Aula EA1 - Tema 03 - Diodo semicondutor

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Engenharia Elétrica e Engenharia da Computação – Eletrônica Analógica I – Prof. Solivan Valente 1
Prof. Solivan Valente
solivan@up.edu.br
Tema 3 – Diodo semicondutor
Engenharia Elétrica e Engenharia da Computação
2Engenharia Elétrica e Engenharia da Computação – Eletrônica Analógica I – Prof. Solivan Valente
Diodo semicondutor
O diodo semicondutor é criado pela simples junção de um material do tipo n
com um material do tipo p. No instante em que os materiais são unidos, os 
elétrons e as lacunas da região da junção se combinam, resultando em uma 
falta de portadores livres nesta região.
Fonte:
BOYLESTAD, R.; NASHELSKY, L. Dispositivos eletrônicos 
e teoria de circuitos. 11 ed. São Paulo: Pearson, 2013.
A região da junção 
permanece com íons 
positivos e negativos 
descobertos (que não 
puderam receber elétrons 
ou lacunas livres).
Esse "esgotamento" dos 
portadores livres dá origem 
ao nome região de 
depleção. 
(= esgotamento, escassez, 
desaparecimento)
Terminais externos 
metálicos para ligação 
do diodo ao circuito.
3Engenharia Elétrica e Engenharia da Computação – Eletrônica Analógica I – Prof. Solivan Valente
Diodo semicondutor
Símbolo, tensão e corrente do diodo: A tensão 𝑉𝐷 é positiva
quando tiver a polaridade 
indicada, e negativa 
quando invertida.
A corrente 𝐼𝐷 é positiva
quando tiver o sentido 
indicado, e negativa 
quando invertida.
Ânodo
A
Cátodo
K
Material do 
tipo p
Material do 
tipo n
Indicação o terminal do cátodo:
Faixa, letra "K", ponto "•" etc.
4Engenharia Elétrica e Engenharia da Computação – Eletrônica Analógica I – Prof. Solivan Valente
Diodo semicondutor
Há muitas formas 
de encapsulamento 
e muitos tipos 
diferentes de 
diodos, para 
inúmeras 
aplicações.
Fontes:
BOYLESTAD, R.; NASHELSKY, L. Dispositivos eletrônicos e teoria de circuitos. 11 ed. São Paulo: Pearson, 2013.
https://www.theengineeringknowledge.com/introduction-to-diode/
https://www.theengineeringknowledge.com/introduction-to-diode/
5Engenharia Elétrica e Engenharia da Computação – Eletrônica Analógica I – Prof. Solivan Valente
Diodo semicondutor
Fonte:
https://www.diverseelectronics.com/blog/The-evolution-of-diodes-a20/
https://www.diverseelectronics.com/blog/The-evolution-of-diodes-a20/
6Engenharia Elétrica e Engenharia da Computação – Eletrônica Analógica I – Prof. Solivan Valente
Diodo semicondutor
Para cada tipo de diodo, há um símbolo 
especial. Vamos estudar alguns deles 
em nossa disciplina.
Veja as listas em:
https://www.electrical-symbols.com/electric-
electronic-symbols/diode-symbols.htm
https://www.rapidtables.com/electric/electrical_s
ymbols.html
https://www.electrical-symbols.com/electric-electronic-symbols/diode-symbols.htm
https://www.electrical-symbols.com/electric-electronic-symbols/diode-symbols.htm
https://www.rapidtables.com/electric/electrical_symbols.html
https://www.rapidtables.com/electric/electrical_symbols.html
7Engenharia Elétrica e Engenharia da Computação – Eletrônica Analógica I – Prof. Solivan Valente
Diodo semicondutor
O diodo pode operar em 3 condições distintas:
• Sem polarização 𝑉𝐷 = 0
• Em polarização direta 𝑉𝐷 > 0
• Em polarização reversa 𝑉𝐷 < 0
Sem polarização 𝑉𝐷 = 0
Quando não há tensão aplicada, os 
fluxos de portadores majoritários e 
minoritários de um lado para o 
outro (tipo n ⇆ tipo p) se 
cancelam.
Por isso, não há corrente no diodo. 
8Engenharia Elétrica e Engenharia da Computação – Eletrônica Analógica I – Prof. Solivan Valente
Diodo semicondutor
Polarização reversa 𝑉𝐷 < 0
Ocorre quando aplicamos uma tensão negativa sobre o diodo, ou seja, com o 
polo positivo no material tipo n. Nessa situação, ocorre um alargamento da 
região de depleção, e apenas uma corrente muito baixa circula pelo diodo.
Ela é chamada de corrente de saturação 𝑰𝑺 . 
A corrente de saturação também é 
chamada de corrente reversa ou 
corrente de fuga (Reverse leakage
current).
Ela varia com a temperatura e é 
normalmente da ordem de alguns nano 
ampères (𝑛𝐴) ou pico ampères 𝑝𝐴 , 
exceto para diodos de alta potência.
Observe que, o positivo está do 
lado n, e o negativo do lado p
(polaridade oposta).
(Reverse bias)
Fonte:
BOYLESTAD, R.; NASHELSKY, L. Dispositivos eletrônicos 
e teoria de circuitos. 11 ed. São Paulo: Pearson, 2013.
9Engenharia Elétrica e Engenharia da Computação – Eletrônica Analógica I – Prof. Solivan Valente
Diodo semicondutor
Polarização direta 𝑉𝐷 > 0
Ocorre quando aplicamos uma tensão positiva sobre o diodo, ou seja, com o 
polo positivo no material tipo p. Nessa situação, ocorre um estreitamento da 
região de depleção. 
(Forward bias)
Observe que, o positivo está do 
lado p, e o negativo do lado n
(mesma polaridade).
À medida que a tensão 
aplicada aumenta em 
magnitude, a região de 
depleção fica cada vez mais 
estreita, até que uma 
avalanche de elétrons a 
atravessa, resultando em 
um aumento exponencial 
da corrente.
Fonte:
BOYLESTAD, R.; NASHELSKY, L. Dispositivos eletrônicos 
e teoria de circuitos. 11 ed. São Paulo: Pearson, 2013.
10Engenharia Elétrica e Engenharia da Computação – Eletrônica Analógica I – Prof. Solivan Valente
Diodo semicondutor
A corrente 𝐼𝐷 do diodo pode ser determinada pela equação a seguir, 
que vale para as polarizações direta e reversa:
𝐼𝐷 = 𝐼𝑆 𝑒
Τ𝑉𝐷 𝑛.𝑉𝑇 − 1
Em que: 𝐼𝑆 corrente de saturação reversa 𝐴
𝑉𝐷 tensão de polarização do diodo 𝑉
𝑛 fator de idealidade 1 ≤ 𝑛 ≤ 2
(depende das condições de operação, da construção e de outros fatores)
𝑉𝑇 tensão térmica 𝑉
Equação de Shockley
𝑉𝑇 =
𝑘. 𝑇𝐾
𝑞
= 8,625. 10−5. 𝑇𝐾Tensão térmica
Em que: 𝑘 constante de Boltzmann = 1,38.10−23 𝐽/𝐾
𝑇𝐾 temperatura absoluta em Kelvin = 273 + 𝑡𝑒𝑚𝑝
𝑜𝐶
𝑞 carga de um elétron = 1,6.10−19 𝐶
A tensão térmica (thermal voltage) é a 
tensão que surge no junção p-n em 
função da temperatura. À temperatura 
ambiente ela é de aproximadamente 
26 𝑚𝑉.
11Engenharia Elétrica e Engenharia da Computação – Eletrônica Analógica I – Prof. Solivan Valente
Diodo semicondutor
Exemplo 1: Determine a tensão térmica 𝑉𝑇 para a temperatura de 27
𝑜𝐶, que 
é comum para os componentes em um sistema encapsulado.
A temperatura absoluta em Kelvin é: 𝑇𝐾 = 273 + 27 = 300 𝐾
Nesta temperatura, a tensão térmica é:
𝑉𝑇 =
𝑘. 𝑇𝐾
𝑞
=
1,38.10−23 . 300
1,6.10−19
= 8,625.10−5. 300 = 25,875 𝑚𝑉
𝑉𝑇 ≅ 26 𝑚𝑉
12Engenharia Elétrica e Engenharia da Computação – Eletrônica Analógica I – Prof. Solivan Valente
Diodo semicondutor
Curva tensão  corrente 
característica de um 
diodo de silício
Fonte:
BOYLESTAD, R.; NASHELSKY, L. Dispositivos eletrônicos 
e teoria de circuitos. 11 ed. São Paulo: Pearson, 2013.
Para facilitar a 
observação, as escalas 
dos eixos são diferentes 
em lados opostos da 
origem, na horizontal e 
na vertical.
Para as correntes:
1𝑚𝐴 = 10−3𝐴
1𝑝𝐴 = 10−12𝐴
(1 bilhão de vezes menor)
Equação 
de 
Shockley
(teórica)
13Engenharia Elétrica e Engenharia da Computação – Eletrônica Analógica I – Prof. Solivan Valente
Diodo semicondutor
Equação 
de 
Shockley
(teórica)
Em condições perfeitas, a 
corrente do diodo deveria
seguir a linha tracejada
da equação de Shockley.
Porém, na prática, a curva real 
normalmente está deslocada. 
Um dos motivos é a resistência 
interna do "corpo" e a 
resistência externa de "contato" 
do diodo.
Cada uma contribui com uma 
tensão adicional para o mesmo 
nível de corrente
(lei do Ohm), deslocando
a curva da corrente para a 
direita.
Além disso, na prática a 
corrente reversa total
é maior do que a de
saturação 𝐼𝑆, por diversos 
fatores.
14Engenharia Elétrica e Engenharia da Computação – Eletrônica Analógica I – Prof. Solivan Valente
Diodo semicondutor
Região de Ruptura ou Região Zener
Se a polarização reversa tiver uma tensão negativa suficientemente alta, um 
efeito avalanche ocorre na junção p-n e a corrente reversa cresce rapidamente. 
A tensão negativa em que esse fenômeno ocorre é chamada de potencial ou 
tensão de ruptura 𝑽𝑩𝑽 .
RegiãoZener ou
Região de Ruptura
Em geral, essa região de 
operação deve ser evitada.
Mas há diodos especiais que 
trabalham nessa região:
os diodos Zener.
𝑉𝐵𝑉 é a tensão reversa 
máxima que pode ser aplicada 
no diodo antes da entrada na 
região de ruptura. Ela também 
é chamada de:
Tensão de Pico Inversa (PIV)
Peak Inverse Voltage
ou de
Tensão de Pico Reversa (PRV)
Peak Reverse Voltage.
15Engenharia Elétrica e Engenharia da Computação – Eletrônica Analógica I – Prof. Solivan Valente
Diodo semicondutor
Diodos de Ge, Si e GaAs
A figura representa as 
curvas reais de corrente de 
diodos de Ge, Si e GaAs
comercialmente 
disponíveis.
(não são curvas da equação de Shockley)
Note as diferenças nos 
valores e nas escalas das 
tensões e das correntes, 
para cada tipo de 
semicondutor.
A tensão 𝑉𝐾 é a tensão do 
"joelho" da curva. A letra "K" 
vem de knee (= joelho), em 
Inglês.
Semicondutor
Tensão de joelho
𝑽𝑲 𝑽
Ge 𝟎, 𝟑
Si 𝟎, 𝟕
GaAs 𝟏, 𝟐
1 𝑝𝐴
As tensões de ruptura 
variam bastante para os 
diodos de alta potência, 
podendo ser de até 20 𝑘𝑉.
16Engenharia Elétrica e Engenharia da Computação – Eletrônica Analógica I – Prof. Solivan Valente
Diodo semicondutor
Exemplo 2: Utilizando as curvas do slide anterior:
a) Determine a tensão em cada diodo para uma corrente de 1 𝑚𝐴.
b) Faça o mesmo para uma corrente de 4 𝑚𝐴.
c) Faça o mesmo para uma corrente de 30 𝑚𝐴.
d) Determine o valor médio das tensões nos casos anteriores.
e) Como esses valores médios se comparam com as tensões de joelho 𝑉𝐾 ?
17Engenharia Elétrica e Engenharia da Computação – Eletrônica Analógica I – Prof. Solivan Valente
Diodo semicondutor
Observando as curvas, temos:
a) 𝐼𝐷 = 1 𝑚𝐴
Ge: 𝑉𝐷 = 0,2 𝑉
Si: 𝑉𝐷 = 0,6 𝑉
GaAs: 𝑉𝐷 = 1,1 𝑉
b) 𝐼𝐷 = 4𝑚𝐴
Ge: 𝑉𝐷 = 0,3 𝑉
Si: 𝑉𝐷 = 0,7 𝑉
GaAs: 𝑉𝐷 = 1,2 𝑉
c) 𝐼𝐷 = 30 𝑚𝐴
Ge: 𝑉𝐷 = 0,42 𝑉
Si: 𝑉𝐷 = 0,82 𝑉
GaAs: 𝑉𝐷 = 1,33 𝑉
d) Valores médios das tensões:
Ge: 𝑉𝑚é𝑑 = 0,307 𝑉
Si: 𝑉𝑚é𝑑 = 0,707 𝑉
GaAs: 𝑉𝑚é𝑑 = 1,21 𝑉
e) As tensões médias são muito 
próximas das tensões de joelho de 
cada semicondutor.
Semicondutor
Tensão de joelho
𝑽𝑲 𝑽
Ge 𝟎, 𝟑
Si 𝟎, 𝟕
GaAs 𝟏, 𝟐
18Engenharia Elétrica e Engenharia da Computação – Eletrônica Analógica I – Prof. Solivan Valente
Diodo semicondutor
Efeitos da temperatura
As mudanças de temperatura influenciam bastante o funcionamento dos 
semicondutores, apesar de essa influência ser diferente para cada material.
Para um diodo de silício, temos três fenômenos importantes:
Na região de polarização direta, a curva característica desvia-se para 
a esquerda a uma taxa de 𝟐, 𝟓 𝒎𝑽 por aumento de grau centígrado
(ou seja, quanto mais quente, mais perto da origem).
Na região de polarização reversa, a corrente reversa dobra a cada 
aumento de 𝟏𝟎𝒐𝑪 na temperatura.
Na região de polarização reversa, a tensão de ruptura aumenta com 
a elevação da temperatura (ou seja, quanto mais quente, mais longe 
da origem).
19Engenharia Elétrica e Engenharia da Computação – Eletrônica Analógica I – Prof. Solivan Valente
Diodo semicondutor
Diodo de silícioA curva azul é a 
referência para a 
temperatura ambiente, 
de 25𝑜𝐶.
A curva pontilhada 
representa uma 
temperatura muito 
baixa, de −75𝑜𝐶.
A curva tracejada 
representa uma 
temperatura muito alta, 
de 125𝑜𝐶.
Observe a grande variação da 
corrente reversa com o aumento da 
temperatura.
Para aplicações em alta temperatura, 
devemos buscar diodos de Si com 𝑰𝑺
muito baixo à temperatura ambiente
(10 𝑝𝐴 ou menos).
A sensibilidade em relação à 
temperatura, em geral, é 
maior nos diodos de Ge e 
menor nos diodos de GaAs, 
em relação aos diodos de Si.
20Engenharia Elétrica e Engenharia da Computação – Eletrônica Analógica I – Prof. Solivan Valente
Diodo semicondutor
Diodo ideal  diodo real
Diodo ideal
Diodo real
Corrente nula 𝑰𝑫 = 𝟎
para qualquer tensão:
Circuito aberto
𝑅 → ∞
Tensão nula 𝑽𝑫 = 𝟎
para qualquer corrente:
Curto-circuito
𝑅 = 0 𝛺
Mas só permite corrente 
em um único sentido!
Se observamos a curva do diodo fora da região de ruptura (normalmente 
evitada), notamos que um diodo ideal se comporta como um curto-circuito ou 
como um circuito aberto.
21Engenharia Elétrica e Engenharia da Computação – Eletrônica Analógica I – Prof. Solivan Valente
Diodo semicondutor
Níveis de resistência de um diodo
Quando usamos um diodo em um circuito real, a sua tensão e a sua corrente 
mudam ao longo da sua curva característica. Como a curva é não linear (ao 
contrário de um resistor, que é linear), a resistência (tensão/corrente)
que o circuito "enxerga" do diodo varia bastante.
Curva não linear de um diodo: 
resistência variável
Curva linear de um resistor: 
resistência constante
22Engenharia Elétrica e Engenharia da Computação – Eletrônica Analógica I – Prof. Solivan Valente
Como a relação 𝑅 = Τ𝑉 𝐼 é bastante variável em um diodo,
há 3 tipos importantes de resistências que devemos considerar na sua operação:
• Resistência CC (estática)
• Resistência CA (dinâmica)
• Resistência CA média
Diodo semicondutor
Fonte:
https://www.indiamart.com/proddetail/
diode-19278294162.html
https://www.indiamart.com/proddetail/diode-19278294162.html
https://www.indiamart.com/proddetail/diode-19278294162.html
23Engenharia Elétrica e Engenharia da Computação – Eletrônica Analógica I – Prof. Solivan Valente
Diodo semicondutor
Resistência CC (estática)
É definida quando aplicamos uma tensão contínua (CC) ao diodo e, por isso, 
o seu ponto de operação na curva é sempre o mesmo.
O ponto Q ou ponto quiescente
(= estacionário, invariável), é o ponto 
estático de operação do diodo 
quando aplicada uma tensão CC fixa.
Ponto 
quiescente𝑄
Quanto maior a corrente (ponto 𝑄 mais 
acima), menor a resistência CC do diodo.
Para diodos comuns a resistência CC varia 
entre 10 Ω e 80 Ω. 
𝑅𝐷 =
𝑉𝐷
𝐼𝐷
Ω
𝑅𝐷
24Engenharia Elétrica e Engenharia da Computação – Eletrônica Analógica I – Prof. Solivan Valente
Diodo semicondutor
Exemplo 3: Determine os níveis de resistência CC do diodo de silício 
representado pela curva abaixo:
a) Para 𝐼𝐷 = 2 𝑚𝐴 (nível baixo de corrente).
b) Para 𝐼𝐷 = 20 𝑚𝐴 (nível alto de corrente).
c) Para 𝑉𝐷 = −10 𝑉 (polarização reversa).
25Engenharia Elétrica e Engenharia da Computação – Eletrônica Analógica I – Prof. Solivan Valente
Diodo semicondutor
Calculando, temos:
a) Para 𝐼𝐷 = 2 𝑚𝐴 a curva indica 𝑉𝐷 = 0,5 𝑉: 
𝑅𝐷 =
𝑉𝐷
𝐼𝐷
=
0,5
0,002
𝑅𝐷 = 250 Ω
b) Para 𝐼𝐷 = 20 𝑚𝐴 a curva indica 𝑉𝐷 = 0,8 𝑉: 
𝑅𝐷 =
𝑉𝐷
𝐼𝐷
=
0,8
0,020
𝑅𝐷 = 40 Ω
c) Para 𝑉𝐷 = −10 𝑉 a curva indica 𝐼𝐷 = −𝐼𝑠 = −1𝜇𝐴: 
𝑅𝐷 =
𝑉𝐷
𝐼𝐷
=
−10
−1.10−6
𝑅𝐷 = 10 𝑀Ω
26Engenharia Elétrica e Engenharia da Computação – Eletrônica Analógica I – Prof. Solivan Valente
Diodo semicondutor
Resistência CA (dinâmica)
Ao aplicarmos uma tensão variável em um diodo, o 
seu ponto de operação na polarização direta oscila ao 
longo de um trecho da sua curva característica.
Em geral, há um ponto fixo 𝑄 em torno do qual a 
operação acontece, e definimos a resistência CA 
(dinâmica) por dois pontos da reta tangente à curva 
no ponto 𝑸: 
Você conseguiu notar que 𝑟𝐷
é a derivada (taxa de variação) da 
tensão em relação à corrente?
Ela é a inclinação da reta tangente no 
ponto 𝑸.
𝑟𝑑 =
∆𝑉𝑑
∆𝐼𝑑
𝐴
𝐵
Note que os pontos 𝐴 e 
𝐵 não estão na curva, 
mas na reta tangente. 
𝑟𝑑
27Engenharia Elétrica e Engenharia da Computação – Eletrônica Analógica I – Prof. Solivan Valente
Como 𝑟𝑑 é, por definição, a inclinação da reta tangente no ponto 𝑄, a 
derivada da equação de Shockley, combinada com a definição da tensão 
térmica 𝑉𝑇 nos dá uma expressão simples para determinar a resistência CA:
Diodo semicondutor
O fator de idealidade 𝑛 normalmente é considerado 
como 𝑛 = 1, exceto para valores de corrente muito 
baixos, próximos do joelho da curva, onde 𝑛 = 2.
𝑟𝑑 =
∆𝑉𝑑
∆𝐼𝑑
≅
𝑛. 26 𝑚𝑉
𝐼𝐷
Ω
Em algumas situações, precisamoslevar em conta a resistência do próprio material semicondutor 
(resistência de corpo) e a resistência introduzida pela conexão entre o material semicondutor e o material 
metálico externo (resistência de contato). Essas resistências adicionais podem ser combinadas em uma 
resistência 𝑟𝐵 adicional:
𝑟𝑑
′ ≅
𝑛. 26 𝑚𝑉
𝐼𝐷
+ 𝑟𝐵 Ω
A resistência adicional 𝑟𝐵 varia entre 0,1 Ω para diodos de alta potência e 
2 Ω para diodos de baixa de potência e de uso geral. Entretanto, como os 
resistores associados aos diodos nos circuitos têm normalmente valores 
elevados, e como 𝒓𝑩 tende a diminuir com o avanço tecnológico dos 
diodos, ele normalmente pode ser desprezado 𝑟𝐵 ≅ 0 .
Quanto maior a corrente (ponto 𝑄 mais acima), menor a resistência CA do 
diodo. Para diodos comuns a resistência CA varia entre 1 Ω e 100 Ω. 
28Engenharia Elétrica e Engenharia da Computação – Eletrônica Analógica I – Prof. Solivan Valente
Diodo semicondutor
Exemplo 4: Determine os níveis de resistência CA do diodo de silício 
representado pela curva abaixo:
a) Para 𝐼𝐷 = 2 𝑚𝐴 (nível baixo de corrente).
b) Para 𝐼𝐷 = 20 𝑚𝐴 (nível alto de corrente).
29Engenharia Elétrica e Engenharia da Computação – Eletrônica Analógica I – Prof. Solivan Valente
Diodo semicondutor
Calculando, temos:
a) Para 𝐼𝐷 = 2 𝑚𝐴 (nível baixo de corrente), usamos 𝑛 = 2: 
𝑟𝑑 ≅
𝑛. 26 𝑚𝑉
𝐼𝐷
=
2.0,026
0,002
𝑟𝑑 = 26 Ω
b) Para 𝐼𝐷 = 20 𝑚𝐴 (nível alto de corrente), usamos 𝑛 = 1:
𝑟𝑑 ≅
𝑛. 26 𝑚𝑉
𝐼𝐷
=
1.0,026
0,020
𝑟𝑑 = 1,3 Ω
30Engenharia Elétrica e Engenharia da Computação – Eletrônica Analógica I – Prof. Solivan Valente
Diodo semicondutor
Resistência CA média
Quando aplicamos tensões que fazem 
o diodo trabalhar em uma ampla faixa 
de corrente na região de polarização 
direta, a resistência CA 𝑟𝑑 pode 
variar bastante.
Por isso, é útil determinarmos um 
valor médio para nos auxiliar na 
construção do modelo do diodo.
Para isso, usamos os pontos máximo e 
mínimo da tensão de entrada e 
calculamos a resistência CA média por:
𝑟𝑎𝑣 (average)
𝑟𝑎𝑣 = ቤ
∆𝑉𝑑
∆𝐼𝑑 𝑝𝑡. 𝑎 𝑝𝑡.
Ω
Ponto de 
tensão máxima
Ponto de 
tensão mínima
𝐵
𝐴
Assim como para a resistência CC (𝑅𝐷) e para a 
resistência CA 𝑟𝑑 , a resistência CA média 
também diminui com o aumento da corrente.
31Engenharia Elétrica e Engenharia da Computação – Eletrônica Analógica I – Prof. Solivan Valente
Diodo semicondutor
Exemplo 5: Determine a resistência CA média do diodo no trecho de 
operação indicado abaixo.
𝟏𝟕𝒎𝑨
𝟐𝒎𝑨
𝟎, 𝟔𝟓 𝑽 𝟎, 𝟕𝟐𝟓 𝑽
Variação da corrente no trecho:
∆𝐼𝑑 = 17 − 2 = 15 𝑚𝐴
Variação da tensão no trecho:
∆𝑉𝑑 = 0,725 − 0,65 = 0,075 𝑉
Resistência CA média no trecho:
𝑟𝑎𝑣 =
∆𝑉𝑑
∆𝐼𝑑
=
0,075
0,015
𝑟𝑎𝑣 = 5 Ω
32Engenharia Elétrica e Engenharia da Computação – Eletrônica Analógica I – Prof. Solivan Valente
Diodo semicondutor
Resumo das 3 resistências de um diodo:
Fonte:
BOYLESTAD, R.; NASHELSKY, L. Dispositivos eletrônicos e teoria de circuitos. 11 ed. São Paulo: Pearson, 2013.
33Engenharia Elétrica e Engenharia da Computação – Eletrônica Analógica I – Prof. Solivan Valente
Diodo semicondutor
Circuitos equivalentes (Modelos) do diodo
Um circuito equivalente é uma combinação de elementos adequadamente 
escolhidos para representar as características reais de um dispositivo (ou 
sistema) em uma determinada região de operação. Esse tipo de circuito 
também é chamado de modelo.
Em um diagrama esquemático podemos substituir o dispositivo real pelo seu 
modelo, e o resto do circuito não terá praticamente nenhuma mudança em 
seu comportamento.
Há 3 modelos que podemos usar para um diodo, dependendo da precisão com 
que desejamos representá-lo em um circuito real:
1. Circuito equivalente linear por partes.
2. Circuito equivalente simplificado.
3. Circuito equivalente ideal.
34Engenharia Elétrica e Engenharia da Computação – Eletrônica Analógica I – Prof. Solivan Valente
Diodo semicondutor
1. Circuito equivalente linear por partes
Aproximamos a curva do diodo por segmentos de reta, 
usando a resistência CA média 𝑟𝑎𝑣 como inclinação 
na região de polarização direta. Apesar de não ser 
uma aproximação muito boa na região do joelho, esse 
modelo representa uma ótima representação do 
comportamento real do diodo.
A fonte CC com tensão 𝑉𝐾 não é uma fonte independente (que fornece 
energia ao circuito); ela representa apenas o fato de que precisamos 
ter 𝑉𝐷 > 𝑉𝐾 para que o diodo ideal tenha polarização direta e passe a 
conduzir. Nessa situação, ele se comportará como um resistor 𝒓𝒂𝒗.
Os valores 0,7 𝑉 e 10 Ω variam para cada semicondutor.
Note que a polaridade de 
𝑉𝐾 é a mesma de 𝑉𝐷.
Circuito equivalente 
linear por partes
35Engenharia Elétrica e Engenharia da Computação – Eletrônica Analógica I – Prof. Solivan Valente
Diodo semicondutor
2. Circuito equivalente simplificado
A resistência CA média 𝑟𝑎𝑣 é, muitas vezes, bem menor que as outras resistências 
do circuito e, por isso, ela pode ser desprezada em diversas análises.
Fazendo 𝒓𝒂𝒗 = 𝟎 obtemos o circuito equivalente simplificado, que é o mais 
frequentemente usado na análise de circuitos eletrônicos de baixa potência.
Esse modelo considera que o diodo em polarização direta apresenta sempre uma 
queda de tensão fixa (𝟎, 𝟕 𝑽 para Si) para qualquer corrente circulando por ele.
A fonte CC com tensão 𝑉𝐾 não é uma fonte independente (que fornece energia 
ao circuito); ela representa apenas o fato de que precisamos ter 𝑉𝐷 > 𝑉𝐾 para 
que o diodo ideal tenha polarização direta e passe a conduzir. Nessa situação, 
ele se comportará como um curto-circuito (resistência nula). 
O valor 0,7 𝑉 varia para cada semicondutor.
Note que a polaridade de 
𝑉𝐾 é a mesma de 𝑉𝐷.
Circuito equivalente 
simplificado
36Engenharia Elétrica e Engenharia da Computação – Eletrônica Analógica I – Prof. Solivan Valente
Diodo semicondutor
3. Circuito equivalente ideal
Além de desprezar a resistência CA média 𝑟𝑎𝑣 por ser muito pequena em certas 
aplicações práticas, a tensão de joelho 𝑽𝑲 também é bem menor que a tensão 
aplicada sobre o diodo em muitos casos. Por isso, ela pode ser desprezada em 
diversas análises.
Fazendo 𝒓𝒂𝒗 = 𝟎 e 𝑽𝑲 = 𝟎, o circuito equivalente reduz-se a um diodo ideal. 
Esse modelo é o mais frequentemente usado na análise de circuitos eletrônicos 
de alta potência.
Nesse modelo, em polarização direta o diodo se comporta como um 
curto-circuito (resistência nula) e não apresenta nenhuma queda de 
tensão. Para conduzir, basta que a tensão 𝑉𝐷 seja levemente positiva.
Circuito equivalente ideal
37Engenharia Elétrica e Engenharia da Computação – Eletrônica Analógica I – Prof. Solivan Valente
Diodo semicondutor
Resumo dos circuitos equivalentes (modelos) de um diodo:
Fonte:
BOYLESTAD, R.; NASHELSKY, L. Dispositivos eletrônicos e teoria de circuitos. 11 ed. São Paulo: Pearson, 2013.
Mais comum na análise 
de sistemas eletrônicos
(baixa potência).
Mais comum na análise de 
sistemas de alimentação
(alta potência).
Modelo mais exato, com 
menor erro na representação 
do diodo real.
38Engenharia Elétrica e Engenharia da Computação – Eletrônica Analógica I – Prof. Solivan Valente
Diodo semicondutor
Capacitâncias de Transição e de Difusão
Todos os dispositivos elétricos e eletrônicos são sensíveis à frequência.
Um resistor simples pode ser considerado como uma resistência constante para 
baixas e médias frequências mas, em altas frequências, surgem efeitos 
parasitas indutivos e capacitivos que afetam a impedância total do elemento.
No caso dos diodos, são as capacitâncias parasitas que exercem maior efeito. 
Em baixas frequências o seu efeito é pequeno, e elas podem ser desprezadas. 
Porém, em altas frequências, elas podem alterar consideravelmente o 
funcionamento do diodo no circuito.
Essas capacitâncias surgem porque a região de 
depleção (sem cargas elétricas) funciona como um 
isolante entre dois materiais condutores(tipo n e tipo 
p). Como a largura 𝑑 da região de depleção varia com a 
tensão aplicada (reversa ou direta), o efeito é de um 
capacitor variável com a tensão.
Capacitor de placas 
paralelas: efeito semelhante 
ao que acontece na junção 
p-n de um diodo.
𝐶 =
𝜖𝐴
𝑑
𝐹
39Engenharia Elétrica e Engenharia da Computação – Eletrônica Analógica I – Prof. Solivan Valente
Diodo semicondutor
Capacitância de Transição 𝑪𝑻
Capacitância de Difusão 𝑪𝑫
É predominante na região de polarização reversa. Há diodos construídos 
para aproveitar esse fenômeno (diodo varactor ou varicap).
É predominante na região de polarização direta.
Há duas capacitâncias parasitas significativas em um diodo. Ambas existem 
nas regiões de polarização direta e reversa, mas cada uma delas é 
predominante em uma dessas regiões:
Os efeitos capacitivos são representados 
por capacitores em paralelo com o diodo 
ideal. Esses efeitos normalmente só 
precisam ser levados em conta para 
operações em altas frequências ou para 
aplicações de eletrônica de potência.
40Engenharia Elétrica e Engenharia da Computação – Eletrônica Analógica I – Prof. Solivan Valente
Diodo semicondutor
Tempo de recuperação reversa
Quando um diodo está em polarização direta, conduzindo uma corrente 𝐼𝐷, seria de se 
esperar que, ao inverter a polarização, ele deixasse de conduzir instantaneamente. 
Entretanto, devido à movimentação dos portadores minoritários nos materiais tipo p e 
tipo n, o diodo necessita de um tempo para anular sua corrente direta após ser 
polarizado reversamente.
Esse intervalo é chamado de tempo de recuperação reversa 𝒕𝒓𝒓 , e é um parâmetro 
muito importante do diodo para aplicações de chaveamento de alta velocidade.
𝑡𝑟𝑟
𝑡𝑟𝑟 = 𝑡𝑠 + 𝑡𝑡
𝑡𝑠 Tempo de armazenamento.
𝑡𝑡 Intervalo de transição.
Imediatamente após a inversão da polaridade, a corrente do diodo 
é simplesmente invertida. Ele continua se comportando como um 
curto-circuito e permanece com uma corrente reversa 
(determinada pelos parâmetros do circuito) durante o intervalo 𝒕𝒔. 
Em seguida, a corrente diminui até atingir o nível de não condução 
(corrente reversa), normalmente bem pequena.
𝑡𝑟𝑟 pode variar de alguns picossegundos 10
−12 a alguns 
microssegundos 10−6 .
41Engenharia Elétrica e Engenharia da Computação – Eletrônica Analógica I – Prof. Solivan Valente
Diodo semicondutor
Folhas de dados do diodo
Os dados de cada modelo específico de diodo são fornecidos pelos fabricantes em 
folhas de dados, com gráficos, tabelas e textos explicativos.
Os dados mais importantes são:
1. A tensão direta 𝑽𝑭 (em corrente e temperatura específicas).
2. A corrente direta máxima 𝑰𝑭 (a uma temperatura específica).
3. A corrente de saturação reversa 𝑰𝑹 (a uma tensão e temperatura específicas).
4. A tensão reversa nominal (PIV, PRV, BV, 𝑉𝐵𝑉 ou 𝑉𝐵𝑅 "breakdown", ruptura)
a uma temperatura específica.
5. O valor máximo de dissipação de potência a uma temperatura específica.
Lembre-se que: 𝑃𝐷 = 𝑉𝐷 . 𝐼𝐷 𝑊
6. Níveis de capacitância.
7. Tempo de recuperação reversa 𝒕𝒓𝒓.
8. Faixa de temperatura de operação.
Dados complementares também podem ser fornecidos, como frequência de operação, 
níveis de ruído, níveis de resistência térmica etc., dependendo da aplicação do diodo.
42Engenharia Elétrica e Engenharia da Computação – Eletrônica Analógica I – Prof. Solivan Valente
Diodo semicondutor
Exemplo 6:
BAY73 - Diodo de alta tensão e 
baixa fuga
(High Voltage Low Leakage)
Fonte:
BOYLESTAD, R.; NASHELSKY, L. Dispositivos eletrônicos 
e teoria de circuitos. 11 ed. São Paulo: Pearson, 2013.
A Tensão de ruptura mínima de
125 V para a corrente indicada.
B Larga faixa de temperatura.
C Potência: 𝑃𝐷 = 𝑉𝐷. 𝐼𝐷 𝑊
Fator linear: próximo slide (a).
D Próximo slide (b), escala log.
E Tabela da curva do diodo, com
os níveis de tensão p/ cada
corrente. Próximo slide (f), 𝑟𝑑.
F Variação da corrente reversa com a
tensão reversa e temperatura.
Próximo slide (c) e (d).
G Próximo slide (e).
H 𝑡𝑟𝑟 relativamente alto 
(diodo lento).
43Engenharia Elétrica e Engenharia da Computação – Eletrônica Analógica I – Prof. Solivan Valente
Diodo semicondutor Atenção: observe que algumas curvas são mostradas em escala logarítmica.
44Engenharia Elétrica e Engenharia da Computação – Eletrônica Analógica I – Prof. Solivan Valente
Diodo semicondutor
Teste de funcionamento do diodo em instrumentos
Há 3 modos de testar o funcionamento de um diodo. Um 
deles utiliza um aparelho chamado traçador de curva, 
dedicado para essa função, mas de custo elevado.
Para medidas mais rápidas e práticas, podemos usar um 
multímetro digital, através da sua:
1. Função de teste de diodo; ou
2. Função ohmímetro (medida de resistência)
Traçador de curva do 
fabricante Agilent.
O teste de funcionamento deve ser feito sempre 
com o diodo fora do circuito, ou seja, com o 
diodo isolado. Nunca teste um diodo que está 
soldado ou conectado a um circuito.
IMPORTANTE!
45Engenharia Elétrica e Engenharia da Computação – Eletrônica Analógica I – Prof. Solivan Valente
Função de teste do diodo
Diodo semicondutor
No multímetro, selecionamos a função teste do diodo
e conectamos o diodo às pontas de prova
da seguinte forma:
O instrumento possui uma fonte interna de corrente de 2 𝑚𝐴 que, 
quando aplicada ao diodo, resulta em uma tensão de polarização 
direta 𝑽𝑫 que é indicada no visor. Ex. 0,67 𝑉 para um diodo de Si.
Uma leitura "OL" no visor indica um 
diodo aberto (defeituoso).
Se os terminais de conexão forem 
invertidos, a leitura deve ser "OL" para 
um diodo em bom estado.
46Engenharia Elétrica e Engenharia da Computação – Eletrônica Analógica I – Prof. Solivan Valente
Função Ohmímetro
Diodo semicondutor
No multímetro, selecionamos a função de medida de 
resistência (Ohmímetro).
A conexão do diodo às pontas de prova deve ser feita 
nos 2 sentidos, para avaliar a sua resistência:
Polarização direta: o instrumento deve 
mostrar no visor uma resistência muito 
baixa (alguns ohms), que é a 
Resistência CC 𝑅𝐷 . Use uma escala de 
pouco ohms no multímetro.
Polarização reversa: o instrumento deve 
mostrar no visor uma resistência muito 
alta, pois o diodo não deve conduzir. 
Use uma escala de resistência elevada 
no multímetro.
Uma leitura muito alta em ambas as polaridades indica um diodo em circuito aberto (defeituoso). 
Uma leitura muito baixa em ambas as polaridades indica um diodo em curto-circuito (defeituoso).
47Engenharia Elétrica e Engenharia da Computação – Eletrônica Analógica I – Prof. Solivan Valente
Exercícios relacionados a este tema:
1ª Lista de Exercícios (disponível no Portal AVA)
Exercícios complementares
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