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Eletrônica Prof° Anderson Sena UNIDADE 4 DIODOS PARA APLICAÇÕES ESPECIAIS Eletrônica Prof° Anderson Sena Diodo Zener O diodo retificador é o tipo mais comum de diodo, sendo utilizado nas fontes de alimentação para converter a tensão CA em CC. O diodo retificador não pode operar com uma tensão inversa que atinja a região de ruptura (tensão a partir da qual ocorre a ruptura do diodo), justamente para não danificar o diodo. O diodo Zener se comporta de modo diferente quando polarizado reversamente, pois é otimizado para funcionar na região de ruptura. Também chamado de Diodo de Ruptura ou Diodo Regulador de Tensão. Eletrônica Prof° Anderson Sena Diodo Zener Apresenta linha quase vertical em corrente na região de ruptura. A tensão é quase constante (VZ) sobre a maior parte da região de ruptura. Curva Característica do Diodo Zener Eletrônica Prof° Anderson Sena Diodo Zener É o componente principal dos reguladores de tensão. Reguladores de tensão são circuitos que mantêm a tensão na carga quase constante, independente da variação da tensão na linha e na resistência de carga. Variando o nível de dopagem de um diodo de silício podem ser produzidos diodos Zener com tensões de ruptura de 2 V até 200 V. Podem operar em qualquer uma das três regiões: direta, de fuga e de ruptura. Eletrônica Prof° Anderson Sena Símbolo do Diodo Zener No símbolo do diodo, a linha lembra a letra z de Zener. Símbolo do Diodo Zener Eletrônica Prof° Anderson Sena Curva Característica do Diodo Zener Curva Característica do Diodo Zener Eletrônica Prof° Anderson Sena Especificações dos Diodos Zener Vd: Tensão de condução na polarização direta (0,7 V) VZ: Tensão zener IZM: Corrente zener máxima IZm ou IZK: Corrente zener mínima PZM: Potência zener máxima (PZM = VZ.IZM) ZZ: Impedância zener Eletrônica Prof° Anderson Sena Tabela de Diodos Zener Eletrônica Prof° Anderson Sena Polarização do Diodo Zener Na região direta o diodo começa a conduzir próximo de 0,7 V, do mesmo modo como um diodo comum. Na região de fuga a corrente é pequena e reversa. Na região de ruptura (operação normal) o diodo Zener é polarizado reversamente. Polarização Direta Polarização Reversa Eletrônica Prof° Anderson Sena Regulador Zener Mantém a tensão na saída constante, embora a corrente nele varie. Para a operação na ruptura, a tensão da fonte VS deve ser maior que a tensão de ruptura Zener VZ. O resistor RS em série limita a corrente no diodo num valor abaixo de sua corrente máxima nominal. Regulador Zener Eletrônica Prof° Anderson Sena Regulador Zener Em uma situação ideal, o diodo Zener operando na região de ruptura funciona como uma bateria. Em outras palavras, a tensão é constante mesmo que a corrente varie. Diodo Zener como uma bateria Eletrônica Prof° Anderson Sena Exercício 1 No circuito abaixo, o diodo Zener apresenta uma tensão de ruptura de 10 V. Quais são os valores máximo e mínimo da corrente no Zener ? Encontre o valor da potência dissipada pelo diodo nos dois casos. Eletrônica Prof° Anderson Sena Regulador Zener com Carga Quando o diodo Zener opera na região de ruptura a tensão na carga é constante, mesmo que haja variação na tensão de entrada ou na resistência da carga. Regulador Zener com carga Eletrônica Prof° Anderson Sena Exercício 2 O circuito com diodo Zener abaixo tem os seguintes valores: VS=18 V, VZ=10 V, RS=270 Ω e RL=1 kΩ. O diodo Zener esta operando na região de ruptura? Qual é o valor da corrente Zener? Eletrônica Prof° Anderson Sena Circuito com Regulador Zener Circuito com ponte retificadora, filtro e regulador de tensão. Circuito com regulador Zener Eletrônica Prof° Anderson Sena Diodo Zener em Circuito Gerador Os diodos Zener podem ser usados em circuitos formadores de onda como o circuito gerador de onda quadrada abaixo. Gerador de onda quadrada Eletrônica Prof° Anderson Sena Diodo Emissor de Luz O Diodo Emissor de Luz é um dispositivo optoeletrônico (combinação da óptica com a eletrônica) também conhecido como LED (Light Emitting Diode). São diodos de junção especificamente construídos para emitir radiações na banda visível do espectro de freqüências quando diretamente polarizados. Sua principal aplicação é como dispositivo indicador em instrumentos eletrônicos, displays digitais (indicadores numéricos de sete segmentos), transmissão de dados por fibras óticas. Eletrônica Prof° Anderson Sena Diodo Emissor de Luz Os LEDs substituem as lâmpadas incandescentes em várias aplicações por apresentarem vantagens como: baixa tensão de alimentação elevado tempo de vida útil bom funcionamento em circuitos de chaveamento (liga/desliga). Eletrônica Prof° Anderson Sena Diodo Emissor de Luz Eletrônica Prof° Anderson Sena Diodo Emissor de Luz Eletrônica Prof° Anderson Sena Diodo Emissor de Luz Num LED diretamente polarizado, os elétrons livres cruzam a junção e caem nas lacunas. Nos diodos de silício ou germânio essa energia é dissipada em forma de calor. Num LED, fabricado com arseneto de gálio (GaAs), essa energia é irradiada em forma de luz. O processo de emissão de luz, aplicando-se uma fonte elétrica de energia, é chamado de eletroluminescência. Eletrônica Prof° Anderson Sena Diodo Emissor de Luz Processo de eletroluminescência no LED. Processo de eletroluminescência no LED Eletrônica Prof° Anderson Sena Diodo Emissor de Luz Os fabricantes podem produzir LEDs que irradiam as luzes vermelha, verde, amarela, azul ou infravermelha (luz invisível). Para isso são usados elementos como o gálio, arsênio e fósforo. O LED infravermelho, fabricado com antimoneto de índio (InSb), é utilizado em sistemas de alarme e em controles remoto, onde é necessário o uso de radiação invisível. Eletrônica Prof° Anderson Sena Símbolo do Diodo Emissor de Luz No símbolo do Diodo Emissor de Luz as setas que apontam para fora simbolizam a luz irradiada. Símbolo do Diodo Emissor de Luz Eletrônica Prof° Anderson Sena Polarização do Diodo Emissor de Luz Polarização do Diodo Emissor de Luz Eletrônica Prof° Anderson Sena A Tensão e a Corrente no LED O resistor RS abaixo é o resistor de limitação de corrente. É utilizado para evitar que a corrente exceda ao valor máximo nominal do diodo. A queda de tensão típica é de 1,5 V a 2,5 V para correntes entre 10 e 50 mA. S DS S R VVI Eletrônica Prof° Anderson Sena Valores Típicos para LEDs Eletrônica Prof° Anderson Sena Exercício 3 No circuito abaixo a fonte de tensão é de 10 V e a resistência em série é de 680 Ω. Considerando a tensão nominal do LED como sendo de 2 V, qual é a corrente no LED ? Eletrônica Prof° Anderson Sena Indicador de Sete Segmentos O indicador de sete segmentos contém sete LEDs com formato retangular (de A a G). Cada LED é chamado de segmento porque ele faz parte do caractere indicado. Aterrando um ou mais dos resistores, podem ser formados quaisquer dígitos de 0 a 9. Indicador de sete segmentos Eletrônica Prof° Anderson Sena Fotodiodo Um fotodiodo é um diodo otimizado para ter uma alta sensibilidade à luz incidente. Quando a energia luminosa incide uma junção PN, ela pode deslocar elétrons de valência, estabelecendo um fluxo de corrente. Os fotodiodos são polarizados reversamente. Quanto mais intensa for a luz incidente na junção, maior será a corrente reversa no diodo, pois aumenta o número de portadores minoritários. Eletrônica Prof° Anderson Sena Símbolo do Fotodiodo No símbolo do fotodiodo, as setas representam a luz incidindo na junção. Símbolo do fotodiodoEletrônica Prof° Anderson Sena Polarização do Fotodiodo A fonte de tensão polariza o fotodiodo reversamente. Polarização do fotodiodo Eletrônica Prof° Anderson Sena Aplicação do Fotodiodo Aplicação em um sistema de alarme Aplicação em um sistema de contagem. Eletrônica Prof° Anderson Sena Acoplador Óptico Combina um LED com um fotodiodo em um mesmo encapsulamento. Possibilita o isolamento elétrico, da ordem de megaohms, entre um circuito de baixa tensão e outro de alta tensão. Acoplador Óptico ou Isolador Óptico Eletrônica Prof° Anderson Sena Varactor Os Varactores são diodos de silício otimizados para que suas capacitâncias sejam variáveis. Também chamado Capacitância Variável com a Tensão, Varicap, Epicap e Diodo de Sintonia. O Varactor é largamente usado nos receptores de televisão e receptores de FM. Eletrônica Prof° Anderson Sena Varactor A camada de depleção está entre a região P e N. As regiões P e N funcionam como as placas de um capacitor e a camada de depleção funciona como o dielétrico. Como a camada de depleção fica mais larga com a tensão reversa, a capacitância diminui. A capacitância é controlada pela tensão. Em altas frequências, o varactor age como se fosse uma capacitância variável. Eletrônica Prof° Anderson Sena Símbolo do Varactor Símbolo do diodo varactor. Símbolo do varactor Eletrônica Prof° Anderson Sena Curva do Varactor O gráfico mostra que a capacitância diminui quando a tensão reversa aumenta. A tensão reversa controla a capacitância. Curva do varactor Eletrônica Prof° Anderson Sena Diodos de Corrente Constante Funcionam de modo oposto aos diodos Zener. Em vez de manter a tensão constante, esses diodos mantêm a corrente constante quando a tensão varia. Conhecidos como Diodos de Corrente Constante ou Diodos Reguladores de Corrente. O 1N5305 é um diodo regulador de corrente com uma corrente típica de 2 mA sobre uma faixa de tensão de 2 até 100 V. Diodo Regulador de Corrente J503A
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