Características Elétricas Diodos de Junção
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Sumário Diodos • Introdução • Diodo Ideal • Características Elétricas TE214 Fundamentos da Eletrônica Engenharia Elétrica Introdução • Elemento não-linear • Possui dois terminais • Possui uma relação tensão-corrente não-linear Diodo Ideal • Elemento não-linear mais fundamental inversamente polarizado em corte desligado diretamente polarizado em condução ligado Diodo Ideal • Inversamente polarizado Diodo Ideal • Logo, o circuito externo deve limitar a corrente – A corrente será zero • Diretamente polarizado – A queda de tensão será zero – Se comporta como um curto-circuito – Passa por ele uma corrente qualquer Diodo Ideal • Retificador: aplicação fundamental do diodo Diodo Ideal • Diodo + Resistores = funções lógicas digitais • Lógica positiva: – tensão próxima de 0V corresponde a valor lógico 0 – tensão próximo de 5V corresponde a valor lógico 1 Características Elétricas Diodos de Junção • Diodos “reais” de silício: relação i-v não linear Características Elétricas Diodos de Junção • Escala expandida direta ruptura Características Elétricas Diodos de Junção • Três regiões distintas: inversa Características Elétricas Diodos de Junção • Polarização direta – Região de polarização direta (forward): v > 0 direta – Região de polarização inversa (reverse): v < 0 – Região de ruptura (breakdown): v < vZK ruptura inversa Características Elétricas Diodos de Junção • Polarização direta Características Elétricas Diodos de Junção • Polarização direta • VT: constante térmica – É estabelecida quando v for positiva – A relação tensão-corrente será: i I S (e v nVT VT 1) kT q na qual: • IS: constante para dada temperatura. Relacionada aos parâmetros físicos dos diodo. É chamada corrente de escala ou corrente de saturação. É da ordem de 10-15A. Depende da temperatura. Dobra a cada aumento de 5ºC. • VT: constante térmica Características Elétricas Diodos de Junção • Polarização direta – k = constante de Boltzmann = 1,38.10-23 joules/kelvin – T = temperatura absoluta de kelvin = 273 + temperatura em oC – q = o valor de carga do elétron = 1,60.10-19 coulomb Para 20oC, VT = 25,2mV. Normalmente usamos VT 25mV Características Elétricas Diodos de Junção • Polarização direta • n: constante que depende do material e da estrutura física do diodo. Valor entre 1 e 2 – Diodos em CIs n = 1 – Diodos discretos n = 2 – Caso não seja especificado, supomos n = 1 V2 V1 2,3nVT log – Para correntes elevadas no sentido direto (i >>IS): i IS e v nVT ou alternativamente: v nVT ln i IS – A relação exponencial da corrente i com a tensão v se mantém por várias décadas (107). ln = logaritmo natural (base e) I2 I1 ou seja, para uma variação de fator 10 na corrente do diodo, a queda de tensão varia 60mV. Características Elétricas Diodos de Junção • Polarização direta Características Elétricas Diodos de Junção • Polarização inversa – IS e VT são funções da temperatura e a característica direta varia conforme a figura: direta ruptura inversa Dependência da temperatura da característica de condução direta do diodo. Para uma corrente constante, a tensão cai aproximadamente em 2mV para cada acréscimo de 1oC na temperatura. Características Elétricas Diodos de Junção • Polarização inversa Características Elétricas Diodos de Junção • Região de ruptura – É estabelecida quando v é negativa – Se v é negativa e poucas vezes maior que VT (25mV) a corrente torna-se: direta i IS – ou seja, a corrente na direção inversa é constante e igual a IS – Chama-se corrente de saturação – Muito dependente de T. Dobra para cada aumento de 10oC Para diodos reais de pequeno sinal temos I = 10-14, 10-15, e S corrente inversa da ordem de 1nA. ruptura inversa Características Elétricas Diodos de Junção • Região de ruptura – É estabelecida quando a tensão inversa excede a um valor de limiar específico. – É chamada de tensão de ruptura (VZK) – Nesta região a corrente inversa aumenta rapidamente com um pequeno aumento em v. – A corrente não deve ultrapassar um nível “seguro” circuito externo. – Permite que o diodo seja usado na regulação de tensão.
