Diodo ideal - e-learning-IEFP

Díodo Ideal
Notas:
Fig.6 – Característica típica de um díodo de silício traçada pelo programa Multisim da
EWB.
A Figura 6 apresenta uma característica, obtida no programa de
simulação de circuitos EWB, referente a um díodo na zona directa.
Esta curva representa a corrente do díodo ID em função da tensão do
díodo UD.
Note-se que a corrente é aproximadamente igual a zero até a tensão
do díodo se aproximar do potencial de barreira.
Na vizinhança de 0,6 V a 0,7 V, a corrente do díodo aumenta. Para
valores da tensão do díodo superiores a 0,8 V, a corrente do díodo é
apreciável e a curva quase linear.
Conforme a dopagem e dimensões físicas de um díodo, os valores da
corrente directa máxima, da potência estipulada e de outros dados
característicos são diferentes relativamente a outros díodos.
Se se quiser uma solução exacta, torna-se necessário usar uma
característica do díodo em causa.
Embora os pontos de valores exactos da corrente e da tensão sejam
diferentes de um díodo para outro, a curva característica de qualquer
díodo é semelhante à da Figura 6.
Na maioria das vezes não se exige uma solução exacta. Por isso,
usam-se aproximações mais simples, referentes a um díodo ideal.
Em termos básicos, o que faz um díodo?
Conduz bem no sentido directo e fracamente no sentido inverso.
Idealmente, um díodo comporta-se como um condutor perfeito (de
resistência nula) quando está polarizado directamente e como um
isolante perfeito (de resistência infinita) se tiver polaridade inversa.
A Figura 7 mostra a característica corrente-tensão de um díodo ideal.
Esta representação exprime o que se disse: resistência nula com
polaridade directa e resistência infinita com polaridade inversa.
É impossível construir tal dispositivo, mas isto seria o que um
fabricante produziria se o conseguisse.
a)
b)
Fig.7 – a) característica do díodo ideal; b) O díodo comporta-se como um comutador.
Haverá algum dispositivo que se comporte como um díodo ideal?
Sim. Um comutador vulgar possui resistência nula quando se
encontra fechado e resistência infinita se estiver aberto. Portanto, um
díodo ideal actua como um comutador, que fecha na polaridade
directa e abre na polaridade inversa.
A Figura 7b) resume esquematicamente o conceito de comutador.
Fig.8 – Conceito de interruptor na polarização de um díodo ideal.
Notas:
Segunda Aproximação
A aproximação ideal é aplicável na maioria das reparações de avarias.
Em certas ocasiões, torna-se necessário que haja maior exactidão dos
valores da corrente de carga e da tensão de carga. Nestas situações,
usa-se a segunda aproximação.
A Figura 9a) representa a característica corrente-tensão no caso da
segunda aproximação.
A característica diz que não há corrente abaixo de 0,7 V da tensão do
díodo.
O díodo liga o circuito aos 0,7 V, mantendo-se nesse valor para
qualquer que seja o valor da corrente.
2ª A p ro xim ação
Ide al
0 ,7V
P olariza ção In versa
0 ,7 V
P olariza çã o D ire cta
a)
b)
Fig.9 – a) Característica do díodo na segunda aproximação; b) Esquema equivalente da
segunda aproximação.
A Figura 9b) mostra o esquema equivalente da segunda aproximação
de um díodo de silício.
Agora concebe-se o díodo como um comutador em série com
potencial de barreira igual a 0.7 V.
Se a tensão de Thévenin vista pelo díodo for maior que 0,7 V, o
comutador encontra-se fechado.
Ao conduzir, a tensão do díodo é de 0,7 V para qualquer corrente
directa.
Por outro lado, com a tensão de Thévenin inferior a 0,7 V, o
comutador abre e não haverá corrente do díodo.
Notas:
Terceira Aproximação
Na terceira aproximação de um díodo inclui-se a resistência de
volume Rv. A Figura 10a) exibe o efeito de Rv na característica do
díodo. Depois de um díodo de silício entrar em condução, a tensão
cresce proporcionalmente ao aumento da corrente.
Quanto maior for a corrente mais elevada será a tensão do díodo,
devido à queda de tensão na resistência de volume do díodo.
O esquema equivalente da terceira aproximação é um comutador em
série com a barreira de potencial de 0,7 V e a resistência Rv (Figura
10b).
Se a tensão do díodo for maior que 0,7 V, o díodo conduz. Durante a
condução, a tensão total do díodo será:
UD = 0.7V + RVID
Muitas vezes, a resistência de volume é menor que 1Ω, podendo
desprezar-se nos cálculos com segurança.
Uma orientação para desprezar a resistência de volume resulta da
definição seguinte:
≤ 0,01RTh
Desprezo da resistência de volume: Rv
Quer dizer que se despreza a resistência de volume de um díodo
quando o seu valor for inferior a um centésimo da resistência de
Thévenin vista do díodo.
Se esta condição se verificar, o erro é menos de 1%. Os técnicos
usam raramente a terceira aproximação porque os projectistas em
geral satisfazem a equação anterior.
a)
b)
Fig.10 – a) Característica do díodo na terceira aproximação; b) Esquema equivalente da
terceira aproximação.
Notas: