Lista_de_exercicios_diodos

Prévia do material em texto

Universidade Estadual Paulista “Júlio de Mesquita Filho”
Faculdade de Engenharia de Ilha Solteira
Trabalho 2
Lista de Exercícios
Diodo
 Disciplina: Eletrônica Básica - DEE
 Curso: Engenharia Mecânica
	Docente:
Discentes:
	Carlos Antônio Alves
Alysson Gian Friol Boim
	
122055144
	
	Bruno Pimenta Rocha
	141052376
	
	Matheus de Brito Rosselli
	141053178
	
	Victor Hugo Candido Borges
	141053194
Ilha Solteira, 03 de maio de 2016
Exercícios capítulo 2
2.4) Qual a potência dissipada num diodo de silício com polarização direta se a tensão for de 0,7 V e a corrente de 100 mA?
Resposta: O problema nos dá a voltagem (V) de 0,7V e amperagem (I) igual a de 100 mA. Sabendo que a voltagem para o diodo é de aproximadamente 0,7V, para calcular a potência (P) deve-se apenas utilizar a fórmula:
 					(1)
O que nos dá uma potência de 0,07W.
2.5) Faça o gráfico VxI de um resistor de 2 kΩ. Marque o ponto onde a corrente é de 4 mA.
Resposta: 
Figura 1: Gráfico VxI construído em OCTAVE. Fonte: Elaborado pelo autor.
2.6 – Esboce o gráfico VxI do diodo de silício com uma compensação de 0,7V e uma PIV de 50 V. Explique com suas próprias palavras cada parte do gráfico.
Resposta: 
Figura 2: Gráfico VxI do diodo. Fonte: Elaborado pelo autor
No primeiro quadrante observa-se que o diodo de Si conduz no “joelho” 0,7V, após isso há um crescimento vertical de corrente, chamada corrente direta. Além disso, no terceiro quadrante, onde se encontra o ponto de ruptura, observa-se também outro crescimento vertical de corrente até este ponto (corrente avalanche). Esta tensão (do inglês: breakdown voltage, Vbk), é a mínima voltagem que faz um diodo conduzir em reverso. Na zona de ruptura, a tensão pode ser considerada constante (Vbk). Na zona de trabalho, observa-se a “corrente de fuga” de portadores de cargas livres, operando em variações baixas, de microampère.
2.7) Na figura 2.25 a seguir, qual é a dissipação de potência aproximada do diodo se a corrente for de 50 mA? Qual a potência dissipada quando a corrente for de 10 mA?
Resposta: Utilizando a equação 1 e analisando o gráfico, para uma corrente de 50 mA a voltagem será de 0,8V, obtendo assim, uma potência de 0,04W. Quando a corrente for de 10 mA, a voltagem será de 0,7V e consequentemente uma potência de 7mW
Figura 3: Figura 2.25 da lista[1], gráfico VxI de um diodo
2.8) Uma fonte de tensão de 8 V leva o diodo a ter um resistor limitador de corrente de 100 Ω. Se o diodo tiver a curva característica da figura 2.25, qual a corrente na extremidade superior da linha de carga? A tensão na extremidade mais baixa na linha de carga? Quais os valores aproximados da tensão e da corrente no ponto Q? Qual a potência dissipada pelo diodo?
Resposta: Através da seguinte equação:
 					(2)
a corrente na extremidade superior da linha de carga é de 80mA. Pelo enunciado, a tensão na extremidade mais baixa é de 8V. Pelo gráfico os valores aproximados para a tensão e a corrente no ponto quiescente (Q) são, respectivamente, 0,8V e 72,5mA. Pela equação 1, a potência dissipada pelo diodo será 0,58W 
Figura 4: Gráfico VxI de um diodo com linha de carga. Fonte: Elaborado pelo autor.
2.9) Repita o exercício 2.8 para uma resistência de 200 Ω. Descreva o que acontece com a linha de carga.
Resposta: Através da equação 2, a corrente na extremidade superior da linha de carga é de 40mA. Pelo enunciado, a tensão na extremidade mais baixa é de 8V. Pelo gráfico, os valores aproximados para a tensão e a corrente no ponto quiescente (Q) são, respectivamente, 0,8V e 36mA. Pela equação 1, a potência dissipada pelo diodo será 0,0288W. Como a corrente máxima do circuito diminuiu, a linha de carga sofreu uma declividade se aproximando da linha da tensão.
Figura5: Gráfico VxI de um diodo com linha de carga. Fonte: Elaborado pelo autor
2.10) Repita o exercício 2.8 para uma fonte de tensão de 2 V. Descreva o que acontece com a linha de carga.
Resposta: Através da equação 2, temos I = 20 mA. Pelo enunciado, a tensão na extremidade mais baixa é de 2 V. Pelo gráfico, os valores aproximados para a tensão e a corrente no ponto quiescente (Q) são, respectivamente, 0,7V e 12,5mA. Pela equação 1, a potência dissipada pelo diodo será 0,00875W. Como a tensão máxima do circuito diminuiu, a linha de carga também se alterou
. 
Figura6: Gráfico VxI de um diodo com linha de carga. Fonte: Elaborado pelo autor
Exercícios capítulo 3
3.1) A tensão de linha é tipicamente 115 V ca ±10 por cento. Calcule o valores de pico para uma linha baixa e uma linha alta.
Resposta: Usando uma tensão de linha de 115V, para os valores de pico de linha alta seria 146.37V, enquanto a de linha baixa será de 178,9V.
3.2) O transformador da Fig. 3.26a tem uma tensão do secundário de 30 V ca. Qual a tensão de pico através da resistência da carga? A tensão média? A corrente média através da resistência da carga?
Resposta:
1. Vpico=. 30=42,42V
1. Vtensãomédia=0.318x42,42=13,48V.
1. I=V/R=13,48/500=27mA.
Figura 7: Imagens de circuitos para resolução de exercícios.
Fonte: Material de aula.
3.3) Aqui estão alguns diodos e sua especificação I0:
a) 1N914: I0 = 50mA;
b) 1N3070: I0 = 100mA;
c) 1N4002: I0 = 1A;
d) 1N1183: I0 = 35A
Se sua tensão do secundário for de 115V ca na Fig 3.26a, qual o tipo de diodo dado acima pode ser usado?
Resposta: Vsaida=115V Vpico=115√2=162,63 Vcc=0,318Vpico=51,72V V=Ri 51,72=500i i=103,44mA.
Fazendo o cálculo da tensão média no retificador de meia onda ( Vcc=0,318V(pico)) Vcc= 51,72V,tendo uma corrente Io de 103,44mA.Então o tipo de diodo que pode ser usado é o c) 1N4002: I0 = 1A; e também d) 1N1183: I0 = 35A. 
3.4) Aqui estão alguns diodos e sua especificação PIV:
a) 1N914: 20V
b) 1N1183: 50V
c) 1N4002: 100V
d) 1N3070: 175V
Dada uma tensão do secundário de 60V ca na Fig. 3.26a, qual a PIV através do diodo? Qual dos diodos pode ser utilizado?
Resposta: Sendo a tensão do secundário de 60V, o PIV através do diodo o valor será de 84,85V (60) já que a tensão no diodo é a mesma aplicada no circuito,mas quando se quer o PIV acha-se o valor de pico.Os diodos que podem ser utilizados são os c) 1N4002: 100V e d) 1N3070: 175V.
3.5) Na Fig. 3.6b, a tensão do secundário é de 40V ca. Qual a tensão de pico da carga? Qual a tensão cc da carga? Qual a corrente de carga cc?
Resposta:
1. Seja Vpico= /2.V= 0.707x40= 28.8V.
1. Vcc=0.636xVpico=0.636x28.8= 18,32V.
1. I=Vcc/R= 18,32/300 = 61mA.
3.6) Se a tensão do secundário for 60V ca na Fig. 3.26b, qual dos diodos dados nos problemas 3.3 e 3.4 tem especificações de I0 e PIV suficiente para ser usado?
Resposta: Vpico=(√2/2)60=42,43V Vcc=0.636x42,43=26,98V V=rxi 26.98=300i i=90mA
Calculando a tensão máxima que é de 42,43V obtem-se a tensão média no retificador de onda completa ( Vcc=0,636V(pico)) Vcc= 26,98V, tendo uma corrente Io de 90mA. Logo os tipos de diodo que podem ser usados são:
1N4002: I0 = 1A; 1N1183: I0 = 35A e os 1N1183: 50V ,1N4002: 100V ; 1N3070: 175V.
3.7) Dada uma tensão de secundário de 40V ca na Fig 3.26b, calcule a corrente de carga cc e a PIV através de cada diodo. Qual a corrente media retificada que passa através de cada diodo?
Resposta: Sabendo que Vpico= /2.Vs= Vpico= /2.40 logo Vpico= 28.8V.
Vcc= Vpicox0.636= 18V
Para: I= V/R I1=18/300=60mA.
Para I = V/2R= 18/2.300= 30mA. 
3.8) Se a tensão do secundário na fig. 3.27a, for de 30v ca, qual a tensão de carga cc? Qual a corrente de carga cc? Qual a PIV através de cada diodo?
Resposta: Vpico=30.√2= 42,43V Vcc=Vpico.0,636=27V
A tensão de carga cc é 27V e a corrente é 67,5mA. Já a PIV através de cada diodo é 42,43V.
Figura 8: Imagens de circuitos para resolução de exercícios.
Fonte: Material de aula.
3.9) A tensão do secundário na Fig 6.27b é de 60V. Qual a corrente de carga cc? Qual a corrente cc através de cada diodo? Qual a PIV através de cada diodo?
Resposta:
a) sabendo que Vpico= .V= 84,85V : Vpico=84,85.
b) Vcc=0.636xVpico=0.636x84,85= 53,97V: Vcc=53,97.
I=Vcc/R=53,97/200=269,8mA: I = 269,8mA.
Para cada diodo: Vpico=84,85Vcc=0,318Vpico=26,98 I= Vcc/R= 26,98/200=134,92mA.
A PIV para cada diodo é de é 84,85V,sendo PIV=Vpico.
3.10) Na Fig 6.27a, a tensão no secundário é de 40V ca. Quais as tensões de carga cc? Qual a corrente através de cada diodo? Qual a PIV através de cada diodo?
Resposta: As tensões de carga Vpico= V. =x40=56,57V.A Vcc=0,636xVpico=0,636.56,57=36V. A corrente média é de 90mA.
A corrente em cada diodo I=Icc/2=45mA.
e a PIV em cada diodo será Vpico=56,57V.
3.11) Os diodos da Fig. 3.27a têm uma especificação I0 de 150mA e uma especificação PIV de 75V. Estes diodos são adequados para uma tensão do secundário de 40V ca?
Resposta: Ao utilizar os dados nas equações dos exercícios anteriores podemos notar que os diodos citados são adequados para a tensão de 40V ca.
Exercícios Capítulo 4
4.1) Um diodo Zener tem 15V aplicada sobre ele com uma corrente de 20mA através dele. Qual a potência dissipada?
Resposta: Como a potência é a voltagem vezes a corrente, temos que a potência dissipada é 0,3W.
4.2) Se um diodo Zener tiver uma especificação de potência de 5W e uma tensão Zener de 20V, qual o valor da sua corrente Izm?
Resposta: Dividindo a potência pela voltagem temos que a corrente é 250mA.
4.3) Um diodo Zener tem uma resistência Zener de 5Ω. Se a corrente variar de 10 a 20mA, qual a variação de tensão através do diodo Zener?
Resposta: A variação de voltagem será a multiplicação da resistência pela variação da corrente, dando o resultado de 50mV a 100mV.
4.4) Uma variação de corrente de 2mA através de um diodo Zener produz uma variação de tensão de 15mV. Qual o valor da resistência Zener?
Resposta: Para saber a resistência basta dividir a variação de tensão pela variação de corrente que dará 7,5 Ω.
Referência: 
[1] MALVINO, Albert Paul. Eletrônica - Vol. 1. 4ª ed. São Paulo: Pearson.