Lucínio Preza de Araújo http://www.prof2000.pt/users/lpa Díodo rectificador Lucínio Preza de Araújo http://www.prof2000.pt/users/lpa

Constituição Um díodo rectificador é constituído por uma junção PN de material semicondutor (silício ou germânio) e por dois terminais, o Ânodo (A) e o Cátodo (K). Símbolo:

Junção PN A junção de um material semicondutor do tipo P (com excesso de lacunas) com um material semicondutor do tipo N (com excesso de electrões livres) origina uma junção PN. Na zona da junção, os electrões livres do semicondutor N recombinam-se com as lacunas do semicondutor P formando uma zona sem portadores de carga eléctrica que se designa por zona neutra ou zona de deplecção. Zona neutra ou zona de deplecção Electrões livres Lacunas

Identificação visual dos terminais O terminal que se encontra mais próximo do anel é o cátodo (K). O terminal ligado à parte mais estreita/afunilada é o cátodo (K). O terminal ligado à parte roscada é o cátodo (K).

Díodo polarizado directamente O díodo rectificador é um componente unidireccional ou seja, só conduz num sentido (quando o Ânodo está a um potencial positivo em relação ao Cátodo). Nessa situação diz-se que o díodo está polarizado directamente. A K + VCC _

Díodo polarizado inversamente Quando o díodo rectificador está polarizado inversamente (Ânodo a um potencial negativo em relação ao cátodo) não conduz (está ao corte). K A + VCC _

Principio de funcionamento Quando polarizado directamente um díodo rectificador conduz porque na junção PN a zona neutra ou zona de deplecção (zona sem portadores de carga eléctrica) estreita a resistência eléctrica diminui e a corrente eléctrica passa. Electrões livres Lacunas Zona neutra ou zona de deplecção estreita

Principio de funcionamento Quando polarizado inversamente um díodo rectificador não conduz porque na junção PN a zona neutra ou zona de deplecção (zona sem portadores de carga eléctrica) alarga a resistência eléctrica aumenta significativamente e a corrente eléctrica não passa. Electrões livres Lacunas Zona neutra ou zona de deplecção alarga

Queda de tensão interna Quando o díodo está polarizado directamente a corrente eléctrica ao passar pela zona neutra ou zona de deplecção que apresenta uma certa resistência, origina uma queda de tensão (U=RxI). Nos díodos de silício essa queda de tensão interna pode variar entre 0,6Volt e 1Volt. Nos díodos de germânio essa queda de tensão interna pode variar entre 0,2Volt e 0,4Volt.

Características técnicas UF UR IF IR Tensão directa UF Corrente directa IF Tensão inversa UR Corrente inversa IR 1ºquadrante 3ºquadrante

Leitura das características técnicas Exemplo: Díodo rectificador 1N4007 UR = 1000V Tensão inversa máxima que se pode aplicar ao díodo em polarização inversa. IF = 1A Corrente directa máxima permanente que pode circular pelo díodo. IR = 5A Corrente inversa que percorre o díodo quando polarizado inversamente VF = 1,1V Queda de tensão interna máxima quando o díodo polarizado directamente conduz uma corrente directa de 1A.

Curva característica IF Pode-se observar na curva característica do 1º quadrante (díodo polarizado directamente) que à medida que se aumenta a tensão directa (UF) a corrente directa (IF) também aumenta. Na curva do 3º quadrante (díodo polarizado inversamente) podemos observar que para uma dada faixa da tensão inversa (UR) a corrente inversa (IR) é desprezível (corrente de fuga). A tensão inversa não pode atingir a tensão de ruptura pois isso acarreta que o díodo passe a conduzir em sentido contrário (rompeu a junção PN). Corrente directa Tensão de ruptura UR UF Corrente de fuga Corrente de avalanche IR

Recta de carga VCC + VF + RC.IF = 0 VF + RC.IF = VCC VCC = VF + RC.IF Consideremos o circuito: VCC + _ RC VF IF VCC + VF + RC.IF = 0 VF + RC.IF = VCC Encontramos uma equação que relaciona VF e IF: VCC = VF + RC.IF Esta equação permite determinar os dois pontos da recta de carga, que sobreposta à curva característica do díodo, determinará o ponto de funcionamento (Q) do díodo.

Recta de carga IF VF VCC = VF + RC.IF Este é um método gráfico que permite que encontremos o ponto de funcionamento do díodo. É de notar que a recta de carga depende do circuito (VCC e RC) em que o díodo está inserido, enquanto que a curva característica é fornecida pelo fabricante. IF VCC = VF + RC.IF Corrente de saturação Tensão de corte IF=0  VCC=VF Corrente de saturação VF=0  IF=VCC / RC Ponto de funcionamento (Q) IFQ Recta de carga VFQ Tensão de corte VF

Exemplo da determinação do ponto de funcionamento (Q) de um díodo IF VCC = VF + RC.IF + Tensão de corte IF=0  VCC=VF  VF=3 V Corrente de saturação VF=0  IF=VCC / RC  IF=3 / 750 IF= 4 mA VCC=3V RC=750 _ 1 2 3 4 5 mA Q 2,5 1,1 Para as condições do circuito (VCC=3Volt e RC=750) e a curva característica representada, a corrente directa no díodo será de IFQ≈2,5mA e a tensão directa será de VFQ=1,1V.