+ V

Controle de Motores
Elétricos
Diodo Retificador
Prof. Josemar dos Santos
p
[email protected]
j
@g
Constituição
Um diodo retificador é constituído por uma junção PN de
material semicondutor ((silício ou g
germânio)) e p
por dois
terminais, o Ânodo (A) e o Cátodo (K).
Símbolo:
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Junção PN
A junção de um material semicondutor do tipo P (com
excesso de lacunas) com um material semicondutor do tipo N
(com excesso de eletróns livres) origina uma junção PN. Na
zona da junção, os eletróns livres do semicondutor N
recombinam-se com as lacunas do semicondutor P formando
portadores de carga
g elétrica chamada de
uma zona sem p
zona neutra ou zona de depleção.
eletróns livres
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Zona neutra
ou zona de
depleção
Lacunas
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Identificação Visual dos Terminais
O terminal que se encontra mais
próximo do anel é o cátodo (K).
O terminal ligado à parte mais
estreita/afunilada é o cátodo (K).
O terminal ligado à parte roscada
é o cátodo (K).
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Diodo Polarizado Diretamente
O diodo retificador é um componente unidirecional ou seja,
só conduz num sentido (quando o Ânodo está a um potencial
positivo em relação ao Cátodo).
Cátodo) Nessa situação diz-se
diz se que o
diodo está polarizado diretamente.
A
K
+
VCC
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_
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Diodo Polarizado Inversamente
Quando o diodo retificador está polarizado inversamente
(Ânodo a um potencial negativo em relação ao cátodo) não
conduz (está em corte).
corte)
K
A
+
VCC
Controle de Motores Elétricos
_
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Princípio de Funcionamento
Quando polarizado diretamente um diodo retificador conduz
porque na junção PN a zona neutra ou zona de depleção
(zona sem portadores de carga elétrica) estreita a
resistência elétrica diminui e a corrente elétrica passa.
eletróns livres
Lacunas
Zona neutra
ou zona de
depleção
estreita
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Princípio de Funcionamento
Quando polarizado inversamente um diodo retificador não
conduz porque na junção PN a zona neutra ou zona de
depleção (zona sem portadores de carga elétrica) aumenta a
resistência elétrica significativamente e a corrente elétrica
não passa.
eletróns livres
Lacunas
Zona neutra ou
zona de
depleção alarga
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Queda de Tensão Interna
Quando o diodo está polarizado diretamente a corrente
elétrica ao passar pela zona neutra ou zona de depleção que
apresenta
t uma certa
t resistência,
i tê i origina
i i
uma queda
d d
de
tensão (U=RxI).
Nos diodos de silício essa q
queda de tensão interna p
pode
variar entre 0,6Volt e 1Volt.
Nos diodos de germânio essa queda de tensão interna
pode variar entre 0
0,2Volt
2Volt e 0,4Volt.
0 4Volt
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3ºqu
uadrante
1ºqua
adrante
Características Técnicas
Tensão
direta
UF
Corrente
direta
IF
Tensão
inversa
UR
Corrente
inversa
IR
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IF
UR
UF
IR
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Leitura das Características Técnicas
Exemplo:
diodo retificador 1N4007
UR = 1000V
Tensão inversa máxima que se pode aplicar
ao diodo em polarização inversa.
IF = 1A
Corrente direta máxima permanente que
pode
d circular
i
l pelo
l diodo.
di d
IR = 5μA
Corrente inversa que percorre o diodo
quando p
q
polarizado inversamente
VF = 1,1V
Queda de tensão interna máxima quando o
diodo polarizado diretamente conduz uma
corrente direta de 1A.
1A
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Curva Características
IF
Corrente
direta
Tensão de
ruptura
UR
UF
Corrente de fuga
Corrente de
avalanche
IR
Controle de Motores Elétricos
Pode-se observar na curva
característica do 1º quadrante
(di d polarizado
(diodo
l i d diretamente)
di t
t )
que à medida que se aumenta
a tensão direta (UF) a corrente
direta (IF) também aumenta.
Na curva do 3º quadrante
(diodo polarizado
inversamente) podemos
observar que para uma dada
faixa da tensão inversa (UR) a
corrente inversa (IR) é
d
desprezível
í l (corrente
(
t de
d fuga).
f
)
A tensão inversa não pode
atingir a tensão de ruptura pois
isso acarreta q
que o diodo p
passe
a conduzir em sentido contrário
(rompeu a junção PN).
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Reta de Carga
Consideremos o circuito:
+
VF
_
+
VCC
_
IF
+
RC
_
-VCC + VF + RC.IF = 0
VF + RC.IF = VCC
Encontramos uma equação que relaciona VF e IF:
VCC = VF + RC.I
IF
Esta equação permite determinar os dois pontos da reta de
carga, que sobreposta à curva característica do diodo,
d t
determinará
i
á o ponto
t de
d ffuncionamento
i
t (Q) do
d diodo.
di d
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Reta de Carga
Este é um método gráfico que permite que encontremos o ponto de
funcionamento do diodo. Pode-se notar que a reta de carga depende
do circuito (VCC e RC) em que o diodo está inserido, enquanto que a
curva característica é fornecida pelo fabricante.
IF
VCC = VF + RC.IF
Corrente de
saturação
IFQ
Tensão de corte
Ponto de
funcionamento (Q)
reta de carga
VFQ
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Tensão
de corte
IF=0 ⇒ VCC=VF
Corrente de saturação
VF=0 ⇒ IF=VCC / RC
VF
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Exemplo da Determinação do Ponto de Funcionamento Q
IF
VCC = VF + RC.IF
+
VCC=3
V
RC=750Ω
_
Tensão de corte
IF=0
0 ⇒ VCC=V
VF ⇒ VF=3
3V
Corrente de saturação
VF=0
0 ⇒ IF=V
VCC / RC ⇒ IF=3
3 / 750
mA
IF= 4 mA
5
4
2,5
3
Q
2
1
1
2
3
Para as condições do circuito
(VCC=3Volt e RC=750Ω) e a curva
característica representada, a
corrente direta no diodo será de
IFQ≈2,5mA
2 5 A e a tensão
t
ã direta
di t será
á de
d
VFQ=1,1V.
1,1
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