Modelo Matemático para Polarização Direta

Sumário
• Modelos Matemáticos p/ Polarização Direta
• Diodos Zener
Diodos
TE214 Fundamentos da Eletrônica
Engenharia Elétrica
Modelo Matemático para Polarização Direta
• Modelo Exponencial
• Modelo Exponencial: Análise gráfica
– Modelo mais preciso, mas... é “muito” não-linear
– Utilização difícil! Veja o circuito:
– Supondo VDD > 0,5V temos ID >> IS, logo:
ID  IS e
vD
nVT
e temos também:
Modelo Matemático para Polarização Direta
ID 
VDD  VD
R
– Supondo IS e n conhecidos, temos duas incógnitas: ID e VD
Modelo Matemático para Polarização Direta
• Modelo Exponencial: Análise iterativa
– Exemplo: Determine ID e VD com VDD=5V
e R=1k. Suponha que a corrente no
diodo seja 1mA para uma queda de
tensão de 0,7V e que a queda de tensão
varia de 0,1V para cada década de
variação na corrente (0,1V/década).
Modelo Matemático para Polarização Direta
• Modelo Simplificado
– Aproximar a curva
exponencial por dois
segmentos de reta
iD  0,
iD 
vD  VD 0
,
rD
vD  VD 0
20
vD  VD 0
0,65V
Modelo Matemático para Polarização Direta
• Modelo Simplificado
– Circuito equivalente
Modelo Matemático para Polarização Direta
• Modelo Queda de Tensão
Constante:
– Exibe uma queda de
tensão VD constante
– Geralmente 0,7V
É o modelo mais usado nas fases iniciais
de análise e projeto.
Modelo Matemático para Polarização Direta
• Modelo Queda de Tensão Constante:
– Circuito equivalente
Modelo Matemático para Polarização Direta
• Modelo Pequenos Sinais:
– O diodo é polarizado para
operar em um ponto sobre a
curva i – v.
– Um pequeno sinal ca é
sobreposto aos valores de
cc.
Modelo Matemático para Polarização Direta
• Modelo de Diodo Ideal:
– VD = 0V
Modelo Matemático para Polarização Direta
• Modelo Pequenos Sinais:
– Quando vd(t) = 0, a tensão no diodo será VD e ele
conduzirá uma corrente cc:
ID  IS e
vD
nVT
– Quando o sinal vd(t) for aplicado, a tensão total
instantânea no diodo, vD(t) será:
vD (t )  VD  vd (t )
– Então a corrente para pequenos sinais...
iD (t )  I D 
ID
vd
nVT
iD  I D  id
Modelo Matemático para Polarização Direta
• Modelo Pequenos Sinais:
Modelo Matemático para Polarização Direta
• Resumo:
– A grandeza que relaciona o sinal de corrente id com o
sinal de tensão vd, tem dimensão de condutância
condutância do diodo para pequenos sinais
Exponencial
Segmento de Reta
Queda de Tensão
Constante
– O inverso da condutância é:
rd 
nVT
ID
resistência do diodo para pequenos sinais ou resistência incremental
Modelo Matemático para Polarização Direta
• Resumo:
Ideal
Pequenos Sinais
Diodos Zener
• Operação na região de ruptura inversa
• Possui uma queda de tensão quase constante
• Podem ser usados no projeto de reguladores de
tensão
A corrente entra pelo catodo
Diodos Zener
Diodos Zener
• Modelagem e
Especificação
• São fabricados com valores de tensão VZ
– De alguns volts até centenas de volts.
– Especifica VZ para IZT , rZ e IZK
– Característica i-v na
região de ruptura
• Pode ser modelado por:
– Exemplo: um Zener
terá 6,8V para uma
corrente de teste de
10mA.
– Quando a corrente
desvia de IZT
Diodos Zener
• Uso como Regulador
Paralelo (Shunt)
VZ  VZ 0  rz I Z
Resistência dinâmica
ou incremental