S-Aula 01 - Eletrônica

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analógicaEletrônica
Diodos e circuitos com diodos
AULA 01
Ianca Rocha Ferreira - Engenheira Eletricista
Curva característica do diodo
Tensão de joelho do diodo
Região direta - tensão na qual a corrente começa a aumentar rapidamente;
Funciona como à barreira de potencial;
A análise de circuitos com diodo geralmente se resume em determinar se a tensão no diodo é maior ou menor do
que a tensão de joelho; 
Maior - diodo conduz intensamente;
Menor - diodo conduz fracamente;
Tensão de joelho de um diodo de silício como: VK ≈ 0,7 V;
Tensão de joelho de um diodo de germânio é de aproximadamente 0,3 V;
Esse baixo valor da tensão de joelho é uma vantagem e esclarece o porquê do uso do diodo de germânio em
certas aplicações.
Pequenos aumentos na tensão do diodo causam grandes
aumentos na corrente do diodo.
Acima da tensão de joelho - corrente no diodo aumenta rapidamente;
Tensão de joelho do diodo
Fabricante especifica nas folhas de dados a corrente máxima que um diodo pode conduzir com
segurança sem diminuir sua vida útil ou degradar suas características; 
A corrente direta máxima é um dos valores máximos fornecido nas folhas de dados.
Se a corrente em um diodo for muito alta, o calor excessivo pode destruí-lo;
Datasheet
Pode ser calculada tal qual como se faz para um resistor;
é igual ao produto da tensão pela corrente do diodo. 
Potência nominal - potência máxima que um diodo pode dissipar
seguramente sem diminuir sua vida útil ou degradar suas
propriedades. 
onde Vmáx é a tensão correspondente a Imáx. 
Dissipação de potência no diodo
Se um diodo tem uma tensão e uma corrente máximas de 1 V e 2 A, qual será o
valor máximo de potência dissipada?
Dissipação de potência no diodo - Exercício
Um diodo tem uma potência nominal de 5 W. Se a tensão no diodo for de 1,2 V e
a corrente de 1,75 A, qual a dissipação de potência? O diodo queimará?
Dissipação de potência no diodo - Exercício
Polarização do diodo - Exercício
Os diodos das figuras estão polarizados direta ou reversamente?
Curva do diodo - Revisão
Resistência de corpo
Acima da tensão de joelho, pequenos aumentos na tensão do diodo causam grandes
aumentos na corrente do diodo. 
Vencida a barreira de potencial, tudo o que impede a passagem da corrente é a resistência
ôhmica das regiões p e n. 
Se as regiões p e n fossem dois pedaços separados de semicondutores, cada um teria uma
resistência que poderia ser medida com um ohmímetro, a mesma que um resistor comum.
A soma das resistências ôhmicas é chamada de resistência de corpo do diodo, que é definida
como:
Ela depende do tamanho das regiões p e n. 
De modo geral é menor de 1 Ω.
RB = RP + RN 
Resistência de corpo
Geralmente utilizado em circuitos de precisão;
V1 e I1 são a tensão e a corrente em algum ponto no joelho ou acima; V2 e I2 são a
tensão e a corrente em algum ponto bem acima do joelho na curva do diodo;
A resistência de corpo é igual ao inverso da inclinação acima da curva do joelho. Quanto
maior a inclinação da curva do diodo, menor a resistência de corpo. Em outras palavras,
quanto mais vertical for a curva do diodo acima do joelho, menor a resistência de corpo.
Resistência CC do diodo
Sentido de condução direta - simbolizada por RF; 
Sentido de condução reversa - designada por RR;
Resistência direta 
Como o diodo é um dispositivo não linear, sua resistência CC varia conforme a corrente que circula por ele. 
Exemplo:
pares de corrente e tensão diretas para um diodo 1N914: 
10 mA com 0,65 V; 
30 mA com 0,75 V; e
50 mA com 0,85 V.
Qual a resistência CC para cada caso?
Resistência CC do diodo
Exemplo:
pares de corrente e tensão diretas para um diodo 1N914: 
10 mA com 0,65 V; 
30 mA com 0,75 V; e
50 mA com 0,85 V.
Qual a resistência CC para cada caso?
65, 25 e 17 Ω respectivamente.
A resistência CC diminuiu com o aumento da corrente. 
Em qualquer caso, a resistência direta é baixa comparada com resistência reversa.
25 nA com 20 V; 
5 μA com 75 V. 
Resistência reversa 
De modo similar, aqui estão dois pares de correntes e tensões reversas para um 1N914: 
Qual a resistência CC para cada caso?
Resistência CC do diodo
25 nA com 20 V; 
5 μA com 75 V. 
Resistência reversa 
De modo similar, aqui estão dois pares de correntes e tensões reversas para um 1N914: 
Qual a resistência CC para cada caso?
800MΩ e 15MΩ
Resistência CC diminui à medida que nos aproximamos da tensão de ruptura (75 V).
Resistência CC do diodo
Resistência de corpo é a resistência somente das regiões p e n. 
Resistência CC de um diodo = resistência de corpo mais o efeito da barreira
de potencial.
é a resistência total
Por isso, a resistência de um diodo é sempre maior que a resistência de
corpo.
Resistência CC versus resistência de corpo
Retas de carga
Para traçar a reta de carga, precisamos considerar dois pontos de operação do circuito.
Por facilidade, escolhemos os pontos sobre os eixos do gráfico, pois sempre uma das
grandezas é nula.
Retas de carga
O valor máximo de corrente que circula pelo circuito ocorre quando VD é nula, ou seja,
quando o diodo está em curto;
A máxima tensão sobre o diodo ocorre quando a corrente que o atravessa for nula, isto
é, quando o diodo for considerado um circuito aberto.
Retas de carga
Recurso usado para calcular o valor exato da corrente e da tensão no diodo;
Úteis para os transistores, que serão vistos posteriormente.
Retas de carga - Exercício
Qual o valor da corrente Id?
O ponto quiescenete ou ponto Q
Q é uma abreviação de quiescente, que significa “em repouso”
(quieto);
Indica a interseção entre a curva característica do diodo e a reta
de carga.
Exercícios
Um diodo está em série com um resistor de 220 Ω. Se a tensão no resistor for
de 6 V, qual é o valor da corrente no diodo? Como seria o esquemático desse
circuito?
Um diodo tem uma tensão de 0,7 V e uma corrente de 100 mA. Qual é o valor
da potência do diodo? 
Retificador de meia onda
 A fonte CA produz uma tensão senoidal. 
Supondo um diodo ideal, o semiciclo positivo da tensão da fonte irá
polarizar o diodo diretamente. Como ele é uma chave fechada, o
semiciclo positivo da fonte CA aparecerá no resistor de carga. 
No semiciclo negativo, o diodo está polarizado reversamente. Nesse caso,
o diodo ideal será uma chave aberta, e não aparecerá tensão no resistor
de carga.
Retificador de meia onda - saída positiva
Retificador de meia onda - saída negativa
Qual seria a saída?
Esta tensão de meia onda produz uma corrente unidirecional na carga, ou seja, ela circula
somente em um sentido. 
Retificador de meia onda
Qual é a vantagem deste circuito? 
Sempre que tiver um circuito sensitivo, aquele que não pode ter uma tensão de entrada alta,
você pode usar um limitador positivo-negativo para proteger a entrada;
Se o sinal de entrada tentar aumentar acima de 0,7 V, a saída fica limitada a 0,7 V. Por outro
lado, se o sinal de entrada tentar aumentar de – 0,7 V, a saída fica limitada a – 0,7 V.
Diodos reais
Diodos reais
Não obtemos uma tensão de meia onda perfeita no resistor de carga;
Barreira de potencial faz com que o diodo não conduza enquanto a fonte de tensão não
alcança 0,7 V aproximadamente.;
Por exemplo, se a tensão de pico da fonte for de 100 V, a tensão na carga será muito
próxima da tensão de meia onda perfeita. Se a tensão de pico da fonte for de 5 V, a tensão
na carga terá apenas 4,3 V. Se for necessária uma resposta melhor, use esta fórmula
derivada: 
Vp(out) = Vp(in) – 0,7 V
Grampeadores
Circuito responsável por deslocar o nível de referência do sinal CA
(normalmente zero) para o nível CC. Isso significa que cada ponto da onda
senoidal é deslocado para cima.
Grampeador positivo
Capacitor está inicialmente descarregado;
No primeiro semiciclo negativo da tensão de
entrada, o diodo conduz;
No pico negativo da fonte CA, o capacitor fica
totalmente carregado e sua tensão é de Vp;
Ligeiramente acima do pico negativo, o diodo
entra em corteo capacitor permanece quase que
totalmente carregado durante o tempo que o
diodo está em corte;
Para uma primeira aproximação, o capacitor funciona como uma bateria com o valor Vp volts. É por isso que a tensão de saída é um
sinal grampeado positivamente. 
Grampeadores - aplicações
receptores de televisão usam um grampeador para mudar o nível de referência do sinal
de vídeo, bem como radares e circuitos de comunicação.
Muito utilizados em: