P1A02 Diodo1

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Eletrônica A
Aula 02 –Diodo Semicondutor
(Parte 1)
Universidade Tecnológica Federal do Paraná
Câmpus Pato Branco
Disciplina: Eletrônica A (EL25EL/EL25CP)
Professor Diogo Vargas
Conteúdo programático
EMENTA CONTEÚDO
1. Teoria de 
semicondutores
1. Estrutura Atômica; Modelo de Bohr; 
2. Materiais Semicondutores Intrínsecos e Extrínsecos P e N; 
3. Material Semicondutor Extrínseco submetido a energias externas; 
4. Propriedades da Junção PN; 
5. Equacionamento.
2. Dispositivos 
Semicondutores
1. Introdução aos dispositivos semicondutores;
2. Principais tipos e suas aplicações.
3. Diodos Semicondutores e 
suas Aplicações
1. Características do diodo PN; 
2. Curva Característica VxI; Folha de Especificação; Características dinâmicas: 
capacitância de transição e tempo de recuperação reversa; 
3. Modelos Matemáticos de Análise dos diodos; Equação do Diodo; Reta de Carga; 
4. Retificadores; Grampeadores e Limitadores; Multiplicadores de Tensão; 
5. Diodo Emissor de Luz; 
6. Diodo Zener; 
7. Reguladores.
4. Transistores Bipolares de 
Junção, Polarização e 
Aplicações.
1. Estrutura e princípio de funcionamento; Folha de Especificação; 
2. Configurações BC, EC e CC e suas características; 
3. Polarizações DC e operação como chave; 
4. Aplicações.
5. Transistores de Efeito de 
Campo, Polarização e 
Aplicações.
1. Estrutura e princípio de funcionamento; 
2. MOSFET de depleção e de intensificação; Configurações e suas características; 
3. Folha de Especificação; 
4. Polarizações; 
5. VMOS; CMOS; 
6. Aplicações.
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Sumário
Diodo semicondutor
1. Polarização
2. Introdução a Diodos
1. Símbolos e encapsulamentos
3. Condições de operação
1. Sem polarização
2. Polarização reversa
3. Polarização direta
4. Características ideais
5. Circuito equivalente
6. Curva característica
1. Tensão Zener e diodo Zener
7. Circuitos com diodos ideais
8. Circuitos com diodos reais
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1. Polarização (inversa)
� Aplicando uma tensão com polaridade inversa
� Elétrons são atraídos para o potencial positivo
� Lacunas são atraídas para potencial negativo
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-
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-+
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Material P Material N
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1. Polarização (inversa)
� Aumento da zona de depleção, impedindo que 
elétrons livres alcançarem lacunas livres através dessa 
zona.
� Presença de corrente reversa (saturação) – Is
� Devido a impurezas – minoritárias – dos materiais.
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+
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+
-+
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1. Polarização (direta)
� Aplicando uma tensão com polaridade direta
� Elétrons são afastados pelo potencial negativo
� Lacunas são afastados pelo potencial positivo
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+
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1. Polarização (direta)
� Redução da zona de depleção, facilitando elétrons 
livres alcançarem lacunas livres através dessa zona.
� Pouca energia necessária para que elétrons e lacunas 
livres cruzem a junção (corrente Imajoritários)
IsImajoritários
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Sumário
Diodo semicondutor
1. Polarização
2. Introdução a Diodos
1. Símbolos e encapsulamentos
3. Condições de operação
1. Sem polarização
2. Polarização reversa
3. Polarização direta
4. Características ideais
5. Circuito equivalente
6. Curva característica
1. Tensão Zener e diodo Zener
7. Circuitos com diodos ideais
8. Circuitos com diodos reais
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2. Introdução a diodos
� Um diodo retificador é constituído por uma 
junção PN de material semicondutor (silício ou 
germânio) e por dois terminais, o Ânodo (A) e o 
Cátodo (K).
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2. Introdução a diodos
• Diodo é um dispositivo de dois terminais.
• Idealmente um diodo conduz em apenas uma direção.
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2. Introdução a diodos
� Note que existe uma tensão mínima aplicada 
pela bateria/fonte que consegue “zerar” a 
zona de depleção (potencial de junção).
� Silício: Vjunção = 0,7 V
�Germânio: Vjunção = 0,3 V
�Arsenieto de gálio : Vjunção = 1,2 V
� Quando polarizado diretamente
�O diodo conduzirá quando a tensão direta 
aplicada for maior do que o potencial de junção.
� Vdireta > Vjunção
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2.1 Símbolos e 
encapsulamentos
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Sumário
Diodo semicondutor
1. Polarização
2. Introdução a Diodos
1. Símbolos e encapsulamentos
3. Condições de operação
1. Sem polarização
2. Polarização reversa
3. Polarização direta
4. Características ideais
5. Circuito equivalente
6. Curva característica
1. Tensão Zener e diodo Zener
7. Circuitos com diodos ideais
8. Circuitos com diodos reais
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3. Condições de operação
Podemos dividir em três modos de operação:
1. Sem polarização
2. Polarização reversa
3. Polarização direta
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No external voltage is applied: VD = 0 V 
There is no diode current: ID = 0 A
Only a modest depletion region exists
3.1 Sem polarização
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External voltage is applied 
across the p-n junction in 
the opposite polarity of the 
p- and n-type materials.
3.2 Polarização reversaU
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The holes in the p-type material are attracted toward the negative 
terminal of the voltage source.
The reverse voltage 
causes the depletion 
region to widen.
The electrons in the n-type 
material are attracted 
toward the positive terminal 
of the voltage source.
3.2 Polarização reversa
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External voltage is 
applied across the p-n
junction in the same 
polarity as the p- and n-
type materials.
3.3 Polarização direta
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The electrons and holes have sufficient energy to cross the p-n
junction.
The forward voltage 
causes the depletion 
region to narrow.
The electrons and holes 
are pushed toward the 
p-n junction.
3.3 Polarização direta
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Sumário
Diodo semicondutor
1. Polarização
2. Introdução a Diodos
1. Símbolos e encapsulamentos
3. Condições de operação
1. Sem polarização
2. Polarização reversa
3. Polarização direta
4. Características ideais
5. Circuito equivalente
6. Curva característica
1. Tensão Zener e diodo Zener
7. Circuitos com diodos ideais
8. Circuitos com diodos reais
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4. Características ideais
Região de condução
(polarização direta):
• Diodo se comporta como 
um curto-circuito;
• A tensão no diodo é zero;
• A corrente é infinita;
• A resistência direta é 
definida como: RF = VF / IF
Região de não-condução
(polarização reversa):
• Diodo se comporta como 
um circuito aberto;
• Toda tensão está sobre o 
diodo;
• A corrente é zero;
• A resistência reversa é 
definida como: RR = VR / IR
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5. Circuito equivalente ou modelo 
(ideal)
�Comportamento do diodo ideal
�Não há tensão de ruptura
�Não há tensão de junção
�Não há corrente de polarização reversa
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�Equivalentes
�Polarização direta = curto-circuito
�Polarização reversa = circuito aberto
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5. Circuito equivalente ou modelo 
(ideal)
�Representar adequadamente um diodo real usando:
�Diodo ideal
�Representar a condução ou não condução do diodo real quando 
polarizado direta ou reversamente.
�Resistência
�Representar a inclinação da curva característica do diodo por 
aproximação linear.
�Fonte de tensão fixa
�Representar a tensão da junção a ser superada para condução.
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5.3 Modelo clássico
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1) Modelo Ideal
2) Modelo Simplificado
5.3 Modelo clássico
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3) Modelo Clássico
6. Curva característica real
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6. Curva característica real
� Características do diodo
� Região de polarização direta
� Região de polarização reversa
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6. Curva característica real
� Características do diodo
� Região de polarização direta
� Região de polarização reversa
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6. Curva característica real
� Características do diodo
� Região de polarização direta
� Região de polarização reversa
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6.1 Tensão Zener
� Tensão de polarização reversa (VZener)
� Tensão Zener.
�Ocorre quando um potencial de tensão é tão alto que 
energiza os elétrons da camada de valência, que 
desligam-se dos átomos do material semicondutor, e 
causa uma corrente reversa elevada.
� Corrente de avalanche.
�Ocorre com tensões da ordem de 1000 V.
� Diodos Zener (diodo especial)
� Produzidos para obter VZener mais baixos.
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At some point the reverse bias voltage 
is so large the diode breaks down and 
the reverse current increases 
dramatically.
The voltage that causes a diode to 
enter the zener region of operation is 
called the zener voltage (VZ).
The Zener region is in the diode’s reverse-bias region.
The maximum reverse voltage that 
won’t take a diode into the zener
region is called the peak inverse 
voltage or peak reverse voltage.
6.1 Tensão Zener
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Sumário
Diodo semicondutor
1. Polarização
2. Introdução a Diodos
1. Símbolos e encapsulamentos
3. Condições de operação
1. Sem polarização
2. Polarização reversa
3. Polarização direta
4. Características ideais
5. Circuito equivalente
6. Curva característica
1. Tensão Zener e diodo Zener
7. Circuitos com diodos ideais
8. Circuitos com diodos reais
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7. Circuitos com diodos ideais
�Exemplo 1:
�Considere VDC = 8Vcc, R = 2,2kΩ e diodo D ideal.
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1) Qual a tensão e corrente em R?
2) Qual a tensão e corrente em D?
7. Circuitos com diodos ideais
�Exemplo 1:
�Considere VDC = 8Vcc, R = 2,2kΩ e diodo D ideal.
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1) Qual a tensão e corrente em R?
2) Qual a tensão e corrente em D?
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7. Circuitos com diodos ideais
�Exemplo 2:
�Considere VDC = 10Vcc, R = 1kΩ e diodo D ideal.
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1) Qual a tensão e corrente em R?
2) Qual a tensão e corrente em D?
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7. Circuitos com diodos ideais
�Exemplo 2:
�Considere VDC = 10Vcc, R = 1kΩ e diodo D ideal.
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1) Qual a tensão e corrente em R?
2) Qual a tensão e corrente em D?
7. Circuitos com diodos ideais
�Exemplo 3:
�Considere Vsen = 12Vpico, R = 2kΩ e diodo D ideal
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1) Qual a tensão em R?
2) Qual a tensão em D?
7. Circuitos com diodos ideais
�Exemplo 3:
�Considere Vsen = 12Vac, R = 2kΩ e diodo D ideal
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1) Qual a tensão em R?
2) Qual a tensão em D?
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Sumário
Diodo semicondutor
1. Polarização
2. Introdução a Diodos
1. Símbolos e encapsulamentos
3. Condições de operação
1. Sem polarização
2. Polarização reversa
3. Polarização direta
4. Características ideais
5. Circuito equivalente
6. Curva característica
1. Tensão Zener e diodo Zener
7. Circuitos com diodos ideais
8. Circuitos com diodos reais
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Diodo ideal vsDiodo real
• Para efeito de cálculo é importante considerar que a queda de 
tensão, no caso de diodo (de silício) polarizado diretamente é 
0,7V;
• E para o diodo de germânio, queda de 0,3V.
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8. Circuitos com diodos
�Exemplo 4:
�Considere VDC= 10V, R = 1kΩ e diodo D de silício 
(0,7V).
1) Qual a tensão e corrente em R?
2) Qual a tensão e corrente em D?
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43
8. Circuitos com diodos
�Exemplo 4:
�Considere VDC= 10V, R = 1kΩ e diodo D de silício 
(0,7V).
1) Qual a tensão e corrente em R?
2) Qual a tensão e corrente em D?
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44
8. Circuitos com diodos
�Exemplo 5:
�Mesmo circuito anterior, porém reversamente
polarizado.
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12
8. Circuitos com diodos
�A) Comparação entre modelo ideal e real.
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8. Circuitos com diodos
�A) Comparação entre modelo ideal e real.
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47
8. Circuitos com diodos
�B) Comparação entre modelo simplificado 
e real.
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8. Circuitos com diodos
�C) Comparação entre modelo clássico e 
real.
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8. Circuitos com diodos
�C) Comparação entre modelo clássico e 
real.
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A
50
Bibliografia
• Prof.Carlos Stein. Material da disciplina de Eletrônica A. UTFPR.
2013.
• BOYLESTAD, Robert & NASHELSKY, Louis. Dispositivos Eletrônicos
e Teoria de Circuitos - Rio de Janeiro, Editora Prentice-Hall do
Brasil Ltda;
• MALVINO, Albert Paul. Eletrônica. São Paulo, McGraw-Hill do
Brasil. Vol. 1.
• PINTO, Luiz Fernando Teixeira & ALBUQUERQUE, Rômulo Oliveira.
Eletrônica: eletrônica analógica. Fundação Padre Anchieta. São
Paulo. 2011
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