Outros tipos de diodos - 30032020

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Outros tipos de 
Diodos
LEDs e Diodo Zener
Diodo Emissor de Luz - LED
Sua utilização somente é possível através da recombinação 
entre elétrons e lacunas, pois que nesse processo há emissão 
de luz pelo efeito chamado de eletroluminescência. 
Verifica-se que a luz emitida pelo LED depende do material 
semicondutor utilizado e não por causa da cápsula utilizada. 
Diodo Emissor de Luz - LED
Os materiais mais utilizados são: arsenieto de gálio (GaAs), 
fosfeto de gálio (GaP), nitreto de gálio (GaN).
Diodo Zener
Trata-se de um diodo semicondutor o qual é especialmente 
fabricado para trabalhar no regime de polarização inversa.
Ele é largamente utilizado para fixar uma tensão de referência, 
normalmente em circuitos reguladores de tensão do tipo 
paralelo.
Diodo Zener
Em polarização direta: comporta-se como um diodo comum, 
apresentando uma queda de tensão entre anodo e catodo.
Em polarização reversa, irá também conduzir corrente 
elétrica, a partir de determinado valor de Vz especificado pelo 
fabricante (≈3V, 6V, 9V).
Região de Operação do Diodo Zener
Assim, o diodo Zener deve trabalhar em polarização inversa 
para conseguirmos o efeito denominado de regulação de 
tensão.
Regulação de Tensão: capacidade de manter o valor da 
tensão (com pequenas variações) e permitir a variação do 
valor da corrente elétrica em uma certa faixa definida pelas 
especificações do diodo Zener.
Região de Operação do Diodo Zener
Quando projetamos algum projeto utilizando um diodo Zener, 
devemos levar em consideração os seguintes parâmetros:
Vz: tensão Zener (polarização reversa); 
Pzmáx: potência máxima do diodo Zener; 
Izmín: corrente mínima no diodo Zener na região de 
regulação; 
Izmáx: corrente máxima no diodo Zener na região de 
regulação;
Aproximação linear do diodo Zener
Isto pode ser feito através de uma fonte de tensão Vz em série 
com uma resistência Rz do próprio dispositivo.
Circuito Regulador de Tensão
Uma carga é ligada em paralelo com o Zener, sendo utilizado 
em aplicações de baixa potência.
Deve-se, portanto, calcular o valor de uma resistência R que 
garanta a operação do diodo Zener na região de regulação, 
mesmo ocorrendo pequenas variações da tensão de entrada 
V ou da resistência de carga RL. 
Circuito Regulador de Tensão
A tensão produzida pelo retificador de onda completa com 
filtro capacitivo pode apresentar um nível de ondulação 
(ripple) elevado. O diodo Zener irá garantir uma maior 
regulação, mantendo a tensão num valor Vz.
Análise do Circuito Regulador de Tensão
Para efetuar o projeto de um circuito regulador de tensão 
utilizando um diodo Zener, devemos proceder com o cálculo 
do seguinte parâmetro:
1. resistência R que garanta a operação do diodo Zener na 
região de regulação, mesmo ocorrendo variações da tensão 
de entrada V ou da resistência de carga RL.
Análise do Circuito Regulador de Tensão
a equação das correntes no circuito:
a equação da malha de carga:
(1)
(2)
Análise do Circuito Regulador de Tensão
a equação das tensões do circuito:
A partir destas equações, pode-se projetar o circuito 
regulador de tensão.
(3)
Análise do Circuito Regulador de Tensão
Substituindo a equação (1) na equação (3), tem-se:
(1)
(3)
E isolando R, tem-se:
De onde pode-se obter o 
valor de R para a 
polarização do diodo 
Zener.
Análise do Circuito Regulador de Tensão
Considerando-se a carga RL fixa e a tensão de entrada V 
constante, para que o diodo Zener trabalhe com garantia na 
região de regulação, devemos encontrar uma faixa de valores 
de R, não esquecendo as faixas de valores de corrente 
mínima e máxima do dispositivo.
Análise do Circuito Regulador de Tensão
A corrente Izmax é calculada a partir da potência máxima 
Pzmax do diodo Zener. A corrente mínima Izmin deve ser 
admitida dentro da seguinte consideração quando não 
especificada:
Exemplo 1) Determine a faixa de valores de R no circuito 
apresentado a seguir, para que o diodo Zener funcione na 
região de regulação. 
Dados:
V = 20V 
Vz = 5,6V 
Pzmax = 1W 
Izmin = 15mA 
RL = 1kΩ
A faixa de valores de R é dada por:
78,18Ω < R < 699,03Ω
Exemplo 2) Suponha R = 390Ω (valor médio) da faixa 
anteriormente calculada. Determine a faixa de valores de V 
para que o diodo Zener funcione na região de regulação. 
Conhecendo-se o valor de R, temos que:
V = 20V 
Vz = 5,6V 
Pzmax = 1W 
Izmin = 15mA 
RL = 1kΩ
Tensão mínima de entrada:
Vmin = 13,63V
Tensão máxima de entrada:
Vmax = 77,42V
Exemplo 3) Suponha R = 390Ω e o valor de V = 20V. Calcule o 
valor da potência dissipada para a especificação do resistor. 
V = 20V 
Vz = 5,6V 
Pzmax = 1W 
Izmin = 15mA 
RL = 1kΩ
IR = 36,92 mA 
A potência do resistor deve ser maior que:
PR = 0,53W
Análise do Circuito Regulador de Tensão
Para um regulador de tensão desse tipo, o valor da resistência 
R que polariza o diodo Zener e a tensão Vz da carga ou do 
Zener (estão em paralelo) não se alteram, mas tanto a tensão 
de entrada V quanto a resistência de carga RL podem sofrer 
variações.
Devemos analisar, então, as situações críticas de 
funcionamento do regulador.
Análise do Circuito Regulador de Tensão
Se os terminais de saída do regulador estão em aberto, ou 
seja, sem carga, não haverá a corrente IRL (IRL = 0). E, 
portanto, o Zener deve suportar toda a corrente.
Assim, a situação é crítica para uma tensão de entrada 
máxima. 
Análise do Circuito Regulador de Tensão
Em contrapartida, quando nos terminais de saída do 
regulador há carga máxima, ou seja, a resistência do 
elemento conectado na saída é baixa, a situação crítica é 
para uma tensão de entrada mínima.
Isto ocorre, pois que o diodo Zener tem uma corrente mínima 
que deve garantir a regulação. Pode-se escrever: 
Análise do Circuito Regulador de Tensão
Para a determinação de R, fazendo-se estas considerações, 
chegamos a seguinte expressão:
Igualando-se as duas expressões anteriores, temos:
Análise do Circuito Regulador de Tensão
Isolando o termo Izmax, temos que :
Isto permite determinar a corrente máxima do Zener antes de 
calcular o restante, pois o valor obtido deve ser menor que o 
especificado pelo fabricante.
Exemplo de projeto
Suponha uma fonte de tensão contínua de 12V com variação 
de 5%. Um retificador com filtro capacitivo é um bom 
exemplo.
Deseja-se que a fonte alimente um circuito com resistência 
equivalente a 100Ω. 
Projete o regulador de tensão para fornecer 10 V ao circuito, 
escolhendo o diodo Zener e especificando o resistor de 
polarização R.
Diodo Zener Tensão Zener (V) Potência Máxima (W)
D1 10 1
D2 10 5
Exemplo de projeto
Cálculo da variação da tensão da fonte:
Para definir qual diodo Zener utilizar, calculamos a corrente 
máxima de cada um pela fórmula: 
e a corrente mínima estimada em 10% do valor de Izmax.
Diodo Zener Izmax (mA) Izmin (mA)
D1 100 10
D2 500 50
Diodo Zener Izmax (mA) Izmin (mA)
D1 100 10
D2 500 50