Unidade 2 - Teoria dos Diodos

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UNIDADE 2UNIDADE 2
TEORIA DOS DIODOS
Eletrônica Prof° Hélio Ferreira
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.
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Junção de material tipo P e N Diodo Semicondutor
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).
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Formação da barreira de potencial
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 Cargade 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.
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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.
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.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.
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Sem Polarização Polarização Direta
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.ligado no lado P.
 Nessa situação ocorre um alargamento da barreira
de potencial e a junção apresenta uma resistência da
ordem de MΩ.
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Polarização ReversaSem Polarização
Símbolo do Diodo de Junção
 Símbolo do elemento diodo.
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Símbolo do Diodo
Polarização do Diodo
 Em resumo, o diodo conduz quando está
diretamente polarizado e não conduz quando está
polarizado em sentido reverso.polarizado em sentido reverso.
 Por estas características, ele é utilizado para
retificação de sinais.
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Polarização Direta Polarização Reversa
Exemplo de Aplicação do Diodo
 Retificação de sinais: Procedimento que corta o
semiciclo negativo da forma de onda aplicada na
entrada.entrada.
 Atua no processo de transformação da corrente
alternada em corrente contínua.
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Circuito retificador de meia onda
Exemplo de Aplicação do Diodo
 Conversão da corrente alternada em corrente
contínua .
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Conversão da corrente alternada em contínua
Curva Característica de um Diodo
 Curva característica de um diodo com polarização
direta e reversa.
Polarização Direta
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Curva característica de um Diodo
Curva Característica de um Diodo
 Curva característica de um diodo com polarização
direta e reversa.
Polarização Direta
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Curva característica de um Diodo
Polarização Reversa
Curva Característica de um Diodo
 Curva característica de um diodo com polarização
direta e reversa.
Polarização Direta
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Curva característica de um Diodo
Polarização Reversa
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 O ponto de operação corresponde aos valores de
tensão e corrente aos quais o diodo está submetido
no circuito.
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Circuito com diodo e resistor Curva característica e reta de carga
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
VV
I D


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R
 Para VD = 0,
R
V
II S 
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,seja, da tensão no diodo quando ele está aberto e,
(ID = 0).
R
VV
I D


 Para ID = I = 0,
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CD VVV 
VVD 
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.intercepta a curva característica do diodo.
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Curva característica do diodo
Reta de Carga de um Diodo
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Exemplo de reta de carga de um diodo 
de Silício
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.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.
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Curvas características para diferentes temperaturas
Exercício 1
 Para que a lâmpada “L” acenda, as chaves A, B e C
devem estar fechadas respectivamente em quais
posições ?posições ?
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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 ?posições ?
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Teste de Diodo
 Quando um diodo opera em condições fora de suas
características, ele poderá se danificar.
 Um diodo pode estar danificado em duas situações:
 Aberto: o diodo não conduz corrente quando
está diretamente polarizado.
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 Curto: o diodo conduz corrente nos dois
sentidos, ou seja, não bloqueia a corrente quando
está inversamente polarizado.
Teste de Diodo
 Com o diodo polarizado diretamente, o multímetro
indica baixa resistência, pois nesse caso o diodo
estará conduzindo.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
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 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.
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.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.
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 Tensão “zener”: É a tensão inversa a partir da qual
a corrente inversa cresce rapidamente.
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 aovalor lógico “1”. Enquanto que 0V corresponde ao
valor lógico “0”.
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Porta OU para lógica positiva
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 aovalor lógico “1”. Enquanto que 0V corresponde ao
valor lógico “0”.
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Porta E para lógica positiva
Exercício 2
 No circuito abaixo, a fonte de tensão “E” possuivalor 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 corrente que trafega no circuito?
 Qual a potência dissipada no diodo?
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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 corrente que trafega no circuito?
 Qual a potência dissipada no diodo?
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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 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 a
queda de tensão nessa resistência for de 4V, qual será a
corrente no diodo?
queda de tensão nessa resistência for de 4V, qual será a
corrente 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 a
queda de tensão nessa resistência for de 4V, qual será a
corrente no diodo?
queda de tensão nessa resistência for de 4V, 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.
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