Circuito basico de um diodo - e-learning-IEFP

Circuito Básico do Díodo
V1
Notas:
12 V
Díodo
R1
Fig.3 – Circuito eléctrico com Díodo.
A Figura 3 representa um circuito eléctrico com díodo. Neste circuito o
díodo encontra-se polarizado directamente.
Como é que se sabe isso?
Um díodo encontra-se polarizado directamente quando o terminal
positivo da bateria activa o seu lado P através de uma resistência e o
terminal negativo está ligado ao seu lado N.
Com esta conexão o circuito tende a impelir os buracos e os electrões
livres para a junção.
Em circuitos mais complicados pode ser difícil decidir se o díodo está
polarizado directamente. Aqui fica uma orientação de como se deve
proceder.
Mentalmente, faz-se a seguinte interrogação: será que o circuito
externo impele a corrente no sentido fácil da sua circulação?
Se a resposta for sim, então o díodo encontra-se polarizado
directamente.
Mas, qual é o sentido fácil da circulação de corrente? Usando a
corrente convencional, este sentido fácil é o mesmo da seta que
simboliza o díodo.
Se se preferir usar o sentido da fluência dos electrões, o sentido fácil
será o contrário.
Quando o díodo faz parte de um circuito complicado também se pode
utilizar o teorema de Thévenin para determinar se o díodo está
polarizado directamente.
Por exemplo, admita-se que se reduziu um circuito complicado
através do teorema de Thévenin e se obteve o esquema da Figura 3.
Fica-se então a saber que o díodo tem polaridade directa.
Zona Directa
Notas:
A Figura 3 representa um circuito que se pode realizar no laboratório.
Depois de se conectar este circuito, pode-se medir a corrente e a
tensão do díodo.
Ainda se poderá inverter a polaridade da fonte de tensão contínua e
medir a corrente e a tensão com polaridade inversa.
O traçado da corrente do díodo em função da tensão do díodo fornece
uma característica como a apresentada na Figura 4.
Fig.4 – Característica de um Díodo.
Por exemplo, com o díodo polarizado directamente, a corrente é
insignificante até a tensão do díodo exceder o potencial de barreira.
Por outro lado, se o díodo estiver polarizado inversamente quase não
há corrente inversa até a tensão do díodo chegar à tensão de
disrupção.
Então, o fenómeno de avalancha produz uma corrente inversa muito
intensa, danificando o díodo.
Tensão de Joelho
Na zona directa, a tensão à qual a corrente começa a crescer
rapidamente chama-se tensão de joelho do díodo. A tensão de joelho
é igual ao potencial de barreira.
A análise de circuitos com díodos, geralmente, tem importância para
se determinar se a tensão do díodo é maior ou menor que a tensão de
joelho.
Caso seja maior, o díodo conduz facilmente. Se for menor, o díodo
conduz fracamente. A tensão de joelho num díodo de silício é da
ordem dos 0,6V.
Embora os díodos de germânio sejam raramente usados nos projectos
actuais, ainda se pode encontrar esses díodos em circuitos especiais
ou nos equipamentos antigos.
Por esta razão, convém recordar que a tensão de joelho de um díodo
de germânio é aproximadamente 0,3 V.
Esta menor tensão de joelho em relação ao díodo de silício constitui
uma vantagem e justifica a utilização dos díodos de germânio em
certas aplicações.
Fig.5 – Característica Geral.
Resistência de Volume
Acima da tensão de joelho a corrente do díodo aumenta rapidamente.
Isto significa que pequenos aumentos da tensão do díodo causam
grandes subidas na corrente do díodo.
Depois de ter ultrapassado o potencial de barreira, o que se opõe à
corrente é que se as resistências P e N fossem dois pedaços de
semicondutor, cada um teria uma resistência que se poderia medir
com um ohmímetro, tal como uma vulgar resistência.
À soma dessas resistências óhmicas dá-se o nome de resistência de
volume do díodo.
Então, conclui-se que a resistência de volume depende das dimensões
das regiões P e N e da respectiva dopagem ser maior ou menor.
Frequentemente, a resistência de volume é inferior a 1
Ω.
Corrente Contínua Directa Máxima
Se a corrente num díodo for demasiado grande, o calor excessivo
pode queimar o díodo.
Por isso, a folha de dados de um fabricante específica a corrente
máxima que um díodo conduz em segurança, sem encurtar a sua vida
degradando as suas propriedades.
Notas:
A corrente directa máxima é um dos valores estipulados máximos
numa folha de dados. Esta corrente refere-se por I D. max (em inglês, I
Max, I F (Max), I 0, etc., conforme o fabricante).
Por exemplo, um IN456 tem o valor estipulado da corrente directa
máxima igual a 135 mA.
Quer dizer, o díodo pode conduzir permanentemente em segurança
uma corrente directa de 135 mA.
Potência de Dissipação
A potência dissipada num díodo calcula-se da mesma maneira que
numa resistência.
De facto, é igual ao produto da tensão pela corrente no díodo. Daí a
fórmula:
PD = ID. UD
A potência estipulada é a potência máxima que o díodo pode dissipar
em segurança, sem encurtar a sua vida nem degradar as suas
propriedades.
Assim, esta definição exprime-se por:
PE = IDmax. UDmax
Onde U
D.max
é a tensão do díodo correspondente a I
D.max.
Por exemplo, se um díodo tiver a tensão e a corrente máxima de 1 V
e 2 A, respectivamente, a sua potência estipulada será 2W.
Notas: