Unidade 4 - Diodos Aplicacoes Especiais

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UNIDADE 4
DIODOS PARA 
APLICAÇÕES ESPECIAIS
Eletrônica Analógica Prof° Dr. Hélio Ferreira
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
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 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.
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.
Z
da região de ruptura.
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Curva Característica do Diodo Zener
Diodo Zener
 É o componente principal dos reguladores de
tensão.
 Reguladores de tensão são circuitos que mantêm a 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.
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ruptura de 2 V até 200 V.
 Podem operar em qualquer uma das três regiões:
direta, de fuga e de ruptura.
Símbolo do Diodo Zener
 No símbolo do diodo, a linha lembra a letra z de
Zener.
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Símbolo do Diodo Zener
Curva Característica do Diodo Zener
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Curva Característica do Diodo Zener
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
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 PZM: Potência zener máxima (PZM = VZ.IZM)
 ZZ: Impedância zener
Tabela de Diodos Zener
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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 fuga a corrente é pequena e reversa.
 Na região de ruptura (operação normal) o diodo
Zener é polarizado reversamente.
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Polarização Direta Polarização Reversa
Regulador Zener
 Mantém a tensão na saída constante, embora a
corrente nele varie.
 Para a operação na ruptura, a tensão da fonte VS 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.
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Regulador Zener
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.
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Diodo Zener como uma bateria
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.
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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 davariação na tensão de entrada ou na resistência da
carga.
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Regulador Zener com carga
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 O diodo Zener esta operando na região de
ruptura?
 Qual é o valor da corrente Zener?
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Circuito com Regulador Zener
 Circuito com ponte retificadora, filtro e regulador de
tensão.
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Circuito com regulador Zener
Diodo Zener em Circuito Gerador
 Os diodos Zener podem ser usados em circuitos
formadores de onda como o circuito gerador de onda
quadrada abaixo.quadrada abaixo.
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Gerador de onda quadrada
Diodo Emissor de Luz
 O Diodo Emissor de Luz é um dispositivo
optoeletrônico (combinação da óptica com a
eletrônica) também conhecido como LED (Lighteletrônica) 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
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 Sua principal aplicação é como dispositivo indicador
em instrumentos eletrônicos, displays digitais
(indicadores numéricos de sete segmentos),
transmissão de dados por fibras óticas.
Diodo Emissor de Luz
 Os LEDs substituem as lâmpadas incandescentes
em várias aplicações por apresentarem vantagens
como:como:
 baixa tensão de alimentação
 elevado tempo de vida útil
 bom funcionamento em circuitos de chaveamento
(liga/desliga).
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Diodo Emissor de Luz
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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
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 O processo de emissão de luz, aplicando-se uma
fonte elétrica de energia, é chamado de
eletroluminescência.
Diodo Emissor de Luz
 Processo de eletroluminescência no LED.
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Processo de eletroluminescência no LED
Diodo Emissor de Luz
 Os fabricantes podem produzir LEDs que irradiam as
luzes vermelha, verde, amarela, azul ou infravermelha
(luz invisível).(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
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índio (InSb), é utilizado em sistemas de alarme e em
controles remoto, onde é necessário o uso de
radiação invisível.
Símbolo do Diodo Emissor de Luz
 No símbolo do Diodo Emissor de Luz as setas que
apontam para fora simbolizam a luz irradiada.apontam para fora simbolizam a luz irradiada.
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Símbolo do Diodo Emissor de Luz
Polarização do Diodo Emissor de Luz
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Polarização do Diodo Emissor de Luz
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.
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S
DS
S
R
VV
I


Valores Típicos para LEDs
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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 atensão nominal do LED como sendo de 2 V, qual é a
corrente no LED ?
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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 Cada LED é chamado de segmento porque ele faz
parte do caractere indicado.
 Aterrando um ou maisdos resistores, podem ser
formados quaisquer dígitos de 0 a 9.
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Indicador de sete segmentos
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.
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 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.
Símbolo do Fotodiodo
 No símbolo do fotodiodo, as setas representam a luz
incidindo na junção.
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Símbolo do fotodiodo
Polarização do Fotodiodo
 A fonte de tensão polariza o fotodiodo reversamente.
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Polarização do fotodiodo
Aplicação do Fotodiodo
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Aplicação em um sistema de alarme Aplicação em um sistema de contagem.
Acoplador Óptico
 Combina um LED com um fotodiodo em um mesmo
encapsulamento.
 Possibilita o isolamento elétrico, da ordem de Possibilita o isolamento elétrico, da ordem de
megaohms, entre um circuito de baixa tensão e outro
de alta tensão.
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Acoplador Óptico ou Isolador Óptico
Varicap
 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 Varicap é largamente usado nos receptores de
televisão e receptores de FM.
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Varicap
 As regiões P e N funcionam como as placas de um
capacitor e a camada de depleção funciona como o
dielétrico.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
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 Em altas frequências, o varactor age como se fosse
uma capacitância variável.
Símbolo do Varicap
 Símbolo do diodo varicap.
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Símbolo do varactor
Curva do Varactor
 O gráfico mostra que a capacitância diminui quando
a tensão reversa aumenta.
 A tensão reversa controla a capacitância. A tensão reversa controla a capacitância.
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Curva do varicap
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.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.
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tensão de 2 até 100 V.
Diodo Regulador de Corrente J503A