1a Aula
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1 Tópico : Revisão dos modelos – Diodos e Transistores • Diodos O mais simples dos dispositivos semicondutores. Ø Símbolo Ø Função (ideal) – Conduzir corrente elétrica somente em um sentido. ID VD ID VD ID VD Circuito aberto 2 Ø Polarização • Sem polarização (VD = 0V) - Na ausência de tensão de polarização aplicada, o fluxo líquido de carga em qualquer direção é igual a zero. I D = 0A VD = 0V • Polarização Reversa (VD < 0V) - A corrente que surge sob condições de polarização reversa é chamada de corrente de saturação reversa, e é representada por IS. IS Região de depleção ID = IS P N VD < 0V IS IS VD IS Fluxo de port. minor. Imajoritário = 0 • Polarização Direta (VD > 0V) - Um diodo semicondutor é polarizado diretamente quando a associação tipo P e positivo, e tipo N e negativo, for estabelecida. Imajoritário IS P Região de depleção I D = Imajo. - IS N I D = IS VD > 0V ID VD ID 3 Ø Curva característica Com o auxílio da física do estado sólido, pode-se mostrar que as características gerais de um diodo semicondutor são definidas pela seguinte equação: VD I D = I S (e VT − 1) Onde VT = kT/q , sendo k a constante de Boltzmann, T a temperatura absoluta e q a carga do electron. VT ≈ 26mV (Temp. Ambiente). Observações: • • • Na temperatura ambiente UT é aproximadamente 26mV. A tensão direta VD para polarização direta é praticamente, para fins de cálculo de polarização DC, constante e igual a 0,7 V para silício e 0,3V para germânio . A corrente de saturação reversa IS terá seu valor em amplitude aproximadamente dobrado para cada aumento de 10°C na temperatura. ID 18mA 16mA 14mA 12mA 10mA 8mA 4mA IS -30V -20V 2mA -10V 0,2uA 0,4uA 0,3V 0,5V 0,7V 1,0V VD 4 Ø Níveis de Resistência À medida que o ponto de operação de um diodo move-se de uma região para outra, a resistência do diodo também será alterada devido à forma não linear da curva característica. • Resistência DC ou Estática A resistência do diodo em no ponto de operação pode ser encontrada simplesmente encontrando-se os valores correspondentes de VD e ID, conforme mostrado na figura abaixo. ID ID RD = VD /ID VD VD • Resistência AC ou Dinâmica A resistência ac ou dinâmica é determinada pela inclinação de uma linha reta tangente à curva no ponto de operação Q mostrado na figura abaixo. Na forma da equação, ID r e = ∆VD/ ∆ID ≈ VT/ID ∆I D Ponto Q ID ∆VD VD Observação: Todos os níveis de resistência até o momento devem acrescentar a resistência do material semicondutor e a resistências das interconexões . (0,1Ω a 2Ω ). 5 • Resistência AC Média Quando o sinal é suficientemente grande como mostrado na figura abaixo, a resistência associada ao dispositivo para esta região é chamada resistência AC média. ID r av = ∆VD/∆ID pt. a pt. ∆I D ∆VD Ø VD Circuito Equivalente • Grandes sinais Diodo Ideal ID VD 0,7V r av ID 0,7V VD • Pequenos sinais CD ID VD re 6 Ø Aplicações • Retificador de meia – onda Quando empregado em processo de retificação, um diodo é tipicamente denominado retificador. v0 vi R v0 t • Retificador de onda completa 1) Circuito Ponte v0 vi R v0 vi v0 t R v0 t v0 vi v0 R t 7 2) Transformador com Derivação Central (Central Tap) D1 vi R v0 D2 v0 D 1 vi R t v0 v0 D 2 t D 1 vi v0 R t D 2 8 • Ceifadores Os circuitos ceifadores possuem a característica de “ceifar” uma porção do sinal de entrada sem distorcer o restante da forma de onda. 1) Configuração Série V v0 vi R vi v0 V t t V v0 vi R vi v0 -V t t 9 2) Configuração Paralelo R v0 vi V vi v0 V V t t R v0 vi V vi v0 -V t -V t 10 R v0 vi V v0 vi v0 V t t R v0 vi V vi v0 t t R v0 vi V1 V2 vi v0 V1 -V 2 V1 t -V2 t 11 • Grampeadores O circuito grampeador é aquele que “grampeia” o sinal em um nível DC diferente do sinal de entrada sem afetar a forma de onda. v0 vi V C vi R v0 t t -2V -V v0 2V C vi R v0 t v0 vi C R v0 V1 2V t V1 vi vi C R v0 t -V1 V1 2V vi vi 2V C R v0 V1 t V1 vi vi C R V1 v0 2V -V1 t 12 • Multiplicadores de Tensão O circuito multiplicador de tensão é aquele que aumenta o valor de uma tensão AC (senoide) por um número inteiro maior ou igual a dois. Os mais comuns são, o Dobrador, o Triplicador e Quadruplicador de tensão. 1) Dobrador de Tensão Meia onda Vm D2 C1 vi C2 D1 Vm Vm -2Vm D2 C1 vi D1 Vm Vm C2 0 C2 -2Vm D2 C1 vi Vm D1 13 Onda completa D1 vi Vm Vm C1 2Vm Vm D2 C2 D1 vi Vm Vm C1 Vm 0 D2 C2 D1 vi Vm Vm C1 2Vm Vm C2 D2 14 2) Triplicador e Quadruplicador de Tensão Triplicador (3Vm ) 2Vm Vm C1 vi Vm D1 D2 D3 D4 C2 2Vm Quadruplicador (4Vm) 2Vm
