03 - A Teoria dos Diodos

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...
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i
-t
l
1
r
Capítulo 3
+
A TEORIADOSOIOOOS
Este capítulo trata dos métodos de aproximação do diodo. A aproximação a ser usada
numa situação depende do que você está tentando fazer. Se for manutenção, a aproxi-
mação ideal é às vezes adequada. Sefor projeto, a terceira aproximação deve ser usada.
Na maioria das vezes, a segunda aproximação é suficiente.
Apósoestudodestecapítulo,vocêdeverásercapazde:
~ Desenhar o símbolo do diodo e identificar o catodo e o anodo.
~ Desenhar a curva do diodo e identificar todos os seus pontos ou áreas
significativos.
~ Descrever as características de um diodo ideal
~ Explicar a segunda aproximação de um diodo.
~ Desenhar a curva do diodo para a terceira aproximação.
~ Listar quatro características básicas dos dispositivos sernicondutores que
você encontrará nas folhas de dados.
65
66 Eletrônica - 4g Edição - Volume 1 Cap.3
3.1 o SíMBOLO ESQUEMÁTICO
Alguns dispositivos eletrônicos são lineares, o que significa que suas correntes são
diretamente proporcionais às suas tensões. Eles são chamados lineares porque o gráfi-
co da corrente versus tensão desses componentes é uma linha reta. O exemplo mais
simples de um dispositivo linear é um resistor comum. Se você levantar seu gráfico da
corrente versus tensão, obterá uma linha reta.
Um diodo é diferente. Por causa da barreira de potencial, um diodo não age
como um resistor. Conforme será visto, uma curva de corrente versus tensão para um
diodo produz um gráfico não-linear.
A Figura 3.1 mostra o símbolo esquemático de um diodo retificador. O lado p
é chamado anodo e o lado n, catodo. O símbolo do diodo parece-se com uma seta que
aponta do lado p para o lado n, do ano do para o catodo. Por isso, a seta do diodo lembra
que a corrente convencional circula facilmente do lado p para o lado n. Se você usa o
sentido real da corrente, os elétrons circulam facilmente contra a seta do diodo.
p
n
Figura3.1 o símbolo esquemático de um diodo retificador.
3.2 A CURVADO01000
Quando um fabricante produz um diodo para converter uma corrente alternada em
corrente contínua, o diodo é chamado de diodo retificador.Uma de suas principais
aplicações é nas fontes de alimentação- circuitos que convertem a tensão alternada em
tensão contínua.
A Figura 3.2 mostra o mais simples dos circuitos com diodo. Como analisar
um circuito como esse? Quando você está analisando circuitos com diodos, uma das
coisas a identificar é se o diodo está direta ou reversamente polarizado. Isso nem
sempre é fácil. Mas aqui temos algo que pode ajudar. Faça a você mesmo a seguinte
....
f
I
-1
i
t
'1
Capo3 A teoria dos diodos 67
pergunta: o circuito externo está tentando fazer com que a corrente convencional
circule no sentido da seta do diodo ou no sentido contrário? Se a corrente
convencional for no mesmo sentido da seta do diodo, o diodo está diretamente
polarizado.
R
+
vs-
+
vD
Figura3.2 A polarização direta.
Se você preferir o sentido real da corrente, faça a você mesmo a pergunta
declarada para o fluxo de elétrons livres. O circuito externo está tentando fazer com
que os elétrons livres circulem no sentido da seta do diodo ou no sentido oposto? Se for
no sentido oposto, o diodo conduz facilmente.
3.3 A REGIÃODIRETA
A Figura 3.2 mostra um circuito que você pode montar no laboratório. Depois de
montado, você pode medir a tensão no diodo e a corrente que circula por ele. Isso
fornecerá pares correspondentes de I e V para usar no seu gráfico.
ATensãodeJoelho
A Figura 3.3 mostra o gráfico do diodo de silício diretamente polarizado. O que o
gráfico nos diz? Para iniciar, a corrente é pequena para os primeiros décimos de tensão.
Quando nos aproximamos de 0,7 V, os elétrons livres começam a cruzar a junção em
grande quantidade. Acima de 0,7 V, o mais leve aumento na tensão do diodo produz
um maior aumento na corrente.
O valor de tensão no qual a corrente começa a aumentar rapidamente é
chamado tensãodejoelhodo diodo. Para um diodo de silício,a tensão de joelho é igual
à barreira de potencial, aproximadamente 0,7 V. Um diodo de germânio, por outro
lado, tem uma tensão de joelho de cerca de 0,3 V.
68 Eletrônica - 46 Edição - Volume 1 Cap.3
RUPTURA
1
CORRENTE
DE FUGA
REGIÃO
DIRETA
v
REGIÃO
REVERSA
JOELHO:::: 0,7 V
Figura3.3 A curva do díodo.
o DispositivoNão-linear
Um diodo é um dispositivo não-linear. Abaixo de 0,7 V, o diodo tem apenas uma
corrente muito pequena. Logo após 0,7 V,a corrente aumenta rapidamente. Essa ação é
muito diferente de um resistor comum, no qual a corrente aumenta em proporção
direta com a tensão. A razão do diodo ser diferente é que ele tem uma barreira de
potencial produzida por camada de depleção.
AResistênciade Corpo
Acima da tensão de joelho, a corrente no diodo aumenta rapidamente. Isso significa
que pequenos aumentos na tensão do diodo implica grandes aumentos na corrente do
diodo. A razão é que, uma vez vencida a barreira de potencial, tudo o que impede a
corrente é a resistência das regiões p e n. A soma dessas resistências é chamada
resistênciade corpodo diodo. Em símbolos,
rB = rp + rN
A resistência de corpo depende do nível de dopagem e das dimensões das
regiões p e n. Tipicamente, a resistência de corpo de um diodo retificador é menor
que 1 Q.
~
{
~
i
~
-t.
Cap.3 A teoria dos diodos 69
AMáximaCorrenteccDireta
Se a corrente num diodo for muito alta, uma temperatura excessiva irá destruí-Io.
Mesmo se nos aproximarmos do valor de queima, sem contudo atingi-Io, ele pode
encurtar a vida do diodo e degradar suas propriedades. Por essa razão, as folhas de
dados dos fabricantes especificam a corrente máxima na qual um diodo pode funcionar
com segurança sem diminuir sua vida ou degradar suas características.
A correntediretamáximaé um dos valoresnominaismáximosfornecidospelas
folhas de dados. Essa corrente pode ser listada como IF(~máx)'10 etc.,dependendo do fabri-
cante. Por exemplo, um 1N456tem um valor nominal maximo de 135mA. Isso significaque
ele pode funcionar seguramente com uma corrente contínua direta de 135mA.
oResistorde limitação de Corrente
Na Figura 3.2,o resistor é chamado resistor de limitaçãodecorrente.Quanto maior o
valor dessa resistência, menor a corrente no diodo. A resistência de limitação da
corrente deve garantir que a corrente no diodo seja menor que o valor nominal
máximo.
A corrente no diodo é dada por
Vs - VD
I=~
(3.1)
onde V5 é a tensão da fonte e VD é a tensão no diodo. Essa equação é a lei de Ohm
aplicada no resistor de limitação da corrente. Em outras palavras, a tensão no resistor é
igual a Vs - Vo. Dividindo essa tensão pela resistência, obtemos a corrente no resistor.
Como esse circuito é em série, o diodo tem o mesmo valor de corrente do resistor.
ADissipaçãoMáximadePotência
+ A relação mais próxima da corrente cc direta máxima é a potência de dissipação máxima.
Como um resistor, um diodo tem sua potência nominal. Esse valor nominal diz com
que potência o diodo pode dissipar seguramente sem diminuir sua vida útil ou degra-
dar suas propriedades. Quando a corrente no diodo é direta, o produto da tensão pela
corrente é igual à potência dissipada pelo diodo.
I
,
70 Eletrônica - 4a Edição - Volume 1 Cap.3
Com diodos retificadores, a potência nominal máxima não é normalmente
usada, pois todas as informações já estão contidas na corrente nominal máxima. Por
exemplo, a folha de dados de um 1N400l fornece o valor da corrente direta máxima 10
de 1 A. Enquanto você mantiver a corrente direta máxima dentro de 1 A, o diodo não
queimará.
Exemplo3.1
Suponha que um diodo tenha rp = 0,13 Q e rN = 0,1 Q. Qual é o valor da resistência
de corpo?
Solução
Some as resistências individuais para obter a resistênda de corpo:
rB = 0,13 Q + 0,1 Q = 0,23 Q
A resistência de corpo é também chamada de resistência ôhmica do diodo, porque ela
nada mais é que a resistência do material por onde a corrente circula.
Exemplo3.2
Na Figura 3.2, Vs =10 V, VD.=0,7Ve R =1 k,Q..Qualé a corrente no diodo?
Solução
A tensão no resistor é igual a 9,3 V. Agora,use a lei de Ohm para calcular a corrente
no circuito:
I = 9,3V
1 kQ = 9,3mA
3.4 A REGIÃOREVERSA
Quando você polariza reversamente um diodo, obtém apenas uma pequena corrente
de fuga. Fazendo medições na corrente e tensão do diodo, você pode plotar a curva
reversa; ela terá a aparência da região reversa mostrada na Figura 3.3. A corrente no
diodo é muito pequena para todas as tensões reversas de menos na tensão de ruptura.
Na ruptura, a corrente aumenta rapidamente para pequenos aumentos na tensão.
J
Cap.3 A teoria dos diodos 71
Essa é
num é a potência
Exemplo3.3
A
Solução
gera calor,
A Figura 3.3 mostra a corrente versus tensão no diodo. Mesmo medindo a
corrente e a tensão no diodo no circuito da Figura 3.2, a curva da Figura 3.3 pode ser
usada para qualquer circuito com diodo. Por quê? Porque a relação entre a corrente e a
tensão no diodo é a mesma, não importa como o diodo está conectado.
","
3.5 o 01000IDEAL
.:!
Até o fim deste capítulo, discutiremos três métodos de aproximação para os diodos de
silício. Cada um é útil dentro de certas condições. Vamos começar com a aproximação
mais simples,chamada diodoideal.
O que faz um diodo retificador? Ele conduz bem na polarização direta e
conduz mal na polarização reversa. ldealmente, um diodo retificador funciona como
um perfeito condutor (resistência zero) quando diretamente polarizado e como um
perfeito isolante (resistência infinita) quando reversamente polarizado....
I
"
A Figura 3.4 mostra o gráfico corrente tensão de um diodo ideal. Ele reforça o
que acabamos de dizer: uma resistência zero qw;mdo diretamente polarizado e resis-
tência infinita quando reversamente polarizado. E impossível construir tal dispositivo,
mas isso é o que os fabricantes produziriam se pudessem.
Existe algum dispositivo que funcione como um diodo ideal? Uma chave
comum tem resistência zero quando fechada e resistência infinita quando aberta.
Portanto, um diodo ideal funciona como uma chave que fecha quando diretamente
polarizada e abre quando reversamente polarizada. A Figura 3.5 resume a idéia da
chave.
72 Eletrônica - 4a Edição - Volume 1 Cap.3
I
V
Figura3.4 A curva do diodo ideal.
IDEAL
~ -/0
POLARIZAÇÃO REVERSA
0-0
POLARIZAÇÃO DIRETA
Figura3.5 O diodo ideal funciona como uma chave.
Exemplo3.4
Use a aproximação do diodo ideal para calcular a corrente na carga, a tensão na
carga, a potência na carga, a potência .no diodo e a potência total na Figura 3.6.
Solução
A fonte de alimentação polariza o diodo diretamente. Visualizeo diodo substituído
por uma chave fechada. Portanto, temos um circuito em série com uma fonte de
tensão de 10 V e uma resistência de carga de 1 kQ. Com a lei de Ohm,
1 = 10V
1kQ = 10mA
Como a chave está fechada, toda a tensão da fonte aparece no resistor de carga e
VL = 10V
A seguir, use o produto VI para obter a potência, como segue:
PL = (10V)(10 mA) = 100mW
PD = (OV)(10mA) = O
A potência total é a soma das potências individuais:
PT = PD + PL = O + lOOmW = lOOmW
--
Capo3 A teoria dos diodos 73
lN4001
RL
1 kQ1OV -=:....
1- -
Figura3.6 Exemplo.
3.6 A SEGUNDAAPROXIMAÇÃO
A Figura 3.7 mostra o gráfico corrente versus tensão para a segunda aproximação.O
gráfico diz que não há corrente enquanto a tensão no diodo não chegar a 0,7 V.Nesse
ponto, o diodo conduz. A partir daí, apenas 0,7 V aparece no diodo, não importando o
valor da corrente.
I
.(
0,7 V
v
Figura3.7 A curva do diodo para a segunda aproximação.
A Figura 3.8 mostra o circuito equivalente para a segunda aproximação.
Pensamos no diodo como uma chave em série com uma barreira de potencial de 0,7 V.
Se a tensão da fonte for de pelo menos 0,7 V, a chave fecha. Nesse caso, a tensão no
dispositivo é de 0,7 V.Como a barreira de potencial é fixada em 0,7 V,a queda total no
diodo será de 0,7 V para qualquer valor de corrente direta.
2' APROXIMAÇÃO
~ -/0
0,7 V
111~
0,7V
0-0---111 ~
POLARIZAÇÃO DIRETAPOLARIZAÇÃO REVERSA
Figura3.8 Na segunda aproximação, o diodo funciona como uma chave com bateria.
74 Eletrônica - 4g Edição - Volume 1 Cap.3
Por outro lado, se a tensão da fonte for menor que 0,7V ou se a tensão da fonte
for negativa (com polaridade reversa), a chave fica aberta. Logo, a barreira de potencial
não tem efeito e você pode pensar no diodo como um circuito aberto.
Exemplo3.5
Use a segunda aproximação para calcular a corrente na carga, a tensão na carga, a
potência na carga, a potência no diodo e a potência total na Figura 3.6.
Solução
Visuatizeo diodo substituído por uma chave fechada e uma barreira de potencial de
0,7 V. Portanto, temos um circuito em série com duas baterias em oposição,
conforme mostrado na Figura 3.9. As tensões em oposição se subtraem e a lei de
Ohm fornece
10 V O,7V - 9/3V = 9,3mA
I =.. 1 kQ - 1 kQ
A tensão na carga é igual a
VL .""!..hRL"" (9,3.mA)(11çQ) =9,3 V
Um modo alternativo de calcular a tensão na carga é pela subtração da queda do
diodo da fonte de alimentação:
VL = Vs - Vo = 10V - 0,7 V = 9,3 V
A seguir, usebproduto VI para o~er a pQfência.como<segue:
PL = (9,3V)(9,3mA) = 86,5mW
Po = (0,7V)(9,3mA) = 6,51mW
A potência total é a soma das potêficiasm&viduãis:
PT = Po + PL = 6,51mW + 86,5mW = 93mW
0,7v
~II-
10V -==-
1
RL
lkQ
- -
Figura3.9 Exemplo.
Capo3 A teoria dosdiados 75
3.7 ATERCEIRAAPROXIMAÇÃO
Na terceiraaproximaçãode um diodo, incluímos a resistência de corpo rB' A Figura 3.10
mostra o efeito que rB tem sobre a curva do diodo. Após o diodo de silício entrar em
condução,a tensão aumenta linear ou proporcionalmentecom o aumento da corrente.
Quanto maior a corrente, maior a tensão, porque a queda IR em rB aumenta para a
tensão total do diodo.
I
v
0,7V
Figura3.10 A curva do diodo para a segunda aproximação.
3~ APROXIMAÇÃO
~
0,7 V r
~o 1ll~
POLARIZAÇÃO REVERSA
0,7 V r
~II~
POLARIZAÇÃO DIRETA
Figura3.11 Circuito equivalente para a terceira aproximação.
~;:-
o circuito equivalente para a terceira aproximação é uma chave em série com
uma barreira de potencial de 0,7 V e uma resistência rB (veja a Figura 3.11).Quando a
tensãoaplicadafor maior que 0,7V,o diodo conduz. A tensão total no diodo é igual a
VD = 0,7 + IDrB (3.2)
3.8 A ESCOLHADAAPROXIMAÇÃO
-f
Que aproximação você deve usar? Se você está fazendo uma verificação de defeito
(manutenção) ou uma análise preliminar, os erros são sempre aceitáveis. Por outro
lado, se o seu circuito usa resistores de precisão com tolerâncias de 1 por cento, você
deve usar a terceira aproximação. Mas, na maioria das vezes, a segunda aproximação é
a melhor escolha.,
76 Eletrônica - 4g Edição - Volume 1 Cap.3
Exemplo3.6
Use a terceira aproximação para calcular a corrente na carga, a tensão na carga, a
potência na carga, a potêncianodigdQ e í,l.pgtêBcií,ltotal Ba>Figurí,l3.6.Um lN4001
tem uma resistência de corpo de 0,23 Q.
Solução
Visualize o diodo substituído por uma..chave fechada, uma barreira de potencial e
uma resistência de corpo de 0,23 Q. Logo, temos um circuito em série como o
mostrado na Figura 3.12.Asbaterias em opm,içãose subtraem e as duas resistências
se somâm. Portanto, a lei de Ohm fornece
I ... 1QV- O,7V9,~V
1 kQ + 0,23Q" 1 kQ .. 9,3rnA
A resistência de corpo (0,23 Q) é tão pequena comparada com a resistência de carga
(1 kQ) que a soma pode ainda ser considerada como sendo de 1 kQ após o
arredondamento dos dígitos significati"'os. Por isso, todos os outros cálculos
produzem quase os mesmos resultados de antes:
VL ..frRL ..(9,3 mA)(l kQ) ..9,3V
PL .. (9,3 V)(9,3mA); .. 86)5rnW'
6
PD .. (0,702V)(9,3mA) .. 6,53mW
PT" PD + PL" 6,53mW + 86,5mW .. 93mW
A única quantidade que é significativamente diferente é a potência do diodo. Isso
ocorre porque a tensão.:nodioPoEé um pouco maior em razão da queda adicional na
resistência de corpo:
0,7V
[11[-
IOV 1
0,23 Q
RL
1 kQ
- -
Figura3.12 Exemplo de um circuito em série.
A equação-guia que diz que aproximação você deve usar é:
I
I
T
I
I
r
~:.;
f,
Capo3 A teoria dos diodos 77
Vs - 0,7 (3.3)
IF = RL + YB
Primeiro, você deve considerar se o valor de tensão daalimentação é muito maior que
0,7 V. SeVs for igual a 7 V, ignorando-se a barreira de potencial, produz-se um erro de
cálculo de 10% conforme mostrado na Tabela 3.1. Se Vs for igual a 14 V, o erro de
cálculo será de 5%, e assim por diante.
Tabela3.1 Erros quando ignoramos 0,7 V.
Vs
3,5 V
7V
DiodoIdeal
20%
10%
14 V
28V
5%
2,5%
70V 1%
De modo similar, quando a resistência da carga for 10 vezes maior que a
resistência de corpo, ignorando-se a resistência de corpo, produz-se um erro de cálculo
de 10%. Quando a resistência de carga for 20 vezes maior, o erro cai para 5%, conforme
mostrado na Tabela 3.2.
Muitos diodos retificadores têm resistência de corpo acima de 1 Q, o que
significa que a segunda aproximação produz um erro de menos de 5%para resistências
de carga maiores que 20 Q. Isso cobre quase todos os circuitos práticos que você deve
encontrar. É por isso que a segunda aproximação é uma excelente escolha sempre que
você tiver dúvidas sobre qual delas usar.
Tabela3.2 Erros quando ignoramos a resistência de corpo.
Vs Ideal ou 2 aproximação
X5 20%
X 10 10%
X 20 5%
X 40 2,5%
X 100 1%
78 Eletrônica - 4g Edição - Volume 1 Cap.3
3.9 VERIFICAÇÃODEDEFEITOS
Vocêpode verificar rapidamente a condição de um diodo com um ohmímetro. Meça a
resistência cc do diodo num sentido, depois inverta os terminais e meça a resistência cc
novamente. A corrente direta dependerá da faixa de medição do ohmímetro usado, o
que significa que você obtém diferentes leituras com diferentes faixas de medição. O
principal fator a ser observado, contudo, é que a razão da resistência reversa para a
resistência direta dá como resultado uma alta taxa. Para os diodos típicos de silício
usados nos circuitos eletrônicos, a razão deve ser maior que 1.000:1.
68Q
Usar um ohmímetro para verificar as condições de um diodo é um exemplo
de teste passa/não passa. Você não está realmente interessado no valor exato da
resistência cc do diodo; tudo o que você quer saber é se o diodo tem uma baixa
resistência no sentido direto e uma alta resistência no sentido reverso. Os defeitos dos
diodos estão indicados como sendo qualquer um dos seguintes: uma resistência extre-
mamente baixa em ambos os sentidos (diodo em curto); alta resistência em ambos os
sentidos (diodo aberto); uma resistência um pouco baixa no sentido reverso (que
chamamosde diodocomfuga).
Exemplo3.7
A Figura 3.13 11\0stra o ç:irqqito çoIjj}o diod~al'1i~is~do~nteriormente. Suponha que
alguma coisa provocou a queima do diodo. Que tipos de sintomas você espera
encontrar?
Solução
Quando um diodo queíma,.ele$e toPla 11l1\çÍrÇJij.itoaberto. t-Jess.ecaso,a corrente cai
a zero. Portanto, se você medir a tensão na ciirga, a indicação no voltímetro será
zero.
IDEAL
...,
lWV1160Hz
-= I -=
....,
IDEAL --
Figura3.13 Exemplo de um circuito com diodo.
l~.
Capo3 A teoria dos diodos 79
Exemplo 3.8
e
Solução
Muitos problemas
tensão da fonte c!
estar aberto.
Como
defeito. Depois,
Por exemp
Se houver tE
teste com o
verifique as
justifique a
Se não
conexãoent
comuns. 1\
é da tomada
procurar os..
a
pode
eito ou uma
entação são
(>problema
começa a
3.10 PENSANDOEMTERMOSDECOMPORTAMENTO
VARIACIONAL
':I
Não existe nada melhor que uma análisevariacionaZlpara ajudá-Io a compreender o
comportamento dos circuitos eletrônicos. A idéia é a seguinte: qualquer circuito possui
variáveis independentes (como as fontes de alimentação e malhas com resistência) e
variáveis dependentes (como a tensão nos resistores, correntes, potências etc.). Quando
uma variável independente aumenta, cada uma das variáveis dependentes responderá
geralmente com um aumento ou diminuição. Se você entende como o circuito funcio-
na, será capaz de prever se a variável aumentará ou diminuirá.
t... 1 N. T. - Esta expressão não tem relação alguma com o cálculo variacional.
80 Eletrônica - 4g Edição - Volume 1 Cap.3
Eis como isso funciona para o circuito da Figura 3.13. Uma tensão Vs de 10 V
é aplicada no diodo em série com uma resistência de carga RLde 1 kQ. Na segunda
aproximação de um diodo, existem três variáveis independentes para esse circuito: Vs,
Rv VK' Estamos incluindo a tensão de joelho (VK) como uma variável independente
porque ela pode ser ligeiramente diferente do valor ideal de 0,7 V. Existem cinco
varáveis dependentes: Vv Iv PD,PLe PT' Elas são chamadas tensão na carga, corrente
na carga, potência no diodo, potência na carga e potência total.
Suponha que a tensão da fonte Vs tenha um ligeiro aumento, digamos de
10%. Qual será a resposta de cada variável? Elas aumentarão (A), diminuirão (O) ou
não mudarão (N)? Aqui estão algumas idéias que devem vir-lhe à mente quando você
está resolvendo um problema:
Na segunda aproximação, o diodo tem uma queda de 0,7 V. Se a tensão da fonte
aumentar ligeiramente, a queda no diodo ainda será de 0,7 V, o que significa que a
tensão na carga aumenta. Se a tensão na carga aumenta, a corrente na carga aumenta.
Um aumento na corrente da carga significa que as potências no diodo e na carga
aumentam. A potência total é a soma das potências no diodo e na carga, logo a
potência total aumenta.
A primeira hipótese da Tabela 3.3 resume o efeito de um ligeiro aumento na
tensão da fonte. Como você pode ver, cada variável dependente aumenta.
O que você acha que ocorre quando a resistência de carga da Figura 3.13
aumenta ligeiramente? Como a tensão no diodo é constante na segunda aproximação,
a tensão na carga não varia, mas a corrente na carga diminuirá. Isso implica uma menor
potência no diodo, na carga e na potência total. A segunda hipótese na Tabela 3.3
resume esse caso.
Tabela3.3 O Pensamento Variacional.
VL h Po PL Pr
Vs aumenta A A A A A
RL aumenta N O O O O
VK aumenta O O A O O
'I
"
L
1J"
fr
Capo3 A teoriadosdiodos 81
Finalmente, considere o efeito da tensão de joelho. Se a tensão de joelho
aumentar ligeiramente, as variáveis dependentes diminuirão, exceto no caso da po-
tência do diodo, conforme mostrado na terceira hipótese da Tabela 3.3.
Cqpítulo 1.
na variável
O primeiro
fonte Vs. A
~ denominado
Você pode praticar seu pensamento variacional no circuito pela seleção de
uma variável independente (Vs, Rlt R2I R3 ou VÚ A seguir, escolha uma variável
dependente no retângulo (VA' VB, Vo 11etc.). Depois, tente imaginar se a variável
aumenta, diminui ou permanece inalterada. Para confirmar sua resposta, leia o símbo-
lo e depois a resposta.
Par exemplo, como um aumento na tensão de joelho afeta a corrente em R3?
Na Figura 3.21, um divisar de tensão quase ideal alimenta o diodo em série com uma
resistência de 100 kQ. Portanto, um ligeiro aumento na tensão de joelho diminuirá a
tensão na resistência de 100 kQ. Logo, a lei de Ohm diz que 13deve diminuir. Para
verificarsua resposta, vejao retângulo denominado VK' 13tem um símboloA3. Depois
procure no quadrado de respostas, onde obterá D, o que significa diminui. Isso revela
que sua resposta está correta.
3.11 INTERPRETAÇÃODAFOLHADEDADOS
A maioria das informações contidas na folha de dados do fabricante é obscura e usada
apenas pelos projetistas de circuitos. Por essa razão, vamos discutir apenas as informa-
ções que descrevem os dados contidos neste livro.
82 Eletrônica - 4~ Edição - Volume 1 Cap.3
ATensãode RupturaReversa
Vamos começar com a folha de dados do lN400l, um diodo retificador usado em
fontes de alimentação (circuitos que convertem a tensão ca em cc).No Apêndice, você
encontrará a folha de dados da série lN40XX, ou seja, dos diodos lN40Ol até lN4007:
sete diodos que têm as mesmas características diretas, mas diferentes características
reversas. Estamos interessados no lN4001, um dos membros dessa família de diodos.
A primeira informação trata de seus valores nominais:
Tensão de Pico Inverso Repetitivo
Tensão de Pico Inverso de Trabalho
Tensão de Bloqueio CC
Esses três símbolos de ruptura diferentes especificam a ruptura sobre certas
condições de operação. Você só precisa saber que a tensão de ruptura para esse diodo
é de 50 V,não importa como o diodo está sendo usado.Essa ruptura ocorre porque o
diodo entra em avalanche onde uma grande quantidade de portadores aparece de
repente na camada de depleção. Com um diodo retificador como o lN4001, a ruptura
é geralmente destrutiva.
Com um lN400l, uma tensão reversa de 50 V representa um nível destrutivo
que o projetista geralmente evita sobre todas as condições de operação. É por isso que
um projetista inclui um fator desegurança.Não existe uma regra para o valor desse fator
de segurança, porque ele depende de vários fatores de projeto. Um projeto muito
cauteloso pode usar um fator 2, o que significa que ele nunca permite que a tensão
reversa seja maior que 25 V no diodo lN4001. Um projeto menos cauteloso pode
permitir que a tensão no lN400l seja de no máximo 40 V.
A CorrenteMáxima Direta
Um outro dado de interesse é a corrente direta retificada média, que é apresentada na
folha de dados:
Símbolo Valor
Corrente Direta Retificada Média (carga resistiva,
monofásica, 60 Hz, TA = 75°C)
10 IA
Símbolo 1N4001
VRRM 50 V
VRWM 50 V
VR 50 V
"I
r:
:t~i
f '
~
I I
I
'i' 1
Capo3 A teoria dos dia dos 83
Essas informações revelam que o 1N400l pode funcionar com 1 A no sentido
direto quando usado como retificador. Você aprenderá mais sobre corrente direta
retificada média no próximo capítulo. Por hora, tudo o que você precisa saber é que 1
A é o nível de corrente direta onde o diodo queima por causa da dissipação de potência
excessiva.
Novamente, um projetista se preocupa com o valor de 1 A como o valor
nominal máximo absoluto para o 1N400l, um nível de corrente direta que nunca deve
ser aproximado. É por isso que um fator de segurança deve ser incluído, possivelmente
um fator 2. Em outras palavras, um projeto de confiança deve garantir que a corrente
direta seja menor que 0,5 A em qualquer condição de operação. Estudos de defeitos de
dispositivos mostram qu,e o tempo de vida de um dispositivo diminui com valores
próximos dos nominais. E por isso que alguns projetistas usam um fator de segurança
de até 10:1. Um projeto realmente cauteloso deve manter a corrente direta de um
1N400l com valor de 0,1 A ou menos.
QuedadeTensãoDireta
A respeito das "Características Elétricas" no Apêndice, o primeiro dado mostrado
fornece o seguinte:
Característica e Condições
Queda de Tensão Direta Máxima Instantânea
(iF = 1,0 A, Tj = 25°C)
Essas medições são feitas com um sinal ca, que explica o aparecimento do
termo instantâneona especificação. O 1N4001 típico tem uma queda de tensão direta de
0,93V quando a corrente for de 1 A e a temperatura na junção for de 25°c. Se você testar
milhares de 1N4001, descobrirá que poucos terão 1,1 V quando a corrente for de 1 A.
ACorrenteReversaMáxima
Uma outra informação na folha de dados que é de difícil discussão é:
-,"
Valor Valor
Símbolo Típico Máximo
1JF 0,93 V 1,1 V
84 Eletrônica - 48 Edição - Volume 1 Cap.3
(Tj =25°C)
Tj =100°C
Característica e Condições
Corrente Reversa Máxima
Essa é a corrente reversa com uma tensão ccnominal (50V para um lN4001).
A 25°C, o lN4001 típico tem uma corrente reversa de 0,05 IlA. Mas observe como ela
aumenta para 1 IlA a 100c. No pior caso, a corrente reversa é 10 IlA a 25°C e 50 IlA a
100°c. Lembre-se de que essa corrente reversa inclui a corrente produzida termicamen-
te e a corrente de fuga da superfície. Você pode ver por esses números que a tempera-
tura é importante. Um projeto baseado na corrente reversa de 0,05 IlA trabalhará bem
na temperatura de 25°Ccom um lN4001 típico, mas não funcionará bem numa produ-
ção em massa se a temperatura da junção atingir o valor 100°c.
TÓPICOSOPCIONAIS
3.12 DISPOSITIVOSLINEARES
A lei de Ohm diz que a corrente através de um resistor comum é proporcional à tensão
no resistor. Isso produz um gráfico da corrente no resistor versus tensão no resistor
linear. Por exemplo, dado um resistor de 500 Q, seu gráfico tem a aparência da Figura
3.14. Observe os pontos de amostras. A corrente é 1 mA para uma tensão de 0,5 V e 2
mA para 1 V.Em ambos os casos, a razão da tensão para a corrente é de 500 Q. Inverter
a tensão da fonte não surte efeito sobre a linearidade do gráfico. Existe uma corrente
reversa de -1 mA para uma tensão de -0,5 V; a corrente aumenta para -2 mA com uma
tensão de -1 V.
Um resistor comum é sempre chamado dispositivolinearporque seu gráfico de
corrente versus tensão é uma linha reta similar à da Figura 3.14. Um resistor comum é
também chamado dispositivopas~jvo,porque tudo o que ele faz é dissipar potência; ele
não pode gerar potência. Uma bateria, por outro lado, é um dispositivoativo, porque
pode gerar potência.
Valor Valor
Símbolo Típico Máximo
IR
0,05 A 10 A
1,0 A 50 A
f
I(
,
Ir
I
I r
T
I
'(
t
,, I
(
I 't
Capo3 A teoria dos diodos 85
I
2 mA ~ ',
IV V
',: ~ -2 mA
Figura3.14 A resistência linear.
3.13 COMOCALCULARA RESISTÊNCIADECORPO
Quando você está tentando analisar um circuito com diodo de precisão, tem de saber o
valor da resistência de corpo do diodo. As folhas de dados dos fabricantes não forne-
cem o valor da resistência de corpo do diodo separadamente, mas fornecem informa-
ções suficientes que nos permitem calcular seu valor. Aqui está uma fórmula para a
resistência de corpo:
Vz - VI
rB = lz - 11
(3.4)
onde VI e 11são a tensão e a corrente em algum ponto no joelho ou acima; Vz e lz são a
tensão e a corrente em algum ponto bem acima do joelho na curva do diodo.
Por exemplo, a folha de dados de um lN4001 (veja o Apêndice) fornece uma
tensão direta de 0,93 V para uma corrente de 1 A. Como ele é um diodo de silício, tem
uma tensão de joelho de 0,7 V aproximadamente e uma corrente de aproximadamente
zero. Portanto, os valores a serem usados são Vz = 0,93Y,lz = 1 A, VI = 0,7V e 11= O.
Substituindo esses valores na equação, obtemos uma resistência de corpo de
Vz - VI 0,93V - 0,7V 0,23V
rB = lz - 11 = 1 A - OA = tA = 0,23Q
86 Eletrônica - 4~ Edição - Volume 1 Cap.3
3.14 ARESISTÊNCIAee DEUM 01000
Se você dividir a tensão total pela corrente total no diodo, obterá sua resistênciaCC.No
sentido de condução direta, essa resistência cc é simbolizada por RF;no sentido de
condução reversa, ela é designada por RR'
A Resistência Direta
Como o diodo tem uma resistência não-linear, sua resistência cc varia conforme a
corrente que circula por ele. Por exemplo, aqui estão alguns pares de corrente e tensão
diretas para um 1N914: 10 mA com 0,65 V; 30 mA com 0,75 V e 50 mA com 0,85 V.No
primeiro ponto, a resistência cc é
0,65 V = 65 Q
RF = 10mA
No segundo ponto, é
0,75 V = 25 Q
RF = 30 mA
No terceiro ponto, é
0,85 V = 17 Q
RF = 50 mA
Observe como a resistência cc diminui com o aumento da corrente. Em
qualquer caso, a resistência direta é baixa.
AResistênciaReversa
De modo similar, aqui estão dois pares de correntes e tensões reversas para um 1N914:
25 nA com 20 V;5 !-tAcom 75 V.No primeiro ponto, a resistência cc é
RR = 20V25nA = 800MQ
;.,-
4'
1'
.
/1
I/
"
\1
1
Capo 3 A teoria dos diados 87
no segundo ponto, é
'"I
75V = 15MQ
RR = 5 ~A
Observe como a resistência diminui à medida que nos aproximamos da
tensão de ruptura (75V).
3.15 AS RETAS DE CARGA
Essa seção trata das retas de carga,um recurso usado para calcular o valor exato da
corrente e da tensão no diodo. As retas de carga são úteis para os transistores, de modo
que uma explanação detalhada será dada numa discussão posterior sobre transistor.
A Equaçãoparaa Retade Carga
Como podemos calcular os valores exatos de corrente e tensão na Figura 3.15? A
corrente é
Vs - V
I=~
Rs
(3.5)
Como esse é um circuito em série, sua corrente é a mesma em qualquer ponto do
circuito.
Rs
+ +
VVs -=-
1- -
Figura3.15 o circuito com diodo.
88 Eletrônica - 4~ Edição - Volume 1 Cap.3
UmExemplo
Se a tensão da fonte for de 2 V e a resistência de limitação da corrente for de 100 Q,
então a Equação (3.5) será
2-V
I = 100 Q
(3.6)
A Equação (3.6) é uma relação linear entre a corrente e a tensão. Se plotarmos
essa equação, obteremos uma reta. Por exemplo, suponha que V seja zero. Portanto,
I=2V-OV
100Q = 20 mA
Plotando esse ponto (I =20 mA, V = O),obtemos o ponto sobre o eixo vertical
da Figura 3.16. Esse ponto é chamado saturação,porque ele representa a corrente
máxima.
fornece
Aqui está como obter outro ponto. Suponha V =2 V.Portanto, a Equação (3.6)
2V-2V
I = 100 Q = O
Quando plotamos esse ponto (I = O,V = 2), obtemos o ponto mostrado sobre
o eixo horizontal (Figura 3.16).Esse ponto é chamado corte porque representa a cor-
rente mínima.
Pela escolha de outras tensões, podemos calcular e plotar pontos adicionais.
Pelo fato da Equação (3.6)ser linear, todos os pontos repousarão sobre a reta mostrada
na Figura 3.16. A reta é chamada reta de carga.
oPontoa
A Figura 3.16 mostra a reta de carga e a curva do diodo. O ponto de interseção
representa a solução simultânea. Em outras palavras, as coordenadas do ponto Q são a
corrente e a tensão no diodo para uma tensão de fonte de 2 V e uma resistência de
limitação da corrente de 100Q. Pela leitura das coordenadas do ponto Q, obtemos uma
corrente de 12,5mA e uma tensão no diodo de 0,75 V.
~
I
Cap.3 A teoriadosdiodos 89
Figura3.16
I,
v
o 0,75V 1 V 2V
A reta de carga.
90 Eletrônica - 4g Edição - Volume 1 Cap.3
'I
RESUMO
Seção3.1 OSímboloEsquemático
o lado p é chamado anodo e o lado n,
catodo. O símbolo do diodo parece-se
com uma seta que aponta para o sentido
de condução da corrente convencional.
O sentido oposto é o de condução dos
elétrons (real).
Seção 3.2 A CurvadoDiodo
Quando um fabricante otimiza um dio-
do para converter corrente alternada em
corrente contínua, ele é chamado de dio-
do retificador. Sua maior aplicação é nas
fontes de alimentação: um circuito que
converte a tensão alternada da tomada
de alimentação em tensão contínua para
os equipamentos eletrônicos.
Seção3.3 A RegiãoDireta
A tensão de joelho de um diodo é onde a
curva direta inicia sua condução. Essa
tensão é aproximadamente igual à bar-
reira de potencial do diodo. O diodo é
chamado dispositivo linear porque o
gráfico de sua corrente versus tensão não
é uma linha reta. O resisto r de limitação
da corrente é sempre usado com o diodo
para evitar que a corrente exceda seu
valor nominal máximo.
;;8
Seção3.4 A RegiãoReversa
Existe apenas uma pequena corrente no
diodo reversamente polarizado. Para
uma primeira aproximação, essa cor-
rente é zero porque um diodo reversa-
mente polarizado funciona como uma
chave aberta.
Seção 3.5 ODiodoIdeal
O diodo ideal é a primeira aproximação
de um diodo. A idéia é visualizar o diodo
como uma chave que fecha automa-
ticamente quando diretamente polarizado
e abre quando reversamente polarizado.
Seção3.6 A SegundaAproximação
Nesta aproximação, visualizamos um
diodo de silício como uma chave em sé-
rie com uma bateria de 0,7 V. A chave
fecha quando a tensão da fonte é igual
ou maior que 0,7 V.A chave abre quando
a tensão da fonte é menor que 0,7V.
Seção 3.7 ATerceiraAproximação
Nesta aproximação, a resistência de cor-
po do diodo está em série com uma cha-
ve e uma bateria. Por isso, a tensão total
de um diodo de silício em condução é a
soma de 0,7 Veda tensão na resistência
de corpo.
j
I
1
'I.
II
ir
j
Capo3 A teoria dos diodos 91
Seção 3.8 A Escolha da Aproximação
o diodo ideal pode ser usado na veri-
ficação de defeitos e em análises preli-
minares dos circuitos. A terceira aproxi-
mação é usada pela maioria dos projetis-
tas nos estágios finais de um projeto. A
segunda aproximação é um excelente
compromisso entre a verificação de defei-
tos e o projeto. A escolha certa sobre qual
delas usar numa determinada situação
virá com a experiência.
Seção 3.9 Verificação de Defeitos
Quando você achar que um diodo está
com defeito, use um ohmímetro para
verificar sua resistência em cada sentido
de condução. Vocêdeve obter uma baixa
resistência no sentido direto e uma alta
resistência no sentido reverso.
Seção3.10 PensandoemTermosde
ComportamentoVariacional
o pensamento variacional é útil na veri-
ficação de defeitos, análise e projeto.
Quando você sabe antecipadamente
como uma variável dependente deve
responder às variações nas variáveis
independentes, fica menos propenso a
cometer erros com fórmulas.
Seção3.11 Interpretaçãoda Folhade
Dados
As folhas de dados especificam as carac-
terísticas dos dispositivos semiconduto-
res. A folha de dados do lN4001 contém
as seguintes informações úteis: tensão de
ruptura, corrente direta máxima, queda de
tensão direta e corrente reversa máxima.
EQUAÇÕESIMPORTANTES
Equação(3.1) Parao Resistorde
Limitaçãoda CorrentenoDiodo
Vs - Vo
1=-
R
Esta é a lei de Ohm para a corrente que
circula pelo resistor de limitação da cor-
rente. Ela diz que a corrente é igual à
tensão no resistor dividida pela resis-
tência.
Equação(3~2)A EquaçãodaTerceira
Aproximação
Vo = 0,7 + IorB
Ela é uma combinação da lei de Ohm e da
lei de Kirchhoff. Esta é a equação para a
tensão total no diodo quando você está
usando a terceiraaproximação.Atensão no
diodo é igual à barreira de potencial (0,7V)
mais a tensão na resistência de corpo.
Equação(3.3) A Escolhade uma
Aproximação
Vs - 0,7
IF = RL + rB
o numerador é a tensão líquida no cir-
cuito: a diferença entre a tensão da fonte
e a barreira de potencial. Essa tensão lí-
quida aparece na resistência total em sé-
rie. O denominador é a resistência total
em série: a soma da resistência de carga e
da resistência de corpo. A equação diz
que a corrente direta é a tensão líquida
dividida pela resistência total.
92 Eletrônica - 4a Edição - Volume 1 Cap.3
.....
QUESTÕES
1. Quando o gráfico da corrente versus ten-
são é uma linha reta, o dispositivo é cha-
mado de
a) Ativo
b) Linear
c) Não-linear
d) Passivo
2. Que tipo de dispositivo é o resistor?
a) Unilateral
b) Linear
c) Não-linear
d) Bipolar
3. Que tipo de dispositivo é o diodo?
a) Bilateral
b) Linear
c) Não-linear
d) Unipolar
4. Qual é a polarização de um diodo em
corte?
a) Direta
b) Inversa
c) Fraca
d) Reversa
5. Quando a corrente num diodo é alta, sua
polarização é
a) Direta
b) Inversa
c) Fraca
d) Reversa
6. A tensão de joelho de um diodo é aproxi-
madamente igual à
a) Tensão aplicada
b) Barreira de potencial
c) Tensão de ruptura
d) Tensão direta
7. A corrente de fuga consiste da corrente
dos portadores minoritários e da
a) Corrente de avalanche
b) Corrente direta
c) Corrente de fuga da superfície
d) Corrente Zener
8. Na segunda aproximação, que valor de
tensão existe num diodo de silício quando
ele está reversamente polarizado?
a) O c) 0,7 V
b) 0,3 V d) 1 V
9. Na segunda aproximação, que valor de
corrente existe num diodo de silício
quando ele está reversamente polarizado?
a) O c) 300 mA
b) 1 mA d) Nenhum desses
10. Na aproximação do diodo ideal, qual é a
tensão no diodo?
a) O c) Mais de 0,7 V
b) 0,7 V d) 1 V
11. A resistência de corpo de um lN400l é
a) O c) 10 Q
b) 0,23 Q d) 1 kQ
12. Se a resistência de corpo for zero, o gráfi-
co acima do joelho se torna
a) Horizontal
b) Vertical
c) Com inclinação de 45"
d) Nenhum desses
13. o diodo ideal é geralmente adequado
a) Na verificação de defeito
b) Em cálculos precisos
c) Quando a tensão da fonte for baixa
d) Quando a resistência da carga for
baixa
14. A segunda aproximação funciona bem
a) Na verificação de defeitos
b) Quando a resistência de carga for alta
c) Quando a tensão da fonte for alta
d) Todos acima
~
Cap.3 A teoria dos diodos 93
\<
1
15. A única vez que você deve usar a terceira
aproximação é no momento em que
a) A resistência de carga for baixa
b) A tensão da fonte for alta
c) For verificar defeitos
d) Nenhum desses
16. Qual é o valor da corrente na carga da
Figura 3.17 com um diodo ideal?
a) O c) 15 mA
b) 14,3 mA d) 50 mA
1N4001
15V~
1
1 kQ
- -
Figura3.17 o circuito com diodo.
17. Qual é o valor da corrente na carga da
Figura 3.17, considerando-se a segunda
aproximação?
a) O
b) 14,3 mA
c) 15 mA
d) 50 mA
18. Qual é o valor da corrente na carga da
Figura 3.17, considerando-se a terceira
aproximação?
a) O
b) 14,3 mA
c) 15 mA
d) 50 mA
19. Se o diodo da Figura 3.17 estiver aberto, a
tensão na carga seráa) O c)20 V
b) 14,3 V d) -15 V
20. Se o resistor da Figura 3.17 estiver aterra-
do, a tensão medida entre a parte de cima
do resistor e o terra será
a) O c)20V
b) 14,3 V d) -15 V
21. Na Figura 3.17, a tensão medida na carga
é zero. O problema deve ser
a) Um diodo em curto
b) Um diodo aberto
c) O resistor de carga aberto
d) Tensão de alimentação muito alta
PROBLEMASBÁSICOS
Seção3.3 A RegiãoDireta
3.1 Um diodo está em série com uma resis-
tência de 220 Q. Se a tensão nessa resis-
tência for de 4 V, qual será a corrente no
diodo?
3.2 Um diodo tem uma tensão de 0,7 V e
uma corrente de 50 mA. Qual é a po-
tência no diodo?
3.3 Dois diodos estão em série. O primeiro
tem uma tensão de 0,75 V e o segundo,
uma tensão de 0,8 V. Se a corrente no
primeiro diodo for de 500 mA, qual será a
corrente no segundo diodo?
Seção3.5 ODiodoIdeal
3.4 Na Figura 3.18a, calcule a corrente na car-
ga, a tensão na carga, a potência na carga,
a potência no diodo ea potência total.
lN4001
20Vn- 1 kQ1- -
- (a) -
470 Q
15Vn- lN40011- -
- (b) -
Figura3.18
94 Eletrônica - 4BEdição - Volume 1 Cap.3
3.5 Se o resistor tiver seu valor dobrado na
Figura 3.1&, qual será a corrente na carga?
3.6 Na Figura 3.18b, calcule a corrente na car-
ga, a tensão na carga, a potência na carga,
a potência no diodo e a potência total.
3.7 Se o valor do resistor na Figura 3.18b for
dobrado, qual será o valor da corrente na
carga?
3.8 Se a polaridade do diodo for invertida na
Figura 3.18b, qual será a corrente no dio-
do? E a tensão no diodo?
Seção 3.6 A Segunda Aproximação
3.9 Na Figura 3.18a,calcule a corrente na car-
ga, a tensão na carga, a potência na carga,
a potência no diodo e a potência total.
3.10 Se o valor do resistor na Figura 3.1& for
dobrado, qual será a corrente na carga?
3.11 Na Figura 3.18b, calcule a corrente na car-
ga, a tensão na carga, a potência na carga,
a potência no diodo e a potência total.
3.12 Se o resistor tiver seu valor dobrado na
Figura 3.18b,qual será a corrente na carga?
3.13 Se a polaridade do diodo for invertida na
Figura 3.18b, qual será a corrente no dio-
do? E a tensão no diodo?
Seção 3.7 A Terceira Aproximação
3.14 Na Figura 3.18a, calcule a corrente na car-
ga, a tensão na carga, a potência na carga,
a potência no diodo e a potência total.
3.15 Se o valor do resistor for dobrado na Fi-
gura 3.18a, qual será a corrente na carga?
3.16 Na Figura 3.18b, calcule a corrente na car-
ga, a tensão na carga, a potência na carga,
a potência no diodo e a potência total.
3.17 Se o resistor tiver seu valor dobrado na
Figura 3.18b,qual será a corrente na carga?
3.18 Se o diodo tiver sua polaridade invertida
na Figura 3.18b, qual será a corrente no
diodo? E a tensão no diodo?
Seção 3.9 Verificação de Defeitos
3.19 Suponha que a tensão no diodo da Fi-
gura 3.19a seja de 5 V.O diodo está aberto
ou em curto-circuito?
+12 V
RI
+5V
R
Rz
- - -
(a)
Figura3.19
(b)
3.20 Alguma coisa faz com que o resistor R
entre em curto-circuito na Figura 3.19a.
Qual será a tensão no diodo? O que acon-
tecerá com o diodo?
3.21 Você mede O V no diodo da Figura 3.19a.
Depois, você verifica que a tensão da fonte é
de +5 V em relação ao terra. O que está
errado com o circuito?
3.22 Na Figura 3.19b, você mede um potencial
de +3 V na junção de RI e Rz. (Lembre-se
de que os potenciais são em relação ao
terra.) A seguir, você mede OV na junção
do diodo com o resistor de 5 kQ. Cite
alguns possíveis problemas.
g
+
'"ó'
3.23 Você mede O V na junção de RI e R2 na
Figura 3.19b. O que pode estar errado
com o circuito?
Seção 3.11 Interpretação da Folha de
Dados
3.24 Que diodo da série IN40XX você esco-
lheria para suportar uma tensão reversa
de pico repetitivo de 700 V?
3.25 A folha de dados mostra uma faixa num
dos lados do diodo. Qual é o nome do
terminal identificado por essa faixa? A
seta do símbolo esquemático do diodo
aponta para essa faixa ou para o lado
oposto a ela?
3.26 A água ferve a uma temperatura de IOODe.
Se você colocar um diodo IN400I numa
vasilha com água fervendo, ele será des-
truído ou não? Justifique sua resposta.
PROBLEMASAVANÇADOS
3.27 Aqui estão apenas alguns diodos e suas
especificações de pior caso:
Diodo
1N914
1N400l
1N1185
IF
10 mA a 1 V
1 A a 1,1 V
10 A a OL95V
IR
25 nA a 20 V
10 [tA a 50 V
4L6mA a 1O0V
Calcule a resistência direta e reversa para
cada um desses diodos.
3.28 Na Figura 3.I9a, qual deve ser o valor de
R para que a corrente num diodo seja de
10 mA aproximadamente?
3.29 Que valor deve ter R2 na Figura 3.I9b
para que a corrente num diodo seja de
0,25 mA?
Cap.3 A teoria dos diodos 95
3.30 Um diodo de silício tem uma corrente
direta de 50 mA a Iv. Use a terceira
aproximação para calcular sua resis-
tência de corpo.
3.31 Dado um diodo de silício com uma cor-
rente de 5 !-tAa 25"C e 100 !-tAa 100°C,
calcule a corrente de fuga de superfície.
3.32 Na Figura 3.I9b, a alimentação foi desli-
gada e o terminal superior de RI foi ater-
rado. Agora, você usa um ohmímetro
para medir as resistências direta e reversa
do diodo. As leituras são idênticas. Que
valor foi indicado pelo ohmímetro?
3.33 Alguns sistemas, como os alarmes contra
ladrão e os computadores, usam uma ba-
teria de emergência para o caso de uma
eventual queda da tensão da rede. Des-
creva como o circuito da Figura 3.20
funciona.
CARGA
Figura3.20
PROBLEMASUTILIZANDOO
DISPOSITIVODEANÁLISE
VARIACIONAL
Use a Figura 3.21 para os problemas restantes.
Se você ainda não usou esse dispositivo, leia o
Exemplo 3.9 antes de tentar resolver esses pro-
blemas. Suponha que os aumentos sejam de
10% aproximadamente para as variáveis inde-
pendentes e use a segunda aproximação do
diodo.
96 Eletrônica - 4« Edição - Volume 1 Cap.3
3.34 Faça uma previsão da resposta de cada
variável dependente no retângulo deno-
minado Vs. Confira suas respostas.
Depois, responda à seguinte questão o
mais simples e diretamente possível. Que
efeito um aumento na tensão de fonte
tem sobre as variáveis dependentes do
circuito?
3.35 Faça uma previsão da resposta de cada
variável dependente no retângulo deno-
minado RI. Confira suas respostas.
Depois, faça um resumo de suas observa-
ções em uma ou duas sentenças.
3.36 Faça uma previsão da resposta de cada
variável dependente no retângulo deno-
+Vs (12V)
A
B
2g APROXIMAÇÃO
C
-
Vs
VA:C3
VB :A5
Vc :E6
11 : Bl
12 : E2
13 :D4
Pl :A2
P2 : B4
P3 :F6
R3
100 kQ
-
RI
VA:C2
VB :B6
Vc :F3
11 : A3
12 : Cl
13 :A6
P1 :E5
P2 : DI
P3 :A4
minado R2. Confira suas respostas. Liste
as variáveis dependentes que diminuem.
Justifique por que elas diminuem, usan-
do a lei de Ohm ou idéias básicas simila-
res.
3.37 Faça uma previsão da resposta de cada
variável dependente no retângulo deno-
minado R3. Liste as variáveis que não
apresentam variações. Justifique por que
elas não variam.
3.38 Faça uma previsão da resposta de cada
variável dependente no retângulo deno-
minado VK. Liste as variáveis que dimi-
nuem. Justifique por que elas diminuem.
1
A
B
C
O
E
F
R2 R3
2 3 4 5 6
VA:C6
VB :Al
Vc :06
11 : B2
lz : C4
13 : F4
P1 :05
P2 :B3
P3 :El
VA:Fl
VB :B5
Vc:F2
h :F5
12 : 03
13 : E4
PI : C2
P2 : FI
P3 : 05
Respostas
VK
VA:E3
VB :Fl
Vc:C4
11 : 03
12 : F5
13 :A3
P1 :C2
P2 :E3
P3 :A4
Figura3.21 Dispositivo de análise variacionalTM. (Patenteado: cortesia de Malvino Inc.)
A A D D A D
A D A A N D
D N A D N N
D A N A D A
A A N D D A
N N D A N A