Unidade 2 Teoria dos Diodos

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Eletrônica Prof° Anderson Sena
UNIDADE 2
TEORIA DOS DIODOS
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Junção PN - Diodo
 A união de um material tipo P a um material tipo N é
denominado de junção PN ou diodo de junção.
 A junção PN deu origem aos diodos, transistores e
circuitos integrados.
Junção de material tipo P e N Diodo Semicondutor
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Junção PN - Diodo
 No material tipo P, as lacunas são denominadas
portadores majoritários de carga, existindo também os
portadores minoritários de carga que são os elétrons.
 No material tipo N, os elétrons são denominados
portadores majoritários de carga, existindo também os
portadores minoritários de carga que são as lacunas.
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Junção PN - Diodo
 Formação da Barreira de Potencial:
 Ao formar uma junção PN, haverá difusão de lacunas do
material P para o N, e de elétrons do material N para o P.
 Com a difusão, a área em torno da junção fica livre de
portadores de carga (elétrons e lacunas).
Formação da barreira de potencial
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Junção PN - Diodo
 Formação da Barreira de Potencial:
 O acúmulo de íons positivos do lado N da junção e
de negativos do lado P cria uma Camada de Carga
Espacial (C.C.E) ou Barreira de Potencial ou Camada
de Depleção.
 A Barreira de Potencial corresponde a uma
diferença de potencial (d.d.p) que se forma na junção
PN.
 À temperatura de 25°C, a barreira de potencial é
aproximadamente igual a 0,3V para os diodos de
germânio e 0,7V para os diodos de silício.
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Junção PN Polarizada Diretamente
 Na polarização direta, o positivo da bateria é ligado
no lado P da junção e o negativo da bateria é ligado
no lado N.
 Nessa situação ocorre uma diminuição da barreira
de potencial e a junção apresenta uma resistência da
ordem de algumas dezenas de Ω.
Sem Polarização Polarização Direta
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Junção PN Polarizada Reversamente
 Na polarização reversa, o positivo da bateria é
ligado no lado N da junção e o negativo da bateria é
ligado no lado P.
 Nessa situação ocorre um alargamento da barreira
de potencial e a junção apresenta uma resistência da
ordem de MΩ.
Polarização ReversaSem Polarização
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Símbolo do Diodo de Junção
 Símbolo do elemento diodo.
Símbolo do Diodo
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Polarização do Diodo
 Em resumo, o diodo conduz quando está
diretamente polarizado e não conduz quando está
polarizado em sentido reverso.
 Por estas características, ele é utilizado para
retificação de sinais.
Polarização Direta Polarização Reversa
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Exemplo de Aplicação do Diodo
 Retificação de sinais: Procedimento que corta o
semiciclo negativo da forma de onda aplicada na
entrada.
 Atua no processo de transformação da corrente
alternada em corrente contínua.
Circuito retificador de meia onda
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Exemplo de Aplicação do Diodo
 Conversão da corrente alternada em corrente
contínua .
Conversão da corrente alternada em contínua
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Curva Característica de um Diodo
 Curva característica de um diodo com polarização
direta e reversa.
Curva característica de um Diodo
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Reta de Carga de um Diodo
 Através da reta de carga é possível determinar o
ponto de operação (ponto quiescente) do diodo.
 O ponto de operação corresponde aos valores de
tensão e corrente aos quais o diodo está submetido
no circuito.
Circuito com diodo e resistor Curva característica e reta de carga
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Reta de Carga de um Diodo
 Para traçar a reta de carga, são necessários dois
pontos:
 1º ponto: determinação da corrente de saturação
(IS), ou seja, da corrente máxima que pode circular no
circuito quando o diodo está em curto (VD = 0).
R
VVI D
 Para VD = 0,
R
VII S 
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Reta de Carga de um Diodo
 2º ponto: determinação da tensão de corte (VC), ou
seja, da tensão no diodo quando ele está aberto e,
conseqüentemente, circula um corrente mínima no
circuito (ID = 0).
VVV CD 
R
VVI D
 Para ID = I = 0,
VVD 
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Reta de Carga de um Diodo
 O ponto de operação do diodo (VDQ e IDQ)
corresponde ao ponto Q, onde a reta de carga
intercepta a curva característica do diodo.
Curva característica do diodo
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Reta de Carga de um Diodo
Exemplo de reta de carga de um diodo
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Efeito da Temperatura no Diodo
 Uma junção PN sofre influência da temperatura.
 Para o silício a temperatura máxima é de 150ºC,
enquanto a do germânio é de 100ºC.
 Para cada 1ºC de aumento na temperatura, a
queda de tensão direta diminui cerca de 2,5 mV.
Curvas características para diferentes temperaturas
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Exercício 1
 Para que a lâmpada “L” acenda, as chaves A, B e C
devem estar fechadas respectivamente em quais
posições ?
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Teste de Diodo
 Quando um diodo opera em condições fora de suas
características, ele irá se danificar.
 Um diodo pode estar danificado em duas situações:
 Aberto: o diodo não conduz corrente quando está
diretamente polarizado.
 Curto: o diodo conduz corrente nos dois
sentidos, ou seja, não bloqueia a corrente quando
está inversamente polarizado.
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Teste de Diodo
 Com o diodo polarizado diretamente, o multímetro
indica baixa resistência, pois nesse caso o diodo
estará conduzindo.
 Com o diodo polarizado inversamente, apresentará
uma alta resistência, pois nesse caso ele não está
conduzindo.
 Se o multímetro registrar baixa resistência nos dois
sentidos, o diodo estará em curto.
 Se o multímetro registrar alta resistência nos dois
sentidos, o diodo estará aberto.
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Principais Características do Diodo Semicondutor
 Corrente direta máxima (Idmáx): É a corrente que o
diodo pode suportar durante a condução sem se
danificar, sem reduzir sua vida útil.
 Tensão de pico inversa (Vpi): É a tensão máxima
inversa que o diodo pode suportar sem danos ou sem
redução de sua vida útil.
 Tensão “zener”: É a tensão inversa a partir da qual
a corrente inversa cresce rapidamente.
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Portas Lógicas com Diodos
 Porta OU: O circuito abaixo é uma porta OU para
lógica positiva, ou seja, o nível 10V corresponde ao
valor lógico “1”. Enquanto que 0V corresponde ao
valor lógico “0”.
Porta OU para lógica positiva
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Portas Lógicas com Diodos
 Porta E: O circuito abaixo é uma porta E para
lógica positiva, ou seja, o nível 10V corresponde ao
valor lógico “1”. Enquanto que 0V corresponde ao
valor lógico “0”.
Porta E para lógica positiva
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Exercício 2
 No circuito abaixo, a fonte de tensão “E” possui
valor de 10 V e a resistência “R” vale 1 kΩ. Sabendo
que o diodo é de silício:
 Qual a corrente que trafega no circuito?
 Qual a potência dissipada no diodo?
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Exercício 3
 Um diodo está em série com uma resistência de
220 Ω em um circuito com uma determinada fonte de
tensão E. Se queda de tensão nessa resistência for de
4 V, qual será a corrente no diodo?
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Exercício 4
 Determine a tensão de saída V0 e a corrente na
carga IR para o circuito em série abaixo.