polarização Directa (Forward Bias) - O potencial de tensão positiva, (- O potencial de tensão positiva, (++) está ligado ao material de tipo ) está ligado ao material de tipo PP e o e o

negativo (negativo (--) está ligado ao material de tipo ) está ligado ao material de tipo NN do diodo, que tem o efeito de diminuir a Largura da junção PN. do diodo, que tem o efeito de diminuir a Largura da junção PN.

Existem duas regiões de operação e três possíveis condições "de polarização" para o díodo de junção Existem duas regiões de operação e três possíveis condições "de polarização" para o díodo de junção padrão e estes são os seguintes:padrão e estes são os seguintes:

Diodo Diodo SemicondutorSemicondutor

Page 30: Semicondutores: - diodos

SemicondutoresSemicondutores: : DiodosDiodos

10-04-2310-04-23 Por Por : : Luís TimóteoLuís Timóteo 3131

+I+IDD (mA)

-VVoltagem InversaVoltagem Inversa

VVDD

Diodo de junçãoDiodo de junção: : Propriedades- Símbolo e características I-V estáticasPropriedades- Símbolo e características I-V estáticas

-I (A)

IISS Corrente inversaCorrente inversa

Polarização Polarização InversaInversa

““Joelho”Joelho”

VVBR BR Voltagem Voltagem inversainversaruptura ruptura

Silício -20 mASilício -20 mAGermânio -50 mA Germânio -50 mA

Zener Breakdown ou Zener Breakdown ou região de avalancheregião de avalanche

Diodo Diodo SemicondutorSemicondutor

VVDD = Voltagem aplicada.= Voltagem aplicada.

IIDD = Corrente através do diodo. = Corrente através do diodo.

IISS = Corrente inversa ou de fuga.= Corrente inversa ou de fuga.

VVBRBR = Voltagem de ruptura. = Voltagem de ruptura.

VV dd = = Voltagem da Barreira Potencial.Voltagem da Barreira Potencial.

VV dd

0,7V Silício0,7V Silício0,3V Germânio0,3V Germânio

Page 31: Semicondutores: - diodos

SemicondutoresSemicondutores: : DiodosDiodos

10-04-2310-04-23 Por Por : : Luís TimóteoLuís Timóteo 3232

Diodo de junçãoDiodo de junção: : Propriedades- Símbolo e características I-V estáticasPropriedades- Símbolo e características I-V estáticas

Diodo Diodo SemicondutorSemicondutor

A curva de transcondutância (IA curva de transcondutância (IDD) no slide anterior caracteriza-se pela seguinte equação:) no slide anterior caracteriza-se pela seguinte equação:

IIDD representa a corrente através do diodo, representa a corrente através do diodo, IISS é a corrente inversa ou de fuga, e é a corrente inversa ou de fuga, e VVDD é a tensão é a tensão de polarização aplicada.de polarização aplicada.

VVTT é a tensão térmica equivalente e é cerca de 26 mV á temperatura ambiente. A é a tensão térmica equivalente e é cerca de 26 mV á temperatura ambiente. A equação para determinar a várias temperaturas equação para determinar a várias temperaturas VVT T é:é:

1)(eII TD VVSD /

q

KV T

T k = k = 1.38 x 10-23 J/K

T = T = temperatura em Kelvin

q = q = 1.6 x 10-19 C

é o coeficiente de emissão do diodo. É determinado pela forma e material de que o é o coeficiente de emissão do diodo. É determinado pela forma e material de que o diodo é construído. Pouco varia com a corrente de diodo. Para um diodo de Silício é de diodo é construído. Pouco varia com a corrente de diodo. Para um diodo de Silício é de cerca de 2, e 1 para os de Germânio.cerca de 2, e 1 para os de Germânio.

Page 32: Semicondutores: - diodos

SemicondutoresSemicondutores: : DiodosDiodos

10-04-2310-04-23 Por Por : : Luís TimóteoLuís Timóteo 3333

Em polarização inversa, a corrente é nula, Em polarização inversa, a corrente é nula, seja qual for o valor da tensão inversa seja qual for o valor da tensão inversa aplicada. aplicada.

Em polarização directa, a queda de Em polarização directa, a queda de tensão é nula, seja qual for o valor da tensão é nula, seja qual for o valor da corrente.corrente.

ÂnodoÂnodo

CátodoCátodo

IIDD

VVD D

IIDD

V V DD

++

--

curva característicacurva característica

Diodo de junçãoDiodo de junção: : Diodo IdealDiodo Ideal

Diodo Diodo SemicondutorSemicondutor

VVdd=0,7v=0,7v

RRDD=0=0

O diodo é projectado para permitir que a corrente flua numa única direcção. O diodo O diodo é projectado para permitir que a corrente flua numa única direcção. O diodo perfeito seria um condutor perfeito numa direção (polarização directa) e um isolante perfeito seria um condutor perfeito numa direção (polarização directa) e um isolante perfeito na outra direcção (polarização inversa). Em muitas situações, utilizando a perfeito na outra direcção (polarização inversa). Em muitas situações, utilizando a aproximação o diodo ideal é aceitável.aproximação o diodo ideal é aceitável.

Page 33: Semicondutores: - diodos

SemicondutoresSemicondutores: : DiodosDiodos

10-04-2310-04-23 Por Por : : Luís TimóteoLuís Timóteo 3434

Diodo de junçãoDiodo de junção: : Diodo Ideal – Modelo DCDiodo Ideal – Modelo DC

Diodo Diodo SemicondutorSemicondutor

Parte linear da curva Parte linear da curva de transcondutânciade transcondutância

VVDD

IIDD

VVDD

IIDD

VVDD++ __

VVdd

IIDD

RRDD

Diodo idealDiodo ideal

D

DD ΔI

ΔVR

Este modelo é o mais preciso . Inclui uma resistência linear de polarização directa, que é Este modelo é o mais preciso . Inclui uma resistência linear de polarização directa, que é calculada a partir do declive da porção linear da curva de transcondutância. No entanto, calculada a partir do declive da porção linear da curva de transcondutância. No entanto, isso geralmente não é necessário, pois o valor deisso geralmente não é necessário, pois o valor de r rdd (resistência directa) é muito constante. (resistência directa) é muito constante. Para diodos de Silício ou Germânio, de baixa potência, é normalmente na gama de 2 a 5 Para diodos de Silício ou Germânio, de baixa potência, é normalmente na gama de 2 a 5 ohms, enquanto que para diodos de potência superior têm um valor de ohms, enquanto que para diodos de potência superior têm um valor de rrdd mais próximo de mais próximo de 1 ohm.1 ohm.

QQ

Page 34: Semicondutores: - diodos

SemicondutoresSemicondutores: : DiodosDiodos

10-04-2310-04-23 Por Por : : Luís TimóteoLuís Timóteo 3535

real (assintótico)real (assintótico)00

IIDD

VVDD

VVdd

declivedeclive = 1/R = 1/RDD

Circuito equivalente assintótico.Circuito equivalente assintótico.

Curva característica realCurva característica real

Curva característica assintóticaCurva característica assintótica

Curva característica idealCurva característica ideal

Diodo Diodo SemicondutorSemicondutor

IIDD

VVDD

VVDD

++ __

0,7V0,7V

VVdd

IIDD

55

RRDD Diodo idealDiodo ideal

Diodo de junçãoDiodo de junção: : Diodo Ideal – Modelo DCDiodo Ideal – Modelo DC

Page 35: Semicondutores: - diodos

SemicondutoresSemicondutores: : DiodosDiodos

10-04-2310-04-23 Por Por : : Luís TimóteoLuís Timóteo 3636

Diodo de junçãoDiodo de junção: : Diodo Ideal – Modelo DC - ExercícioDiodo Ideal – Modelo DC - Exercício

Diodo Diodo SemicondutorSemicondutor

++

__

IIDD

RRSS = 50 = 50

VVdd

++

RRDD

VVDD

Exemplo:Exemplo: Suponha que o diodo é um diodo de baixa Suponha que o diodo é um diodo de baixa potência, com um valor de resistência directa (rpotência, com um valor de resistência directa (rDD) ) de 5 ohms. O potencial de tensão de barreira é de 5 ohms. O potencial de tensão de barreira é ainda: Vainda: Vdd = 0,3 volts (típica para um díodo de = 0,3 volts (típica para um díodo de germânio) Determinar o valor da corrente Igermânio) Determinar o valor da corrente IDD, se , se a tensão aplicada for Va tensão aplicada for VDD = 5 volts. = 5 volts.

Usando KVL a equação para o circuito éUsando KVL a equação para o circuito é::

IIDD == V VDD- V- Vdd

RRSS + r + rDD

VD – IDRS - Vd - IDrD = 0

= = 85.5 mA= 85.5 mA 5 – 0.3

50 + 5

Solução Solução

Page 36: Semicondutores: - diodos

SemicondutoresSemicondutores: : DiodosDiodos

10-04-2310-04-23 Por Por : : Luís TimóteoLuís Timóteo 3737

Diodo de junçãoDiodo de junção: : Diodo Ideal – Modelo DC – O ponto “Diodo Ideal – Modelo DC – O ponto “QQ””

Diodo Diodo SemicondutorSemicondutor

O ponto “Q” ou ponto de funcionamento no estado de repouso do diodo, ou na ausência O ponto “Q” ou ponto de funcionamento no estado de repouso do diodo, ou na ausência de sinal. de sinal.

O ponto “Q” é obtido graficamente e é realmente necessário apenas quando a tensão 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, 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 que continua no próximo slide, mostra como o ponto “Q” é determinado através da curva da transcondutância e da linha de carga.da transcondutância e da linha de carga.

++

__

IIDD

RRSS = 1000 = 1000

VVdd

++VVDD=6V=6V

Primeiro, a linha de carga encontra-se por substituição dos Primeiro, a linha de carga encontra-se por substituição dos diferentes valores de Vdiferentes valores de Vd d na equação da corrente ID o usando na equação da corrente ID o usando modelo de diodo ideal com o da barreira de potencial. Com Rmodelo de diodo ideal com o da barreira de potencial. Com RSS com o valor de 1000com o valor de 1000, o valor de r, o valor de rDD não tem muito impacto não tem muito impacto sobre os resultados.sobre os resultados. IIDD == V VD D - V- Vdd

RRSS Usando valores de VUsando valores de Vdd de 0 volts e 1,4 volts, obtemos os de 0 volts e 1,4 volts, obtemos os

valores de Ivalores de IDD de 6 mA e 4,6 mA, respectivamente. Em de 6 mA e 4,6 mA, respectivamente. Em seguida, vamos desenhar a linha que liga estes dois pontos seguida, vamos desenhar a linha que liga estes dois pontos no gráfico com a curva de transcondutância. Esta linha é a no gráfico com a curva de transcondutância. Esta linha é a linha de carga.linha de carga.

Page 37: Semicondutores: - diodos

SemicondutoresSemicondutores: : DiodosDiodos

10-04-2310-04-23 Por Por : : Luís TimóteoLuís Timóteo 3838

Diodo de junçãoDiodo de junção: : Diodo Ideal – Modelo DC – O ponto “Diodo Ideal – Modelo DC – O ponto “QQ””

Diodo Diodo SemicondutorSemicondutor

IIDD(mA)(mA)

VVDD ( (voltsvolts))

22

44

66

88

1010

1212

0.20.2 0.40.4 0.60.6 0.80.8 1.01.0 1.21.2 1.41.4

4.64.6

0.70.7

5.35.3

Ponto “Q” : Ponto “Q” : A intersecção da linha de carga A intersecção da linha de carga e a curva da transcondutância.e a curva da transcondutância.

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

DQ

DQD I

VR

Page 38: Semicondutores: - diodos

SemicondutoresSemicondutores: : DiodosDiodos

10-04-2310-04-23 Por Por : : Luís TimóteoLuís Timóteo 3939

p n

ÂnodoÂnodo CátodoCátodo

A K

Símbolo

IIS S = Corrente inversa de fuga.= Corrente inversa de fuga.K = Cte. Boltzman K = Cte. Boltzman VVDD = Tensão aplicada ao diodo = Tensão aplicada ao diodoq = carga do electrãoq = carga do electrãoT = temperatura (ºK)T = temperatura (ºK)IIDD = Corrente do diodo = Corrente do diodo

Silício Silício GermânioGermânio

1eII TK

qV

SD

D

V [Volt.]V [Volt.]

00

11

0.250.25-0.25-0.25

i [mA]i [mA]

0.50.5

GeGe SiSi

Diodo Diodo SemicondutorSemicondutorDiodo de junçãoDiodo de junção: : Propriedades- Símbolo e características I-V estáticasPropriedades- Símbolo e características I-V estáticas

1)(eII TD VVSD /

Page 39: Semicondutores: - diodos

SemicondutoresSemicondutores: : DiodosDiodos

10-04-2310-04-23 Por Por : : Luís TimóteoLuís Timóteo 4040

V [Volt.]

0

1

0.25-0.25

i [mA]

0.5

Ge Si

0 1-4

30i [mA]

V [Volt.]

GeSi

-0.8

-0.5 0

i [A]

V [Volt.]

-10

-0.5 0

i [pA]

V [Volt.]

Ge Si

Ge: Ge: melhor em conduçãomelhor em conduçãoSi: Si: melhor em bloqueiomelhor em bloqueio

Diodo de junçãoDiodo de junção: : funcionamento funcionamento – Resposta– Resposta

ConduçãoCondução

BloqueioBloqueio

Diodo Diodo SemicondutorSemicondutor

Page 40: Semicondutores: - diodos

SemicondutoresSemicondutores: : DiodosDiodos

10-04-2310-04-23 Por Por : : Luís TimóteoLuís Timóteo 4141

Diodo Diodo SemicondutorSemicondutorDiodo de junçãoDiodo de junção: : Propriedades- Resistência dinâmica rPropriedades- Resistência dinâmica rdd

VVDD++ __

VVdd

iiDD

rrdd

Diodo idealDiodo ideal

A resistência dinâmica do diodo é matematicamente A resistência dinâmica do diodo é matematicamente determinada como o inverso do declive da curva de determinada como o inverso do declive da curva de transcondutância. Portanto, a equação para a resistência transcondutância. Portanto, a equação para a resistência dinâmica é:dinâmica é:

D

Td i

Vr

A resistência dinâmica é usada para determinar a queda de tensão através do diodo na situação A resistência dinâmica é usada para determinar a queda de tensão através do diodo na situação em que uma fonte de tensão é o fornece um sinal sinusoidal, sobre uma polarização DC.em que uma fonte de tensão é o fornece um sinal sinusoidal, sobre uma polarização DC.

IIDD(mA)(mA)

2020

1.81.8

1.61.6

1.41.4

1.21.2

1.01.0

0.80.8

0.60.6

0.40.4

0.20.2

000.550.55 0.600.60 0.650.65 0.700.70 0.750.75 0.800.80 VVDD (V) (V)

Ponto “Q”Ponto “Q”

Tangente “Q”Tangente “Q”

iid(t)d(t)

IIDD tt

tt

A componente AC da tensão do diodo é encontrada A componente AC da tensão do diodo é encontrada utilizando a seguinte equação:utilizando a seguinte equação:

dS

dacrd rR

rVV

dr

1D

A queda de tensão através do diodo é uma A queda de tensão através do diodo é uma combinação dos componentes de corrente AC e combinação dos componentes de corrente AC e de corrente DC e é igual a:de corrente DC e é igual a:vvd(t)d(t)

drdD VVV

Page 41: Semicondutores: - diodos

SemicondutoresSemicondutores: : DiodosDiodos

10-04-2310-04-23 Por Por : : Luís TimóteoLuís Timóteo 4242

Diodo Diodo SemicondutorSemicondutorDiodo de junçãoDiodo de junção: : Propriedades- Resistência dinâmica rPropriedades- Resistência dinâmica rd d - Exercício- Exercício

Exemplo: Exemplo: Usando o mesmo circuito utilizado, como exemplo, para o cálculo do ponto Q, Usando o mesmo circuito utilizado, como exemplo, para o cálculo do ponto Q, mas alterando a fonte de tensão, que por isso passa a ter uma componente AC. A fonte mas alterando a fonte de tensão, que por isso passa a ter uma componente AC. A fonte de tensão é agora, Vin = 6 + sin (de tensão é agora, Vin = 6 + sin (t) Volts. É um díodo de silício, de modo que o potencial t) Volts. É um díodo de silício, de modo que o potencial de tensão de barreira (Vde tensão de barreira (Vdd) ainda é de 0,7 volts.) ainda é de 0,7 volts.

VVDD=6=6 V V+ sin (+ sin (t) t) VV

++IIDD

RRSS = 1000 = 1000

VVdd

++vvinin

A componente DC do circuito é o mesmo do exemplo A componente DC do circuito é o mesmo do exemplo anterior e, por conseguinteanterior e, por conseguinte 6V – 0.7 V6V – 0.7 V = 5.3 mA= 5.3 mA

10001000

rrdd = = VVT T = = 1 x26 mV1 x26 mV

IID D 5.3 mA5.3 mA

= 4.9 = 4.9

= 1 é uma boa aproximação se a corrente DC é maior = 1 é uma boa aproximação se a corrente DC é maior do que 1 mA, como é o caso neste exemplo.do que 1 mA, como é o caso neste exemplo.

vvacac xx r rdd rrdd + R + RSS

vvrdrd = = == 4.9 4.9 4.9 4.9 + 1000 + 1000

sin(sin(t) V t) V = 4.88 = 4.88 sin(sin(t) mVt) mV

A queda de tensão total no diodo será:A queda de tensão total no diodo será:

VVDD = = 700 + 4.9 sin (700 + 4.9 sin (t) mV t) mV VVDD = V = Vd d + V+ Vrd rd

Page 42: Semicondutores: - diodos

SemicondutoresSemicondutores: : DiodosDiodos

10-04-2310-04-23 Por Por : : Luís TimóteoLuís Timóteo 4343

Diodo Diodo SemicondutorSemicondutorDiodo de junçãoDiodo de junção: : Propriedades- Resistência dinâmica rPropriedades- Resistência dinâmica rdd

D

DD ΔI

ΔVR

Alternativamente: Alternativamente:

Page 43: Semicondutores: - diodos

SemicondutoresSemicondutores: : DiodosDiodos

10-04-2310-04-23 Por Por : : Luís TimóteoLuís Timóteo 4444

Diodo de SinalDiodo de Sinal

O diodo de sinal, que às vezes também é conhecido, por Diodo de Vidro, é fisicamente O diodo de sinal, que às vezes também é conhecido, por Diodo de Vidro, é fisicamente muito pequeno em tamanho, em comparação com seus primos, os diodos rectificadores ou muito pequeno em tamanho, em comparação com seus primos, os diodos rectificadores ou de potência.de potência.

O diodo semicondutor de sinal, é um pequeno dispositivo semicondutor não-linear, O diodo semicondutor de sinal, é um pequeno dispositivo semicondutor não-linear, geralmente utilizado em circuitos electrónicos, onde pequenas correntes ou altas geralmente utilizado em circuitos electrónicos, onde pequenas correntes ou altas frequências estão envolvidas, como em rádio, televisão e circuitos lógicos digitais. frequências estão envolvidas, como em rádio, televisão e circuitos lógicos digitais.

Geralmente, o diodo de sinal, é encapsulado em vidro para proteger a junção PN, e têm Geralmente, o diodo de sinal, é encapsulado em vidro para proteger a junção PN, e têm geralmente uma marca a preto ou vermelho numa das extremidades do corpo, para ajudar geralmente uma marca a preto ou vermelho numa das extremidades do corpo, para ajudar a identificar o terminal de cátodo. O mais utilizado de todos os diodos de vidro sinal é o a identificar o terminal de cátodo. O mais utilizado de todos os diodos de vidro sinal é o bem comum 1N4148 e seu equivalente 1N914.bem comum 1N4148 e seu equivalente 1N914.

As características do diodo de sinal são diferentes para os dois tipos de silício e germânio, e As características do diodo de sinal são diferentes para os dois tipos de silício e germânio, e são dadas por:são dadas por:

1.1.Germânio - diodos de sinal Germânio - diodos de sinal - Estes têm um valor de resistência inversa baixo, dando uma queda de - Estes têm um valor de resistência inversa baixo, dando uma queda de tensão menor através da junção, tipicamente de tensão menor através da junção, tipicamente de 0,2-0.3V0,2-0.3V, mas têm um valor de resistência directa , mas têm um valor de resistência directa mais elevado, devido à sua pequena área de junção.mais elevado, devido à sua pequena área de junção.

2.2.Silício - diodos de sinal Silício - diodos de sinal - Estes têm um valor muito alto de resistência inversa e dão uma queda - Estes têm um valor muito alto de resistência inversa e dão uma queda tensão directa de cerca de tensão directa de cerca de 0,6 volt-0.7V 0,6 volt-0.7V através da junção. Eles têm valores bastante baixos de através da junção. Eles têm valores bastante baixos de resistência directa, dando-lhes altos valores de picos de tensão e corrente directa e inversa.resistência directa, dando-lhes altos valores de picos de tensão e corrente directa e inversa.

Page 44: Semicondutores: - diodos

SemicondutoresSemicondutores: : DiodosDiodos

10-04-2310-04-23 Por Por : : Luís TimóteoLuís Timóteo 4545

Curva I-VCurva I-V

No entanto, sabemos que se se conectar a fonte No entanto, sabemos que se se conectar a fonte de energia externa em polaridade inversa, o diodo de energia externa em polaridade inversa, o diodo bloqueia qualquer corrente de fluir através dele, e bloqueia qualquer corrente de fluir através dele, e age como um interruptor aberto.age como um interruptor aberto.

A seta aponta para a direcção do fluxo convencional da corrente A seta aponta para a direcção do fluxo convencional da corrente ll, , através do diodo, o que significa que o diodo apenas conduzirá através do diodo, o que significa que o diodo apenas conduzirá quando alimentação positiva está ligada ao ânodo (quando alimentação positiva está ligada ao ânodo (aa) e uma ) e uma alimentação negativa está ligada ao terminal do cátodo (alimentação negativa está ligada ao terminal do cátodo (kk), ), permitindo apenas que a corrente possa fluir através dele numa permitindo apenas que a corrente possa fluir através dele numa única direcção (Condição polarizado). única direcção (Condição polarizado).

Diodo de SinalDiodo de Sinal

Page 45: Semicondutores: - diodos

SemicondutoresSemicondutores: : DiodosDiodos

10-04-2310-04-23 Por Por : : Luís TimóteoLuís Timóteo 4646

ParâmetrosParâmetros1.1. Máxima corrente directa (Maximum Forward Current)Máxima corrente directa (Maximum Forward Current)

((IIF(maxF(max))) como o seu nome indica é a corrente máxima permitida a fluir através do ) como o seu nome indica é a corrente máxima permitida a fluir através do dispositivo. Quando o diodo está a conduzir na condição de polarização directa, tem uma dispositivo. Quando o diodo está a conduzir na condição de polarização directa, tem uma resistência "ON“, muito pequena através da junção PN, mas, ainda assim, há energia resistência "ON“, muito pequena através da junção PN, mas, ainda assim, há energia dissipada através desta junção (Lei de Ohm), sob a forma de calor.dissipada através desta junção (Lei de Ohm), sob a forma de calor.

Por exemplo, o pequeno diodo de sinal 1N4148 tem uma classificação de corrente Por exemplo, o pequeno diodo de sinal 1N4148 tem uma classificação de corrente máxima de cerca de 150 mA com uma dissipação de 500mW de potência a 25máxima de cerca de 150 mA com uma dissipação de 500mW de potência a 25ooC. Em C. Em geral, devem ser usadas resistências em série com o díodo para limitar a corrente para geral, devem ser usadas resistências em série com o díodo para limitar a corrente para valores abaixo de (valores abaixo de (IIF(maxF(max))) .) .

Então, excedendo o seu valor (Então, excedendo o seu valor (IIF(maxF(max))) fará com que mais calor seja gerado através da ) fará com que mais calor seja gerado através da junção e o diodo falhará devido a sobrecarga térmica, geralmente com consequências junção e o diodo falhará devido a sobrecarga térmica, geralmente com consequências destrutivas. Quando estiver operando diodos em torno de seus valores máximos, é sempre destrutivas. Quando estiver operando diodos em torno de seus valores máximos, é sempre melhor proporcionar resfriamento adicional para dissipar o calor produzido pelo diodo.melhor proporcionar resfriamento adicional para dissipar o calor produzido pelo diodo.

Diodo de SinalDiodo de Sinal

Page 46: Semicondutores: - diodos

SemicondutoresSemicondutores: : DiodosDiodos

10-04-2310-04-23 Por Por : : Luís TimóteoLuís Timóteo 4747

ParâmetrosParâmetros2.2. Voltagem de pico inverso (Peak Inverse VoltageVoltagem de pico inverso (Peak Inverse Voltage))

((PIVPIV) ou ) ou Maximum Reverse Voltage Maximum Reverse Voltage ((VVR(maxR(max))), é a tensão de operação inversa máxima permitida, que ), é a tensão de operação inversa máxima permitida, que pode ser aplicada através do diodo, sem ocorrer ruptura ou danos no dispositivo. Esta classificação, é pode ser aplicada através do diodo, sem ocorrer ruptura ou danos no dispositivo. Esta classificação, é geralmente menor do que a "avalanche de ruptura“, nível na curva característica de polarização geralmente menor do que a "avalanche de ruptura“, nível na curva característica de polarização inversa. inversa.

O pico de tensão inversa é um parâmetro importante, e é usada principalmente para diodos O pico de tensão inversa é um parâmetro importante, e é usada principalmente para diodos rectificadores nos circuitos de corrente alternada, tendo em referência à amplitude da tensão da onda rectificadores nos circuitos de corrente alternada, tendo em referência à amplitude da tensão da onda sinusoidal que altera de valores positivos para valores negativos em cada ciclo.sinusoidal que altera de valores positivos para valores negativos em cada ciclo.

Os valores típicos deOs valores típicos de V VR(max)R(max) abrangem uma gama que vai de alguns volts a milhares de volts, e deve abrangem uma gama que vai de alguns volts a milhares de volts, e deve ser considerado quando se for substituir um diodo.ser considerado quando se for substituir um diodo.

3.3. Dissipação Total de Potência (Total Power DissipationDissipação Total de Potência (Total Power Dissipation))Os Diodos de sinal tem uma classificação na dissipação total de potência, (Os Diodos de sinal tem uma classificação na dissipação total de potência, (PPD(max)D(max))).. Esta é a dissipação Esta é a dissipação

de potência máxima possível do diodo quando é polarizado directamente (condutor). Quando a de potência máxima possível do diodo quando é polarizado directamente (condutor). Quando a corrente flui através do diodo de sinal, a polarização da junção PN não é perfeita, e oferece alguma corrente flui através do diodo de sinal, a polarização da junção PN não é perfeita, e oferece alguma resistência ao fluxo de corrente, resultando em potência dissipada (perdida) no diodo sob a forma de resistência ao fluxo de corrente, resultando em potência dissipada (perdida) no diodo sob a forma de calor.calor.

Como os diodos de Sinal são Dispositivos não-lineares e a resistência da Junção PN não é constante, é Como os diodos de Sinal são Dispositivos não-lineares e a resistência da Junção PN não é constante, é uma propriedade dinâmica, pelo que não podemos usar a lei de Ohm. Para calcularmos a potência uma propriedade dinâmica, pelo que não podemos usar a lei de Ohm. Para calcularmos a potência dissipada temos que multiplicar a queda de tensão, pela corrente: dissipada temos que multiplicar a queda de tensão, pela corrente: PD = VPD = VxxII

Diodo de SinalDiodo de Sinal

Page 47: Semicondutores: - diodos

SemicondutoresSemicondutores: : DiodosDiodos

10-04-2310-04-23 Por Por : : Luís TimóteoLuís Timóteo 4848

4.4. Máxima temperatura de funcionamento (Máxima temperatura de funcionamento (Maximum Operating TemperatureMaximum Operating Temperature))A temperatura máxima de funcionamento, na verdade se relaciona com a temperatura da A temperatura máxima de funcionamento, na verdade se relaciona com a temperatura da

junção (junção (TTJJ) do diodo e está relacionada com a dissipação de potência máxima. Trata-se da ) do diodo e está relacionada com a dissipação de potência máxima. Trata-se da temperatura máxima permissível antes que a estrutura do diodo se deteriore e é expresso temperatura máxima permissível antes que a estrutura do diodo se deteriore e é expresso em unidades de graus centígrados, por Watt (em unidades de graus centígrados, por Watt (OOC / WC / W).).

Este valor está relacionado intimamente com a corrente máxima directa do dispositivo, de Este valor está relacionado intimamente com a corrente máxima directa do dispositivo, de modo a que até este valor de temperatura a junção funciona. No entanto, a corrente modo a que até este valor de temperatura a junção funciona. No entanto, a corrente máxima directa, também dependerá da temperatura ambiente em que o dispositivo está a máxima directa, também dependerá da temperatura ambiente em que o dispositivo está a funcionar, de modo que o máximo de corrente directa é geralmente citado por dois ou mais funcionar, de modo que o máximo de corrente directa é geralmente citado por dois ou mais valores de temperatura ambiente, como a 25 ° C ou 70 ° C.valores de temperatura ambiente, como a 25 ° C ou 70 ° C.

Portanto, há três parâmetros principais que devem ser considerados a quando duma Portanto, há três parâmetros principais que devem ser considerados a quando duma selecção ou substituição de um diodo de sinal. E estes são:selecção ou substituição de um diodo de sinal. E estes são:

Pico de tensão inversaPico de tensão inversaMáxima corrente directa.Máxima corrente directa.Dissipação total de potênciaDissipação total de potência

ParâmetrosParâmetros

Diodo de SinalDiodo de Sinal

Page 48: Semicondutores: - diodos

SemicondutoresSemicondutores: : DiodosDiodos

10-04-2310-04-23 Por Por : : Luís TimóteoLuís Timóteo 4949

VVR R = = 1000V 1000V Tensão inversa máxima Tensão inversa máximaIIOMAX (AV)OMAX (AV)= = 1A 1A Corrente directa máxima Corrente directa máximaVVFF = = 1V1V Queda de Tensão directa Queda de Tensão directaIIRR = = 50 nA 50 nA Corrente inversaCorrente inversa

VVR R = = 100V 100V Tensão inversa máximaTensão inversa máximaIIOMAX (AV)OMAX (AV)= = 150mA 150mA Corrente directa máximaCorrente directa máximaVVFF = = 1V1V Queda de Tensão directaQueda de Tensão directaIIRR = = 25 nA 25 nA Corrente inversaCorrente inversa

VVDD

ID

IISS

VVRR

ParâmetrosParâmetros: Fornecidos pelos fabricantes: Fornecidos pelos fabricantes

Diodo de SinalDiodo de Sinal

IIOmaxOmax

Sugiro o uso de um motor de busca para Sugiro o uso de um motor de busca para obter a ficha de dados para um diodo obter a ficha de dados para um diodo (1N4007 por exemplo). Geralmente (1N4007 por exemplo). Geralmente aparecem vários fabricantes para o mesmo aparecem vários fabricantes para o mesmo componente.componente.

NOTA:NOTA:

Page 49: Semicondutores: - diodos

SemicondutoresSemicondutores: : DiodosDiodos

10-04-2310-04-23 Por Por : : Luís TimóteoLuís Timóteo 5050

Matrizes de diodos Matrizes de diodos (Signal Diode Arrays)(Signal Diode Arrays)

Geralmente consistem de diodos de baixa capacitância de Geralmente consistem de diodos de baixa capacitância de silício e de alta velocidade, tais como o 1N4148 ligados entre silício e de alta velocidade, tais como o 1N4148 ligados entre si em vários pacotes, chamados de matrizes, para utilização si em vários pacotes, chamados de matrizes, para utilização na comutação e limitação em circuitos digitais. Eles são na comutação e limitação em circuitos digitais. Eles são empacotados em linha simples (SIP), que contêm quatro ou empacotados em linha simples (SIP), que contêm quatro ou mais diodos ligados internamente para dar uma configuração mais diodos ligados internamente para dar uma configuração quer de uma matriz individual isolada, cátodo comum, (CC), quer de uma matriz individual isolada, cátodo comum, (CC), ou de um ânodo comum (AC)…ou de um ânodo comum (AC)…

Quando o espaço é limitado, ou são necessários pares de diodos de Quando o espaço é limitado, ou são necessários pares de diodos de comutação de sinal, as matrizes de diodos podem ser muito úteis. comutação de sinal, as matrizes de diodos podem ser muito úteis.

AS Matrizes de diodos de sinal também podem ser usadas AS Matrizes de diodos de sinal também podem ser usadas em circuitos de computadores digitais, para proteger as em circuitos de computadores digitais, para proteger as linhas de dados de alta velocidade ou outras portas de linhas de dados de alta velocidade ou outras portas de entrada / saída paralelas, contra descargas entrada / saída paralelas, contra descargas electroestáticas, (EDS) e transitórios de tensão. electroestáticas, (EDS) e transitórios de tensão.

Diodo de SinalDiodo de Sinal

Page 50: Semicondutores: - diodos

SemicondutoresSemicondutores: : DiodosDiodos

10-04-2310-04-23 Por Por : : Luís TimóteoLuís Timóteo 5151

Ao ligar dois diodos em série entre as linhas de alimentação , com a linha Ao ligar dois diodos em série entre as linhas de alimentação , com a linha de fornecimento de dados, conectando a sua junção, como mostrado, os de fornecimento de dados, conectando a sua junção, como mostrado, os transientes indesejáveis são dissipados e como os diodos de sinal estão transientes indesejáveis são dissipados e como os diodos de sinal estão disponíveis em matrizes de 8, eles podem proteger oito linhas de dados disponíveis em matrizes de 8, eles podem proteger oito linhas de dados com um único pacote (chip).com um único pacote (chip).

Sabemos que a queda de voltagem através de um diodo de silício é de cerca de 0,7 V e por ligar entre Sabemos que a queda de voltagem através de um diodo de silício é de cerca de 0,7 V e por ligar entre si, um certo número de diodos em série, a queda de tensão total será a soma das quedas de tensão si, um certo número de diodos em série, a queda de tensão total será a soma das quedas de tensão individuais de cada diodo. No entanto, quando os diodos de sinal estão ligados conjuntamente em individuais de cada diodo. No entanto, quando os diodos de sinal estão ligados conjuntamente em série, a corrente irá ser a mesma em ambos os diodos de modo que a corrente máxima directa não série, a corrente irá ser a mesma em ambos os diodos de modo que a corrente máxima directa não deverá ser excedida.deverá ser excedida.

Diodos de sinal, ligados em sérieDiodos de sinal, ligados em sérieOutra aplicação para o pequeno diodo de sinal é o de criar uma fonte de Outra aplicação para o pequeno diodo de sinal é o de criar uma fonte de

tensão regulada. Diodos são ligados juntos em série, para proporcionar tensão regulada. Diodos são ligados juntos em série, para proporcionar uma tensão contínua constante em toda a combinação de diodos. A uma tensão contínua constante em toda a combinação de diodos. A voltagem de saída através dos diodos permanece constante, apesar das voltagem de saída através dos diodos permanece constante, apesar das alterações na corrente de carga tirada da combinação em série ou alterações na corrente de carga tirada da combinação em série ou qualquer alteração da tensão da fonte de energia DC que os alimenta.qualquer alteração da tensão da fonte de energia DC que os alimenta.

Matrizes de diodos Matrizes de diodos (Signal Diode Arrays)(Signal Diode Arrays)

Diodo de SinalDiodo de Sinal

Page 51: Semicondutores: - diodos

SemicondutoresSemicondutores: : DiodosDiodos

10-04-2310-04-23 Por Por : : Luís TimóteoLuís Timóteo 5252

Diodos de protecção roda-livre Diodos de protecção roda-livre (Freewheel Diodes)(Freewheel Diodes)

Os Diodos de sinal também podem ser usados numa variedade Os Diodos de sinal também podem ser usados numa variedade de circuitos de limitação, de protecção, demoduladores, etc., de circuitos de limitação, de protecção, demoduladores, etc., mas o mais comum é o circuito de protecção, que utiliza um mas o mais comum é o circuito de protecção, que utiliza um diodo ligado em paralelo com uma bobina ou de carga indutiva, diodo ligado em paralelo com uma bobina ou de carga indutiva, para evitar danos ao circuito de comutação, por amortização para evitar danos ao circuito de comutação, por amortização dos picos de tensão e / ou transientes que são gerados quando dos picos de tensão e / ou transientes que são gerados quando as cargas indutivas vão subitamente a "OFF".as cargas indutivas vão subitamente a "OFF".

Os dispositivos semicondutores de potência modernos, de comutação rápida, requerem diodos para Os dispositivos semicondutores de potência modernos, de comutação rápida, requerem diodos para protegê-los das cargas indutivas, tais como bobines do motor ou enrolamentos de relés. Toda a vez protegê-los das cargas indutivas, tais como bobines do motor ou enrolamentos de relés. Toda a vez que o dispositivo de comutação acima for desligado para “OFF", o efeito de contra reacção das que o dispositivo de comutação acima for desligado para “OFF", o efeito de contra reacção das bobines, provoca um inversão de polaridade no diodo, que conduzindo, protege o dispositivo.bobines, provoca um inversão de polaridade no diodo, que conduzindo, protege o dispositivo.

Anteriormente, a velocidade de funcionamento dos dispositivos semicondutores de comutação, Anteriormente, a velocidade de funcionamento dos dispositivos semicondutores de comutação, transistor MOSFET, IGBT ou outro digital, era prejudicada pela adição de um diodo de protecção entre transistor MOSFET, IGBT ou outro digital, era prejudicada pela adição de um diodo de protecção entre a carga indutiva, tendo sido usados em sua substituição, nalgumas aplicações, diodos Schottky ou a carga indutiva, tendo sido usados em sua substituição, nalgumas aplicações, diodos Schottky ou Zener. Mas, durante os últimos anos, no entanto, os diodos de protecção (Freewheel )recuperaram Zener. Mas, durante os últimos anos, no entanto, os diodos de protecção (Freewheel )recuperaram importância, devido principalmente às suas melhores características de recuperação inversa e ao uso importância, devido principalmente às suas melhores características de recuperação inversa e ao uso de materiais semicondutores super rápidos, capazes de operar em frequências de comutação muito de materiais semicondutores super rápidos, capazes de operar em frequências de comutação muito elevadas.elevadas.

Diodo de ProtecçãoDiodo de Protecção

Page 52: Semicondutores: - diodos

SemicondutoresSemicondutores: : DiodosDiodos

10-04-2310-04-23 Por Por : : Luís TimóteoLuís Timóteo 5353

O diodo de sinal só vai conduzir a corrente em uma direcção. Do seu ânodo para o cátodo (polarização O diodo de sinal só vai conduzir a corrente em uma direcção. Do seu ânodo para o cátodo (polarização directa), mas não no sentido inverso. A aplicação amplamente utilizado desta característica é a directa), mas não no sentido inverso. A aplicação amplamente utilizado desta característica é a conversão de uma tensão alternada (AC) para uma tensão contínua (DC). Em outras palavras, a conversão de uma tensão alternada (AC) para uma tensão contínua (DC). Em outras palavras, a rectificaçãorectificação..

Os pequenos diodos de sinal também podem ser usados como retificadores, em retificadores ou Os pequenos diodos de sinal também podem ser usados como retificadores, em retificadores ou aplicações de baixa potência, (menos de 1 amp), mas quando maiores correntes e superiores tensões aplicações de baixa potência, (menos de 1 amp), mas quando maiores correntes e superiores tensões de bloqueio de polarização inversa estão envolvidas, a junção PN de um pequeno diodo de sinal de bloqueio de polarização inversa estão envolvidas, a junção PN de um pequeno diodo de sinal acabaria por superaquecer e derreter, pelo que serão usados diodos de potência, maiores e mais acabaria por superaquecer e derreter, pelo que serão usados diodos de potência, maiores e mais robusto para essa função.robusto para essa função.

RectificadoresRectificadores (Power Diodes as Rectifiers)(Power Diodes as Rectifiers)

Diodos de potência são projectados para ter uma resistência, quando polarizados directamente, na Diodos de potência são projectados para ter uma resistência, quando polarizados directamente, na ordem de fracções de um Ohm, sendo com polarização inversa, na ordem dos megaohms. Alguns ordem de fracções de um Ohm, sendo com polarização inversa, na ordem dos megaohms. Alguns diodos rectificadores de potência de elevado valor, são projectados para serem “montados" em diodos rectificadores de potência de elevado valor, são projectados para serem “montados" em dissipadores de calor reduzindo a sua resistência térmica de entre 0,1 a 1dissipadores de calor reduzindo a sua resistência térmica de entre 0,1 a 1ooC/Watt.C/Watt.

Os Diodos de potência fornecem uma rectificação não controlada de tensão, e são usados em Os Diodos de potência fornecem uma rectificação não controlada de tensão, e são usados em aplicações: como a carregadores de baterias, fontes de alimentação DC, bem como conversores e aplicações: como a carregadores de baterias, fontes de alimentação DC, bem como conversores e inversores de AC. inversores de AC.

Apesar das suas características de elevado nível de corrente e tensão, também podem ser utilizados Apesar das suas características de elevado nível de corrente e tensão, também podem ser utilizados como diodos de protecção (free wheel) e redes de amortecimento (snubbers). como diodos de protecção (free wheel) e redes de amortecimento (snubbers).

Diodo RectificadorDiodo Rectificador

Page 53: Semicondutores: - diodos

SemicondutoresSemicondutores: : DiodosDiodos

10-04-2310-04-23 Por Por : : Luís TimóteoLuís Timóteo 5454

Conclusões:Conclusões:

Aplicando tensão inversa não há condução de corrente. Aplicando tensão inversa não há condução de corrente.

Ao aplicar tensão directa na junção, é possível a circulação de corrente Ao aplicar tensão directa na junção, é possível a circulação de corrente eléctrica.eléctrica.

PP

NN

DIODO SEMICONDUCTORDIODO SEMICONDUCTOR

A junção P-NA junção P-NDiodo Semicondutor Diodo Semicondutor

Page 54: Semicondutores: - diodos

SemicondutoresSemicondutores: : DiodosDiodos

10-04-2310-04-23 Por Por : : Luís TimóteoLuís Timóteo 5555

1N40071N4007(Si)(Si) 1N41481N4148

(Si)(Si)

DO 201DO 201

DO 204DO 204

BYT16P-300ABYT16P-300A(Si)(Si)+

HSMS2827(Schottky Si)

+ -

B380 C3700B380 C3700(Si)(Si)

B380 C1500B380 C1500(Si)(Si)

RectificadoresRectificadores (Power Diodes as Rectifiers)(Power Diodes as Rectifiers)EncapsuladosEncapsulados

Diodo RectificadorDiodo Rectificador

Page 55: Semicondutores: - diodos

SemicondutoresSemicondutores: : DiodosDiodos

10-04-2310-04-23 Por Por : : Luís TimóteoLuís Timóteo 5656

RectificadoresRectificadores (Power Diodes as Rectifiers)(Power Diodes as Rectifiers)

DO 35DO 35 DO 41DO 41 DO 15DO 15 DO 201DO 201

Diodo RectificadorDiodo Rectificador

Page 56: Semicondutores: - diodos

SemicondutoresSemicondutores: : DiodosDiodos

10-04-2310-04-23 Por Por : : Luís TimóteoLuís Timóteo 5757

RectificadoresRectificadores (Power Diodes as Rectifiers)(Power Diodes as Rectifiers)

B 44B 44

DO 5DO 5

Diodo RectificadorDiodo Rectificador

Page 57: Semicondutores: - diodos

SemicondutoresSemicondutores: : DiodosDiodos

10-04-2310-04-23 Por Por : : Luís TimóteoLuís Timóteo 5858

Pontes RectificadorasPontes Rectificadoras

Diodo RectificadorDiodo Rectificador

Page 58: Semicondutores: - diodos

SemicondutoresSemicondutores: : DiodosDiodos

10-04-2310-04-23 Por Por : : Luís TimóteoLuís Timóteo 5959

Diodos de PotênciaDiodos de Potência: Rectificadores : Rectificadores (Power Diodes as Rectifiers)(Power Diodes as Rectifiers)

Se uma tensão alternada é aplicada através de um diodo de potência, durante a metade positiva do Se uma tensão alternada é aplicada através de um diodo de potência, durante a metade positiva do ciclo, o diodo vai conduzir a corrente e durante a metade negativa do ciclo, o diodo não irá conduzir, ciclo, o diodo vai conduzir a corrente e durante a metade negativa do ciclo, o diodo não irá conduzir, fazendo bloqueio do fluxo de corrente. A corrente através do diodo, só ocorre durante o semiciclo fazendo bloqueio do fluxo de corrente. A corrente através do diodo, só ocorre durante o semiciclo positivo, da tensão aplicada, sendo a corrente num único sentido, é isto unidirecional ou DC, como positivo, da tensão aplicada, sendo a corrente num único sentido, é isto unidirecional ou DC, como mostrado, (mostrado, (pulsante DC neste casopulsante DC neste caso).).

Os Diodos rectificadores de alimentação podem ser usados individualmente ou ligados entre si, para Os Diodos rectificadores de alimentação podem ser usados individualmente ou ligados entre si, para produzir uma variedade de circuitos rectificadores: tais como "meia onda", "de onda completa" ou produzir uma variedade de circuitos rectificadores: tais como "meia onda", "de onda completa" ou como "ponte Rectificadora". Cada tipo de circuito rectificador pode ser classificado como “não como "ponte Rectificadora". Cada tipo de circuito rectificador pode ser classificado como “não controlado”, “meio controlado”, “totalmente controlado”. Os circuitos rectificadores “não controlados” controlado”, “meio controlado”, “totalmente controlado”. Os circuitos rectificadores “não controlados” usam apenas diodos de potência retificadores, um circuito rectificador “totalmente controlado” usa usam apenas diodos de potência retificadores, um circuito rectificador “totalmente controlado” usa tirístores (SCRs), e um circuito rectificador “ meio controlado” usa uma mistura de ambos, diodos e tirístores (SCRs), e um circuito rectificador “ meio controlado” usa uma mistura de ambos, diodos e tirístores.tirístores.

Diodo RectificadorDiodo Rectificador

Page 59: Semicondutores: - diodos

SemicondutoresSemicondutores: : DiodosDiodos

10-04-2310-04-23 Por Por : : Luís TimóteoLuís Timóteo 6060

Diodos de PotênciaDiodos de Potência: : Rectificação de Meia-onda Rectificação de Meia-onda (Half Wave Rectifier Circuit)

O diodo de potência em circuito rectificador de meia-onda passa apenas uma metade de O diodo de potência em circuito rectificador de meia-onda passa apenas uma metade de cada onda sinusoidal completa da fonte de alimentação AC, para convertê-lo numa cada onda sinusoidal completa da fonte de alimentação AC, para convertê-lo numa corrente contínua. Então este tipo de circuito é chamado de rectificador de "meia onda" corrente contínua. Então este tipo de circuito é chamado de rectificador de "meia onda" porque, só meia-onda, da tensão AC de entrada é que é convertida em DC.porque, só meia-onda, da tensão AC de entrada é que é convertida em DC.

A fonte de alimentação de entrada pode ser A fonte de alimentação de entrada pode ser uma única fase ou de multi-fase para uma única fase ou de multi-fase para alimentar, o circuito rectificador mais alimentar, o circuito rectificador mais simples de todos, o circuito retificador de simples de todos, o circuito retificador de meia onda. meia onda.

Um retificador é um circuito que converte a energia Um retificador é um circuito que converte a energia de corrente alternada de entrada (AC) numa tensão de corrente alternada de entrada (AC) numa tensão de saída de corrente directa (DC). de saída de corrente directa (DC).

Diodo RectificadorDiodo Rectificador

Page 60: Semicondutores: - diodos

SemicondutoresSemicondutores: : DiodosDiodos

10-04-2310-04-23 Por Por : : Luís TimóteoLuís Timóteo 6161

Semi-ciclos PositivosSemi-ciclos Positivos

Semi-ciclos Negativos

É utilizado um só dÉ utilizado um só diiodo, pelo que num semiciclo o dodo, pelo que num semiciclo o diiodo conduz e no odo conduz e no outro não conduz.outro não conduz.

Diodos de PotênciaDiodos de Potência: : Rectificação de Meia-onda Rectificação de Meia-onda (Half Wave Rectifier Circuit)

Diodo RectificadorDiodo Rectificador

Page 61: Semicondutores: - diodos

SemicondutoresSemicondutores: : DiodosDiodos

10-04-2310-04-23 Por Por : : Luís TimóteoLuís Timóteo 6262

RRLLcargacarga

DiodoDiodo

Diodos de PotênciaDiodos de Potência: : Rectificação de Meia-onda Rectificação de Meia-onda (Half Wave Rectifier Circuit)

Muito Frequentemente, quando se rectifica uma tensão alternada, queremos produzir Muito Frequentemente, quando se rectifica uma tensão alternada, queremos produzir uma tensão DC "constante" e contínua, livre de grandes variações ou tensão de uma tensão DC "constante" e contínua, livre de grandes variações ou tensão de ondulação. Uma maneira de fazer isso é conectar um condensador de grande ondulação. Uma maneira de fazer isso é conectar um condensador de grande capacidade aos terminais de saída, em paralelo com a carga, como mostrado abaixo. capacidade aos terminais de saída, em paralelo com a carga, como mostrado abaixo. Este tipo de condensador, é conhecido como um ”Este tipo de condensador, é conhecido como um ”condensador de filtragemcondensador de filtragem”.”.

CondensadorCondensadorde Filtragemde Filtragem

SaídaSaída

0v0v

Com CondensadorCom Condensadorde Filtragemde Filtragem

Sem CondensadorSem Condensadorde Filtragemde Filtragem

Diodo RectificadorDiodo Rectificador

Page 62: Semicondutores: - diodos

SemicondutoresSemicondutores: : DiodosDiodos

10-04-2310-04-23 Por Por : : Luís TimóteoLuís Timóteo 6363

Diodos de PotênciaDiodos de Potência: : Rectificação de Onda Completa Rectificação de Onda Completa (Full Wave Rectifier Circuit)

O circuito rectificador de “onda completa” usa dois diodos, uma para cada metade do ciclo O circuito rectificador de “onda completa” usa dois diodos, uma para cada metade do ciclo da tensão de entrada. Usa-se um transformador cujo enrolamento secundário é de duas da tensão de entrada. Usa-se um transformador cujo enrolamento secundário é de duas saídas simétricas com ponto central comum. Nesta configuração, resulta que cada diodo saídas simétricas com ponto central comum. Nesta configuração, resulta que cada diodo conduz, quando o seu terminal de ânodo é positivo em relação ao ponto central do conduz, quando o seu terminal de ânodo é positivo em relação ao ponto central do transformador, produzindo uma saída tanto durante ambos os semiciclos da tensão AC de transformador, produzindo uma saída tanto durante ambos os semiciclos da tensão AC de entrada, sendo o seu rendimento duas vezes maior que para o do rectificador de “meia entrada, sendo o seu rendimento duas vezes maior que para o do rectificador de “meia onda”, como mostrado abaixo.onda”, como mostrado abaixo.

Os rectificadores onda completa, têm algumas vantagens importantes sobre os Os rectificadores onda completa, têm algumas vantagens importantes sobre os rectificadores de “meia onda”. A média (DC) da tensão de saída, é maior do que nos rectificadores de “meia onda”. A média (DC) da tensão de saída, é maior do que nos rectificadores de meia onda, a saída do rectificador de onda completa tem muito menos rectificadores de meia onda, a saída do rectificador de onda completa tem muito menos ondulação, produzindo um forma de onda mais suave do que nos de meia-onda. ondulação, produzindo um forma de onda mais suave do que nos de meia-onda.

Diodo RectificadorDiodo Rectificador

Page 63: Semicondutores: - diodos

SemicondutoresSemicondutores: : DiodosDiodos

10-04-2310-04-23 Por Por : : Luís TimóteoLuís Timóteo 6464

VL

Semiciclos Semiciclos NegativosNegativos

Semiciclos Semiciclos PositivosPositivos

Diodos de PotênciaDiodos de Potência: : Rectificação de Onda Completa Rectificação de Onda Completa (Full Wave Rectifier Circuit)

Diodo RectificadorDiodo Rectificador

Page 64: Semicondutores: - diodos

SemicondutoresSemicondutores: : DiodosDiodos

10-04-2310-04-23 Por Por : : Luís TimóteoLuís Timóteo 6565

2x12,6V

Diodos de PotênciaDiodos de Potência: : Rectificação de Onda Completa Rectificação de Onda Completa (Full Wave Rectifier Circuit)

Diodo RectificadorDiodo Rectificador

Page 65: Semicondutores: - diodos

SemicondutoresSemicondutores: : DiodosDiodos

10-04-2310-04-23 Por Por : : Luís TimóteoLuís Timóteo 6666

D)pk(D)pk(

med VV.,VV

.V

263602

2V

N

N

P

S

V1

v1

D1

t

t

VN

N

P

S

v2

D2

t

V2

t

Máxima tensão inversa que o díodo Máxima tensão inversa que o díodo tem de suportar é 2V2(pk)-VD.tem de suportar é 2V2(pk)-VD.

Vmed

O sinal rectificado temO sinal rectificado tem frequência frequência dupla do sinal dedupla do sinal de entradaentrada

As voltagens nos secundários estão As voltagens nos secundários estão em oposição de fase e cada díodo em oposição de fase e cada díodo conduz semiciclos positivos.conduz semiciclos positivos.

Para rectificação de onda completa Para rectificação de onda completa com díodos discretos, é necessário com díodos discretos, é necessário um transformador com secundário um transformador com secundário duplo.duplo.

V1V1

V2V2

Diodos de PotênciaDiodos de Potência: : Rectificação de Onda Completa Rectificação de Onda Completa (Full Wave Rectifier Circuit)

Diodo RectificadorDiodo Rectificador

Page 66: Semicondutores: - diodos

SemicondutoresSemicondutores: : DiodosDiodos

10-04-2310-04-23 Por Por : : Luís TimóteoLuís Timóteo 6767

Outro tipo de circuito rectificador que produz a mesma saída que o circuito rectificador de Outro tipo de circuito rectificador que produz a mesma saída que o circuito rectificador de onda completa que vimos anteriormente, é de rectificação de onda completa com ponte onda completa que vimos anteriormente, é de rectificação de onda completa com ponte de Greatz. de Greatz.

Diodos de PotênciaDiodos de Potência: : Rectificação em Ponte Rectificação em Ponte (The Diode Bridge Rectifier Circuit)

Este tipo de rectificador usa quatro diodos rectificadores conectados numa configuração Este tipo de rectificador usa quatro diodos rectificadores conectados numa configuração de circuito fechado em "ponte" para produzir o resultado desejado. A principal vantagem de circuito fechado em "ponte" para produzir o resultado desejado. A principal vantagem deste circuito, é que não necessita de um transformador com secundário com tomada deste circuito, é que não necessita de um transformador com secundário com tomada central, reduzindo assim o seu tamanho e custo. Um único enrolamento secundário está central, reduzindo assim o seu tamanho e custo. Um único enrolamento secundário está ligado a cada um dos lados da ponte de díodos e a carga para o outro lado, como ligado a cada um dos lados da ponte de díodos e a carga para o outro lado, como mostrado abaixo.mostrado abaixo.

Diodo RectificadorDiodo Rectificador

Page 67: Semicondutores: - diodos

SemicondutoresSemicondutores: : DiodosDiodos

10-04-2310-04-23 Por Por : : Luís TimóteoLuís Timóteo 6868

DpkDpk

med VVVV

V 22.636,022

.2 )()(

Vmed

O sinal rectificado tem frequência O sinal rectificado tem frequência dupla do sinal de entradadupla do sinal de entrada

Para rectificação de onda completa não é necessário o Para rectificação de onda completa não é necessário o transformador ter secundário duplo.transformador ter secundário duplo.

Máxima tensão inversa que o díodo tem de suportar é Máxima tensão inversa que o díodo tem de suportar é V2(pk)-2VD(passa por dois díodos por cada semiciclo).V2(pk)-2VD(passa por dois díodos por cada semiciclo).

Com Ponte de GreatzCom Ponte de GreatzDiodos de PotênciaDiodos de Potência: : Rectificação em Ponte Rectificação em Ponte (The Diode Bridge Rectifier Circuit)

Diodo RectificadorDiodo Rectificador

Page 68: Semicondutores: - diodos

SemicondutoresSemicondutores: : DiodosDiodos

10-04-2310-04-23 Por Por : : Luís TimóteoLuís Timóteo 6969

DpkDpk

med VVVV

V 22.636,022

.2 )()(

VN

N

S

p

vs1

Vmed

Máxima tensão inversa que o díodo Máxima tensão inversa que o díodo tem de suportar é (2VPS-VD).tem de suportar é (2VPS-VD).

O sinal rectificado tem frequência O sinal rectificado tem frequência dupla do sinal da entrada AC.dupla do sinal da entrada AC.

Com transformador de secundário Com transformador de secundário duplo, e uma ponte de Graetz duplo, e uma ponte de Graetz consegue-se uma fonte com tensões consegue-se uma fonte com tensões simétricas.simétricas.

VN

N

S

p

vs2

*VR1

-VR2

Com Ponte de GreatzCom Ponte de GreatzDiodos de PotênciaDiodos de Potência: : Rectificação em Ponte Rectificação em Ponte (The Diode Bridge Rectifier Circuit)

Diodo RectificadorDiodo Rectificador

0V

Page 69: Semicondutores: - diodos

SemicondutoresSemicondutores: : DiodosDiodos

10-04-2310-04-23 Por Por : : Luís TimóteoLuís Timóteo 7070

t

V

T Como a rectificação é de Meia-onda, assim a Como a rectificação é de Meia-onda, assim a frequência da tensão rectificada é igual á da Rede AC.frequência da tensão rectificada é igual á da Rede AC.

D)pk(D)pk(

med VV.,VV

V

31802

2

VV= V

D)pk(ef

2ffFF- Factor de forma, é a relação entre o Factor de forma, é a relação entre o valor eficaz da tensão e o valor DC; o valor valor eficaz da tensão e o valor DC; o valor ideal seria 1:ideal seria 1:V

V = f

med

efF

1,57= 2

= /VV(

/2)VV(=

V

V= f

)D)pk(

D)pk(

med

efF

2

2

1,21 = 1-1,57 = 1-f = r 2F

2

(r) Factor de Ripple, mede a percentagem Factor de Ripple, mede a percentagem de AC na tensão rectificada. Sendo rectificação de AC na tensão rectificada. Sendo rectificação de Meia-Onda,121% mostra que o nível de de Meia-Onda,121% mostra que o nível de contínua é muito baixo...contínua é muito baixo...

0,405 = )2

( = /RV

/RV = IVIV =

2

ef2

med2

efef

medmed

() O Rendimento, na ordem de cerca de O Rendimento, na ordem de cerca de 40%, também é relativamente fraco40%, também é relativamente fraco.

Meia OndaMeia OndaDiodos de PotênciaDiodos de Potência: Tensão Rectificada: Tensão Rectificada

Diodo RectificadorDiodo Rectificador

Page 70: Semicondutores: - diodos

SemicondutoresSemicondutores: : DiodosDiodos

10-04-2310-04-23 Por Por : : Luís TimóteoLuís Timóteo 7171

A rectificação é de Onda Completa, assim a frequência A rectificação é de Onda Completa, assim a frequência da tensão rectificada é dupla da Rede AC.da tensão rectificada é dupla da Rede AC.

D)pk(D)pk(

med VV.,VV

.V

263602

2

Valor médio:

2

V V= VD)pk(

ef2

2

V V= VD)pk(

ef2

1,11 = 22

= /V2

2/V = V2

V = f

m

mmed

efF

1,11 = 22

= /V2

2/V = V2

V = f

m

mmed

efF

0,483 = 1-1,11 = 1-f = r 2F

2 0,483 = 1-1,11 = 1-f = r 2F

2

0,81 = 8

= /RV

/RV = IV

IV = 2

ef2

med2

efef

medmed

0,81 =

8 =

/RV

/RV = IV

IV = 2

ef2

med2

efef

medmed

t

VR

T

Tensão inversaTensão inversa

Diodos de PotênciaDiodos de Potência: Tensão Rectificada- : Tensão Rectificada- onda Completa c/ Tformador duploonda Completa c/ Tformador duplo

Diodo RectificadorDiodo Rectificador

Page 71: Semicondutores: - diodos

SemicondutoresSemicondutores: : DiodosDiodos

10-04-2310-04-23 Por Por : : Luís TimóteoLuís Timóteo 7272

Onda Completa com Ponte de Graetz

Onda Completa com transformador duplo

Fonte simétricaOnda Completa com Ponte Graetz

Meia-Onda Onda Completa com transformador tomada central

Diodos de PotênciaDiodos de Potência: Tensão Rectificada- Resumo: Tensão Rectificada- Resumo

Diodo RectificadorDiodo Rectificador

Page 72: Semicondutores: - diodos

SemicondutoresSemicondutores: : DiodosDiodos

10-04-2310-04-23 Por Por : : Luís TimóteoLuís Timóteo 7373

Diodos de PotênciaDiodos de Potência: : Tensão Rectificada- ResumoTensão Rectificada- ResumoDiodo RectificadorDiodo Rectificador

Page 73: Semicondutores: - diodos

SemicondutoresSemicondutores: : DiodosDiodos

10-04-2310-04-23 Por Por : : Luís TimóteoLuís Timóteo 7474

Rectificador vRL RL

C

Filtro com condensadorFiltro com condensadorAnálise

Vr

VRL

V(ac)minVRmax

T

T

VRmax

C = —— I.t

Vr

T = —— 1f

I = —— VRL

RL

Supõe-se a descarga do condensador Supõe-se a descarga do condensador a corrente constante.a corrente constante.

VrVmed

Vr2Vr

2

T T T

T T

V(ac)minNível DC

Vem…

Em que Em que T é o tempo de condução dos T é o tempo de condução dos diodos para a carga de C. diodos para a carga de C.

Descarga/Carga Ideal

Diodos de PotênciaDiodos de Potência: : Tensão Rectificada- FiltragemTensão Rectificada- FiltragemDiodo RectificadorDiodo Rectificador

Page 74: Semicondutores: - diodos

SemicondutoresSemicondutores: : DiodosDiodos

10-04-2310-04-23 Por Por : : Luís TimóteoLuís Timóteo 7575

Filtro com condensadorFiltro com condensador

Diodos de PotênciaDiodos de Potência: : Tensão Rectificada- FiltragemTensão Rectificada- FiltragemDiodo RectificadorDiodo Rectificador

Page 75: Semicondutores: - diodos

SemicondutoresSemicondutores: : DiodosDiodos

10-04-2310-04-23 Por Por : : Luís TimóteoLuís Timóteo 7676

32 )PP(

)

rrms(

VVr

pp =

r

I

VC T

)(

pp =

r

pk

VRTVC)(

= )rms(

RCfpkVVr32

pk

= )pp(rRC

TVV

2

)pp(Vrpk )dc( VV

RC

T )

Vppkdc( VV2

fRC

Tpk VV )dc(

21

VVpkpk

Desenvolvimento das Expressões do “Ripple”Desenvolvimento das Expressões do “Ripple”

Para calcular o ”rms” de uma sinusoide, dividiria por 2 a Vr(pp) e multiplicaria por Para calcular o ”rms” de uma sinusoide, dividiria por 2 a Vr(pp) e multiplicaria por 2. 2. Esta forma de onda aproxima-se mais duma dente de serra, cujo factor “rms” é Esta forma de onda aproxima-se mais duma dente de serra, cujo factor “rms” é 3. 3. Então:Então:

TT

ttdesdes

VV(dc)(dc)VVrr

100)(

)(%

DCVrmsrVr

tttt

ttcc

Para efeitos de cálculo do condensador, considera-se o tempo de descarga ≈ ao período Para efeitos de cálculo do condensador, considera-se o tempo de descarga ≈ ao período T, e o tempo de carga ∆tc Instantâneo, desprezível.T, e o tempo de carga ∆tc Instantâneo, desprezível.

Descarga/Carga Ideal

Diodos de PotênciaDiodos de Potência: : Tensão Rectificada- FiltragemTensão Rectificada- FiltragemDiodo RectificadorDiodo Rectificador

Page 76: Semicondutores: - diodos

SemicondutoresSemicondutores: : DiodosDiodos

10-04-2310-04-23 Por Por : : Luís TimóteoLuís Timóteo 7777

VR

tiD

vR

t

t

iD

T1 TC C ttT1

T

Filtro com condensadorFiltro com condensador Porque não se usa um condensador o maior possível?

• Principalmente para evitar um aumento desnecessário do volume.• Além disso há que ter em conta a influência do valor do condensador sobre a corrente que circula nos díodos. (Aumenta)

Diodos de PotênciaDiodos de Potência: : Tensão Rectificada- FiltragemTensão Rectificada- FiltragemDiodo RectificadorDiodo Rectificador

Page 77: Semicondutores: - diodos

SemicondutoresSemicondutores: : DiodosDiodos

10-04-2310-04-23 Por Por : : Luís TimóteoLuís Timóteo 7878

vR

t

t

iD

T1 TC

Quando se aumenta a capacidade do condensador, é verdade que se diminui o “Ripple”, Quando se aumenta a capacidade do condensador, é verdade que se diminui o “Ripple”, mas o tempo de carga do condensador diminui e o tempo de descarga aumenta, então, o mas o tempo de carga do condensador diminui e o tempo de descarga aumenta, então, o condensador tem que carregar mais energia em mais curto espaço de tempo, o que vai condensador tem que carregar mais energia em mais curto espaço de tempo, o que vai originar um pico muito intenso de corrente nesse espaço de tempo, podendo até danificar originar um pico muito intenso de corrente nesse espaço de tempo, podendo até danificar os diodos.os diodos.

Os diodos só vão conduzir, no espaço de tempo em que a voltagem de saída é menor que Os diodos só vão conduzir, no espaço de tempo em que a voltagem de saída é menor que a de entrada, que é quando se dá a carga de C. a de entrada, que é quando se dá a carga de C.

)2V

Vπ(1

R

ViD

r

pk

L

pkmed

)2V

V2π(1

R

ViD

r

pk

L

pkmax

)])([(r

pk

L

pk

r

pkmedDC 2V

V1

R

V

2V

V

1iD

Diodos de PotênciaDiodos de Potência: : Max. Corrente nos diodosMax. Corrente nos diodosDiodo RectificadorDiodo Rectificador

Page 78: Semicondutores: - diodos

SemicondutoresSemicondutores: : DiodosDiodos

10-04-2310-04-23 Por Por : : Luís TimóteoLuís Timóteo 7979

Diodo RectificadorDiodo RectificadorMultiplicadores de tensãoMultiplicadores de tensão::

Um duplicador de tensão fornece na saída, duas vezes a tensão de pico da entrada.Um duplicador de tensão fornece na saída, duas vezes a tensão de pico da entrada.Dobrador de tensão de meia ondaDobrador de tensão de meia onda

O termo "meia-onda" reflecte o facto de a saída do condensador (C2) ser carregado O termo "meia-onda" reflecte o facto de a saída do condensador (C2) ser carregado durante uma alternância de cada ciclo de entrada…durante uma alternância de cada ciclo de entrada…

offoffVCVC22Vin(pk)Vin(pk)

……. e descarregado durante a outra.. e descarregado durante a outra.Vin(pk)Vin(pk)

Vin(pk)Vin(pk)

offoff

VCVC22

IIinin

Vin(pk)Vin(pk)

Durante os semiciclos positivos, a fonte e C1, carregam C2 e alimentam a carga. Durante Durante os semiciclos positivos, a fonte e C1, carregam C2 e alimentam a carga. Durante os semiciclos negativosC1 carrega e C2 alimenta a cargaos semiciclos negativosC1 carrega e C2 alimenta a carga

Page 79: Semicondutores: - diodos

SemicondutoresSemicondutores: : DiodosDiodos

10-04-2310-04-23 Por Por : : Luís TimóteoLuís Timóteo 8080

Diodo RectificadorDiodo RectificadorMultiplicadores de tensãoMultiplicadores de tensão::

Dobrador de tensão de onda CompletaDobrador de tensão de onda Completa

O termo "onda-completa", reflecte o facto de que os condensadores de saída serem O termo "onda-completa", reflecte o facto de que os condensadores de saída serem carregados durante semiciclos alternados do sinal de entrada.carregados durante semiciclos alternados do sinal de entrada.

Vin(pk)Vin(pk)

offoff

onon

Vin(pk)Vin(pk)

offoff

onon

4040

Page 80: Semicondutores: - diodos

SemicondutoresSemicondutores: : DiodosDiodos

10-04-2310-04-23 Por Por : : Luís TimóteoLuís Timóteo 8181

Diodo RectificadorDiodo RectificadorMultiplicadores de tensãoMultiplicadores de tensão::

Triplicador de tensão Triplicador de tensão

O triplicador de tensão fornece uma tensão de saída DC, que é aproximadamente três O triplicador de tensão fornece uma tensão de saída DC, que é aproximadamente três vezes a tensão de pico da entrada.vezes a tensão de pico da entrada.

Vin(pk)Vin(pk) onononon

onon

3Vin3Vin

Page 81: Semicondutores: - diodos

SemicondutoresSemicondutores: : DiodosDiodos

10-04-2310-04-23 Por Por : : Luís TimóteoLuís Timóteo 8282

Vin(pk)Vin(pk)

Multiplicadores de tensãoMultiplicadores de tensão::Quadruplicador de tensão Quadruplicador de tensão

Diodo RectificadorDiodo Rectificador

O quadruplicador de tensão fornece uma tensão de saída DC, que é aproximadamente O quadruplicador de tensão fornece uma tensão de saída DC, que é aproximadamente quatro vezes a tensão de pico da entrada.quatro vezes a tensão de pico da entrada.

onon

onon

onon

onon

4Vin4Vin

Page 82: Semicondutores: - diodos

SemicondutoresSemicondutores: : DiodosDiodos

10-04-2310-04-23 Por Por : : Luís TimóteoLuís Timóteo 8383

As tensões de saída pode ser +48 VDC sem referencia á Terra, ou As tensões de saída pode ser +48 VDC sem referencia á Terra, ou 24 VDC. 24 VDC.

Diodo RectificadorDiodo RectificadorMultiplicadores de tensãoMultiplicadores de tensão::

Fonte com dupla polaridade Fonte com dupla polaridade

48 VDC48 VDC

+24VDC+24VDC

-24VDC-24VDC

Page 83: Semicondutores: - diodos

SemicondutoresSemicondutores: : DiodosDiodos

10-04-2310-04-23 Por Por : : Luís TimóteoLuís Timóteo 8484

2 Tipos2 Tipos Estáticas Estáticas

DinâmicasDinâmicasPerdas estáticasPerdas estáticas

VV

rrdd

idealidealidealideal

iiDD

VVrdrd

VVdd

T

0

DD dt)·t(PT

1P

PPDD = V = V·I·IDD + r + rDD · I · Iefef22

IIDD : Valor médio: Valor médio

IIefef : : Valor eficazValor eficaz

Perdas no Diodo de PotênciaPerdas no Diodo de Potência

PPDD (t) = v (t) = vDD (t)·i (t)·iDD (t) = (V (t) = (V + r + rDD · i(t)) · i(t) · i(t)) · i(t)

iiDD

Diodo RectificadorDiodo Rectificador

Page 84: Semicondutores: - diodos

SemicondutoresSemicondutores: : DiodosDiodos

10-04-2310-04-23 Por Por : : Luís TimóteoLuís Timóteo 8585

AA BB

VV11

VV22

RRii

VV++

--

ii

VV

tt

tt

ttrrrr

VV11/R/R

-V2/R-V2/R-V2/R-V2/R

tststststf (i= -0tf (i= -0,,1·V2/R)1·V2/R)tf (i= -0tf (i= -0,,1·V2/R)1·V2/R)

-V-V22

ttss = Tempo de armazenamento (storage time ) = Tempo de armazenamento (storage time )

ttff = Tempo de caída (fall time )= Tempo de caída (fall time )

ttrrrr = tempo de recuperação inversa= tempo de recuperação inversa

(reverse recovery time )(reverse recovery time )

Perdas Dinâmicas: Comutação A-B (Corte)Perdas Dinâmicas: Comutação A-B (Corte)

PPDD (t) = v (t) = vDD (t)·i (t)·iDD (t) (t)

Perdas no Diodo de PotênciaPerdas no Diodo de Potência

Diodo RectificadorDiodo Rectificador

Page 85: Semicondutores: - diodos

SemicondutoresSemicondutores: : DiodosDiodos

10-04-2310-04-23 Por Por : : Luís TimóteoLuís Timóteo 8686

AA BB

VV11

VV22

RRii

VV++

--ii

ttdd = Tempo de atraso (delay time )= Tempo de atraso (delay time )

ttrr = Tempo de subida (rise time ) = Tempo de subida (rise time )

ttfrfr = t = tdd + t + trr = Tempo de recuperação directa= Tempo de recuperação directa

(forward recovery time )(forward recovery time )

ttrr

00,,9·V9·V11/R/R

ttdd

00,,1·V1·V11/R/R

ttfrfr

O processo de condução é muito O processo de condução é muito mais rápido do que o de corte.mais rápido do que o de corte.

O processo de condução é muito O processo de condução é muito mais rápido do que o de corte.mais rápido do que o de corte.

Perdas Dinâmicas: Comutação B-A (Condução)Perdas Dinâmicas: Comutação B-A (Condução)Perdas no Diodo de PotênciaPerdas no Diodo de Potência

Diodo RectificadorDiodo Rectificador

Page 86: Semicondutores: - diodos

SemicondutoresSemicondutores: : DiodosDiodos

10-04-2310-04-23 Por Por : : Luís TimóteoLuís Timóteo 8787

ttrrrr

As comutações não são perfeitasAs comutações não são perfeitas Há instantes em que se tem que lidar com tensão e corrente Há instantes em que se tem que lidar com tensão e corrente A Maior parte das perdas são devidas á saída de conduçãoA Maior parte das perdas são devidas á saída de conduçãoiiDD

tt

VVDD

tt

0,8 V0,8 V

-200 V-200 V

10 A10 A

3 A3 A

Potência instantânea perdida na saída de condução:Potência instantânea perdida na saída de condução:

ppDscDsc (t) = v (t) = vDD (t)·i (t)·iDD (t) = (t) =

rrt

0

DscD dt)·t(pT

1P

Potência média num período:Potência média num período:

Perdas Dinâmicas: Comutação em diodos de PotênciaPerdas Dinâmicas: Comutação em diodos de PotênciaPerdas no Diodo de PotênciaPerdas no Diodo de Potência

Diodo RectificadorDiodo Rectificador

Page 87: Semicondutores: - diodos

SemicondutoresSemicondutores: : DiodosDiodos

10-04-2310-04-23 Por Por : : Luís TimóteoLuís Timóteo 8888

aaSiSi

jjPastilha Pastilha

ccencapsuladoencapsulado

ambienteambienteP (W)P (W)

Equivalente eléctricoEquivalente eléctrico

P (W)P (W)

RRTHjcTHjc RRTHcaTHca

TTaa

jjcc

aa

TTaa : Temperatura ambiente : Temperatura ambiente

Tensões Tensões TemperaturasTemperaturas

Corrente Corrente Perdas (W)Perdas (W)

Características Térmicas Características Térmicas As perdas geram calor e este deve ser dissipadoAs perdas geram calor e este deve ser dissipadoO silício perde as suas propriedades semicondutoras a partir de 150O silício perde as suas propriedades semicondutoras a partir de 150ooC.C.

Perdas no Diodo de PotênciaPerdas no Diodo de Potência

Diodo RectificadorDiodo Rectificador

Page 88: Semicondutores: - diodos

SemicondutoresSemicondutores: : DiodosDiodos

10-04-2310-04-23 Por Por : : Luís TimóteoLuís Timóteo 8989

A resistência térmica A resistência térmica pastilha – encapsuladopastilha – encapsulado é baixa ( é baixa ( 0.5 ºC/W). 0.5 ºC/W).

A resistência térmica A resistência térmica encapsulado- ambienteencapsulado- ambiente é alta ( é alta ( 50 50 ooC/W).C/W).

Para reduzir a temperatura, pode-se colocar um dissipador.Para reduzir a temperatura, pode-se colocar um dissipador.

Conectamos uma resistência em paralelo com a RConectamos uma resistência em paralelo com a RTHcaTHca

P (W)

RRTHjcTHjc RRTHcaTHca

TTaa

jjcc

aa

RRTH radiadorTH radiador

Características Térmicas Características Térmicas

Perdas no Diodo de PotênciaPerdas no Diodo de Potência

Diodo RectificadorDiodo Rectificador

Page 89: Semicondutores: - diodos

SemicondutoresSemicondutores: : DiodosDiodos

10-04-2310-04-23 Por Por : : Luís TimóteoLuís Timóteo 9090

PPNN

CátodoCátodo

ÂnodoÂnodo

Muitos multímetros possuem essa função. Verifica-se a continuidade do diodo.Muitos multímetros possuem essa função. Verifica-se a continuidade do diodo.

Diodo SemicondutorDiodo SemicondutorDiodo CheckDiodo Check

Page 90: Semicondutores: - diodos

SemicondutoresSemicondutores: : DiodosDiodos

10-04-2310-04-23 Por Por : : Luís TimóteoLuís Timóteo 9191

Page 91: Semicondutores: - diodos

SemicondutoresSemicondutores: : DiodosDiodos

10-04-2310-04-23 Por Por : : Luís TimóteoLuís Timóteo 9292

Page 92: Semicondutores: - diodos

SemicondutoresSemicondutores: : DiodosDiodos

10-04-2310-04-23 Por Por : : Luís TimóteoLuís Timóteo 9393

BibliografiasBibliografias

http://wwwlasmea.univ-bpclermont.fr/Personnel/Francois.Berry/teaching/Microelectronics/composant.swfhttp://wwwlasmea.univ-bpclermont.fr/Personnel/Francois.Berry/teaching/Microelectronics/composant.swf

http://www.williamson-labs.com/480_xtor.htmhttp://www.williamson-labs.com/480_xtor.htm

http://www.powershow.com/view1/2291d5-MTc1M/Chapter_3__BJTs_Bipolar_Junction_Transistors_powerpoint_ppt_presentationhttp://www.powershow.com/view1/2291d5-MTc1M/Chapter_3__BJTs_Bipolar_Junction_Transistors_powerpoint_ppt_presentation

http://www.learnabout-electronics.org/Downloads/Fig316dl_bjt_operation.swfhttp://www.learnabout-electronics.org/Downloads/Fig316dl_bjt_operation.swf

http://www2.eng.cam.ac.uk/~dmh/ptialcd/http://www2.eng.cam.ac.uk/~dmh/ptialcd/

http://www.yteach.co.za/page.php/resources/view_all?http://www.yteach.co.za/page.php/resources/view_all?id=potential_resistance_voltage_semiconductor_conductor_insulator_n_type_p_type_p_n_junction_n_p_diode_t_page_3id=potential_resistance_voltage_semiconductor_conductor_insulator_n_type_p_type_p_n_junction_n_p_diode_t_page_3

http://www.infoescola.com/quimica/dopagem-eletronica/http://www.infoescola.com/quimica/dopagem-eletronica/

http://www.prof2000.pt/users/lpahttp://www.prof2000.pt/users/lpa

El transistor bipolar por - Javier Ribas Bueno -Escuela Universitaria de Ingenierías Técnicas de MieresEl transistor bipolar por - Javier Ribas Bueno -Escuela Universitaria de Ingenierías Técnicas de Mieres

http://www.electronics-tutorials.ws/diode/diode_3.htmlhttp://www.electronics-tutorials.ws/diode/diode_3.html

http://content.tutorvista.com/physics_12/content/media/pn_junct_diode.swfhttp://content.tutorvista.com/physics_12/content/media/pn_junct_diode.swf

http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/electronic/photdet.htmlhttp://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/electronic/photdet.html

http://www.thorlabs.com/tutorials.cfm?tabID=31760http://www.thorlabs.com/tutorials.cfm?tabID=31760

http://informatica.blogs.sapo.mz/671.htmlhttp://informatica.blogs.sapo.mz/671.html

Kristin Ackerson, Virginia Tech EE - Spring 2002Kristin Ackerson, Virginia Tech EE - Spring 2002

http://www.electronics-tutorials.ws/diode/diode_4.htmlhttp://www.electronics-tutorials.ws/diode/diode_4.html