Diodos – Parte II Jadsonlee da Silva Sá jadsonlee. edu

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1 Diodos – Parte II Jadsonlee da Silva Sá jadsonlee. sa@univasf. edu
Diodos – Parte II Jadsonlee da Silva Sá

2 Diodo Real Característica i-v de um diodo de junção feitos de silício e suas regiões de operação. Polarização direta  v > 0. Polarização inversa  v < 0. Ruptura  v < -VZK.

3 Diodo Real Região de Polarização Direta.
A relação i-v é aproximada por IS  Corrente de saturação. VT  Tensão térmica. n  Constante (entre 1 e 2) que depende do material e da estrutura física.

4 Diodo Real Região de Polarização Direta. Corrente de Saturação – IS.
IS é constante para um determinado diodo e uma temperatura. Diretamente proporcional à área da secção transversal do diodo. IS ≈ A  Baixa potência. Dobra a cada aumento de 5 °C.

5 Diodo Real Região de Polarização Direta. Tensão Térmica – VT.
k = 1,38*10-23 Joules/Kelvin (Constante de Boltzmann). T = temp (°C) (Temperatura absoluta em kelvin). q = 1,6*10-19 Coulomb (Carga do elétron).

6 Diodo Real Região de Polarização Direta.

7 Diodo Real Região de Polarização Direta.
Considere um diodo D com uma tensão v = V1, a respectiva corrente i = I1 é obtida da seguinte forma: Para v = V2, obtemos i = I2 de forma similar.

8 Diodo Real Região de Polarização Direta.
Considerando que o diodo D é o mesmo e que a temperatura é constante, podemos obter a seguinte relação. Uma década de variação na corrente do diodo resulta em uma queda de tensão de 2,3nVT.

9 Diodo Real Região de Polarização Inversa – v<0.
Para v<0 e |v|>VT (25 mV) poucas vezes, por aproximação, obtemos: A corrente na direção inversa é constante e igual a IS.

10 Diodo Real Região de Ruptura – v<VZK.
Tensão inversa excede um valor específico chamado de tensão de ruptura VZK. Deve-se limitar a potência dissipada no diodo via circuitos externos. O diodo nesta região é usado para regulação de tensão.

11 Modelos Matemáticos – Região Direta
Diodo real diretamente polarizado. Objetivo  Determinar VD e ID. Estudamos dois modelos: diodo ideal e exponencial. Veremos mais modelos.

12 Modelos Matemáticos – Região Direta
Modelo Exponencial. É o modelo mais preciso para a região direta. Para VDD > 0,5 V, temos que ID >> IS. Então, Usando leis das malhas no circuito, obtemos: IS, n e VT são conhecidos.

13 Modelos Matemáticos – Região Direta
Modelo Exponencial. Temos duas equações e duas incógnitas. Como resolver? Formas de obter a solução: Análise gráfica; Análise iterativa.

14 Modelos Matemáticos – Região Direta
Modelo Exponencial. Análise Gráfica.

15 Modelos Matemáticos – Região Direta
Modelo Exponencial. Análise Iterativa. Qual o valor de ID e VD para VDD = 5 V e R = 1 kΩ? Suposições: ID = 1 mA para VD = 0,7V; Queda de tensão varia de 0,1 V para cada década de variação na corrente.

16 Modelos Matemáticos – Região Direta
Modelo Exponencial. Análise Iterativa. 1ª iteração.

17 Modelos Matemáticos – Região Direta
Modelo Exponencial. Análise Iterativa. 2ª iteração. ID = 4,237 mA e VD = 0,762 V.

18 Modelos Matemáticos – Região Direta
Necessidade de uma análise mais rápida e simples para circuitos complexos. Modelo para Segmentos Lineares. Modelo de Queda de Tensão Constante. Modelo de Diodo Ideal. Modelo para Pequenos Sinais  Próxima aula.

19 Modelos Matemáticos – Região Direta
Modelo para Segmentos Lineares. Idéia  Encontrar uma relação linear i-v. Neste exemplo, VDO=0,65 V e rD = 20 Ω.

20 Modelos Matemáticos – Região Direta
Modelo para Segmentos Lineares. Circuito equivalente do modelo.

21 Modelos Matemáticos – Região Direta
Modelo para Segmentos Lineares. Exemplo: calcule ID e VD, onde VDD = 5V,R = 1 kΩ, VD0 = 0,65 V e rD=20 Ω. ID = 4,26 mA VD = 0,735 V

22 Modelos Matemáticos – Região Direta
Modelo de Queda de Tensão Constante. Utiliza uma reta vertical como aproximação da parte da curva exponencial.

23 Modelos Matemáticos – Região Direta
Modelo de Queda de Tensão Constante. Para os exemplos anteriores, calcule ID e VD utilizando o modelo de queda de tensão constante.

24 Modelos Matemáticos – Região Direta
Modelo de Diodo Ideal. Utilizado quando as tensões são muito maiores que a queda de tensão no diodo (0,6 - 0,8V) – Despreza-se, a queda de tensão do diodo no cálculo da corrente no diodo.