Diodos: Circuitos e Características

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CCCT0049 - Eletrônica Aplicada
Prof. Marcio Cerqueira
Universidade Federal do Maranhão
Bacharelado Interdisciplinar em Ciência e Tecnologia
Aula 2
Diodos
Níveis de resistência; Circuitos equivalentes do diodo; capacitância de transição e difusão; 
Diodos semicondutores:
Notação 
Dispositivos semicondutores
Diodos ideais
Resistência na região de operação: Se considerarmos a região de condução no primeiro quadrante:
Diodos ideais
Resistência na região de operação: Se considerarmos a região de condução no terceiro quadrante:
Diodos ideais
Estados de condução e não-condução
Diodos ideais
Diodos ideais
Diodos ideais
Diodos semicondutores
Sem polarização ( VD = 0V)
Sob condições de não-polarização, todos os portadores minoritários no material do tipo n da região de depleção passarão diretamente para o material do tipo p.
Diodos semicondutores
Sem polarização ( VD = 0V)
Diodos semicondutores
Polarização reversa ( VD < 0V)
Se um potencial externo de V volts for aplicado na junção p-n de maneira que o terminal positivo esteja conectado ao material do tipo n e o terminal negativo esteja conectado ao material do tipo p:
Diodos semicondutores
Polarização reversa ( VD < 0V)
A corrente de saturação reversa dificilmente ultrapassa alguns microampères, exceto para dispositivos de alta potência.
O termo saturação deriva do fato de a corrente alcançar seu máximo rapidamente e de não mudar de maneira significativa com o aumento da tensão de polarização reversa.
Diodos semicondutores
Polarização direta ( VD > 0V)
Uma condição de polarização direta (condução) é estabelecida quando se aplica o potencial positivo ao material do tipo p e o potencial negativo ao material do tipo n. A aplicação de um potencial de polarização direta força os elétrons do material do tipo n e as lacunas do material do tipo p com os íons da fronteira e a reduzir a região de depleção.
Diodos semicondutores
Polarização direta ( VD > 0V)
Diodos semicondutores
Polarização direta ( VD > 0V)
Diodos semicondutores
Potencial de offset / limiar / potencial de disparo
É o potencial no qual o diodo começa a conduzir.
0,7 V para Si e 0,3 V para Ge
Diodos semicondutores:
Exemplo 01: A uma temperatura de 27ºC (temperatura comum para componentes em um sistema operacional encapsulado), determine a tensão térmica VT.
Diodos semicondutores:
Valores de resistência
Resistência CC ou Estática
Diodos semicondutores:
Valores de resistência
Resistência CC ou Estática
Exemplo 02: Determine os níveis de resistência CC do diodo da Figura abaixo em:
A) Id=2mA (nível baixo)
B) Id=20mA (nível alto)
C) Id=-10V (polarização reversa)
Diodos semicondutores:
Valores de resistência
RESISTÊNCIA CA OU DINÂMICA
Diodos semicondutores:
Valores de resistência
RESISTÊNCIA CA OU DINÂMICA
Exemplo 03: Para a curva característica da Figura abaixo,
A) Determine a resistência em Id=2mA
B) Determine A resistência CA em Id=25mA
C) Compare os resultados das partes a e b para as resistências CC em cada nível de corrente.
Diodos semicondutores:
Valores de resistência
RESISTÊNCIA CA MÉDIA
Se o sinal de excitação for grande o suficiente, a resistência associada ao dispositivo é chamada de resistência CA média, a qual é, por definição, aquela determinada por uma linha reta traçada entre as duas interseções estabelecidas pelos valores máximo e mínimo da tensão de entrada.
Diodos semicondutores:
Valores de resistência
Diodos semicondutores:
Circuito equivalente
Em outras palavras, um circuito equivalente pode substituir o dispositivo sem afetar demasiadamente o comportamento real do sistema. O resultado é geralmente um circuito que pode ser resolvido com o uso de técnicas tradicionais de análise de circuito.
Diodos semicondutores:
Circuito equivalente
Circuito equivalente linear por partes
Uma técnica para se obter o circuito equivalente do diodo é aproximar a curva característica do dispositivo por segmentos de reta. O circuito equivalente resultante é chamado de circuito equivalente linear por partes.
Diodos semicondutores:
Circuito equivalente
Circuito equivalente linear por partes
Circuito equivalente simplificado
Para a maioria das aplicações, a resistência interna r pode ser desprezada. A retirada de r do circuito equivalente resulta no seguinte circuito simplificado:
Diodos semicondutores:
Circuito equivalente
Circuito equivalente ideal
O circuito equivalente ideal considera que o potencial de disparo do diodo (0,7 V) pode ser por vezes ignorado em comparação ao nível de tensão aplicada. Nesse caso, o circuito equivalente se reduz a um diodo ideal e é representado abaixo:
Diodos semicondutores:
Circuito equivalente
Diodos semicondutores:
Circuito equivalente
Capacitância de transição e difusão