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Diodo Real

Diodos – Parte II Jadsonlee da Silva Sá jadsonlee.sa@univasf.edu.br www.univasf.edu.br/~jadsonlee.sa. Diodo Real. Característica i-v de um diodo de junção feitos de silício e suas regiões de operação. Polarização direta  v > 0. Polarização reversa  v < 0. Ruptura  v < -V ZK.

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Presentation Transcript

  1. Diodos – Parte IIJadsonlee da Silva Sájadsonlee.sa@univasf.edu.brwww.univasf.edu.br/~jadsonlee.sa

  2. Diodo Real • Característica i-v de um diodo de junção feitos de silício e suas regiões de operação. • Polarização direta  v > 0. • Polarização reversa  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 (de 1 a 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 ≈ 10-15 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 = 273 + 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.

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