Diodo Bsico

Diodo BsicoEng.Roberto Bairros dos Santos. Um empreendimento Bairros Projetos DidticosEste artigo descreve os conceitos bsicos do diodo e como analisar um circuito com diodos!

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Diodo Bsico

Contedo1 2 3 4 5 6 Introduo:......................................................................................................... 3 Funcionamento do diodo:.................................................................................... 4 Queda de tenso no diodo: .................................................................................. 5 Anlise de circuitos com diodo! ........................................................................... 6 Exemplos de anlise de circuito: ......................................................................... 7 Como medir um diodo:...................................................................................... 12

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1 Introduo:A aplicao mais simples do semicondutor o diodo, cuja representao mostrada na figura abaixo. Basicamente um diodo composto por uma estrutura semicondutora do tipo p-n como mostrado na figura. O material tipo n que serve como eletrodo negativo conhecido como catodo. O material tipo p que serve como eletrodo positivo conhecido como anodo. A seta desenhada no diagrama mostra o sentido do fluxo da corrente convencional. A apresentao mais comum do diodo e mostrada na figura abaixo onde a marca mais clara indica a posio do catodo, voc deve notar a semelhana da marca com o trao do smbolo!

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2 Funcionamento do diodo:O diodo um dispositivo que deixa a corrente circular em um sentido (o da seta do diagrama) e bloqueia o fluxo no sentido inverso, esta propriedade chamada de propriedade retificadora do diodo. Esta propriedade mostrada na figura abaixo. Na figura A a lmpada acende indicando a passagem da corrente. Na figura B a lmpada esta apagada indica que corrente est cortada, corrente igual a zero.

Funcionamento do diodo. Quando a corrente percorre o diodo no sentido da seta voc diz que o diodo est conduzindo ou diretamente polarizado! Quando o diodo est bloqueando a passagem da corrente voc diz que o diodo est cortado ou inversamente polarizado!

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3 Queda de tenso no diodo:Quando o diodo conduz aparece entre os seus terminais uma tenso chamada queda tenso direta sinalizada como VD. Esta tenso varia conforme o tipo de semicondutor: Para o silcio esta tenso de aproximadamente 0,7V e quando for de germnio esta tenso ser de aproximadamente 0,3V. O tipo mais comum o diodo de silcio, assim, durante o nosso curso vamos estabelecer que o padro seja o de silcio! Colocar um diodo em um circuito de forma a torn-lo diretamente polarizado chamado de polarizar o diodo. A palavra polarizar ser muito usada em circuitos com semicondutores!

Diodo conduzindo indicando a queda de tenso direta!

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4 Anlise de circuitos com diodo!Ao analisar um circuito com diodo voc dever identificar se o diodo est conduzindo ou cortado, para isto, voc dever simular um corrente sado do plo positivo da fonte e percorrendo o circuito. Se esta corrente passar pelo diodo no sentido da seta, o diodo est conduzindo e a queda de tenso sobre ele de 0,7V como mostrado na figura abaixo. Observe que a tenso na lmpada de 11,3V, isto , usando a lei das malhas a tenso da fonte menos a queda de tenso direta do diodo!

No circuito abaixo o diodo est invertido, logo a corrente bloqueada no diodo, a corrente em todo o circuito zero! A linha tracejada figura A mostra a corrente que voc deve imaginar para verificar se o diodo est ou no conduzindo. Um erro comum pensar que existe corrente entre o plo positivo da fonte e o diodo, se o circuito est aberto no existe corrente em todo circuito, por isto a lmpada est apagada! A corrente sendo zero a queda de tenso na lmpada ser zero, assim toda a queda de tenso estar sobre o diodo, esta uma caracterstica de um circuito srie aberto. A tenso em um circuito srie aberto igual a tenso da fonte de alimentao, no importa quantos componentes estejam ligados em srie com a fonte!

Circuito mostrando um diodo inversamente polarizado!

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5 Exemplos de anlise de circuito:Exemplo 1: Olhando o circuito da figura abaixo determine a corrente I1 para tr~es tenses da fonte V1: V1=5V, V2=24V e V2=100V?

Circuito 1: Soluo para V1 =5V: Primeiro voc dever verificar se o diodo est conduzindo ou no simulando um corrente partindo do plo positivo da fonte, esta corrente mostrado em vermelho na figura abaixo!

Voc pode ver que a corrente simulada circula no sentido da seta do diodo, ento, o diodo esta conduzindo! Agora voc dever determinar a tenso nos componentes do circuito usando a lei das malhas sabendo que est sendo gerada uma tenso de 5V e est sendo consumido 0,7V no diodo, ento, sobra 4,7V para o resistor!

A partir da tenso no resistor R1 voc pode calcular a corrente I1 usando a lei de Ohm!

I1 =

VR1 4,3V = = 4,3mA R1 1k

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Diodo BsicoSoluo para V1=24V:

A queda de tenso no diodo permanece 0,7V, assim, sobram 23,3V para o resistor! A corrente calculada abaixo:

I1 =

VR1 23,3V = = 23,3mA R1 1k

Soluo para V1=100V:

A queda de tenso no diodo permanece 0,7V, assim, sobram 99,3V para o resistor! A corrente calculada abaixo:

I1 =

VR1 99,3V = = 99,3mA R1 1k

Observao: Observe que para tenses altas na fonte de alimentao, acima de 10V, voc poder considerar o diodo em conduo como um curto-circuito, neste caso a queda de tenso no diodo zero volt! Isto implica em um erro na corrente, na maioria dos casos este erro no implica em grandes variaes na anlise do circuito. Podemos ento estabelecer uma regra prtica: Quando a tenso da fonte na malha for maior do que 10V e voc tiver somente um diodo no circuito, voc poder considerar a queda de tenso no diodo igual a 0V!

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Diodo BsicoExemplo 2: Determine a corrente I1 no circuito abaixo?

Soluo: Primeiro voc deve verificar se os diodos esto conduzindo, aplicando a corrente simulad oc pode verificar que todos os diodos esto conduzindo!

Escrevendo as quedas de tenses nos diodos usando a lei das malhas voc pode determinar a tenso sobre R1:

VR1 = 100 0,7 0,7 0,7 = 97,1VA corrente I1 calculada a partir da queda de tenso sobre R1, como mostrado abaixo:

I1 =

VR1 97,1V = = 81,2mA R1 12k

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Diodo BsicoExemplo 3: Determine a corrente It no circuito abaixo?

Soluo: Primeiro voc deve verificar quais os diodos esto conduzindo usando a corrente simulada, mostrada em vermelho abaixo!

Observe que os diodos D1 e D2 esto conduzindo, mas D3 no est conduzindo! Ao solucionar o circuito voc dever considerar a corrente no ramo do diodo D2 como sendo zero, a corrente nos outros ramos calculada normalmente e a corrente total I1 a soma das correntes em cada ramo! Aqui voc pode usar a simplificao da queda de tenso nos diodos D1 e D3.

It = I1 + I2 + I3 =

100V 0V 100V + + = 10mA + 0 + 10mA = 20mA! 10k 10K 10k

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Diodo BsicoExemplo 4: Analisar o circuito abaixo, chamado circuito em ponte. Na analise dever voc dever[a calcular o valor da corrente e indicar o caminho que a corrente percorre na opo A e na opo B com a fonte invertida?

Soluo: Para o circuito A esto conduzindo os diodos D1 e D4! A corrente calculada abaixo!

I=

V1 VD1 VD4 50 07 0,7 48,6 = = = 4,86mA R1 10K 10K

Os desenhos abaixo mostram o caminho da corrente nos dois casos!

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6 Como medir um diodo:Medir um diodo significa usar um instrumento (multmetro) para verificar se ele est bom ou ruim. Para isto voc dever retirar o diodo do circuito, ajustar o instrumento para a escala de medio de resistncia (Ohmmetro). A escala exata vai depender do instrumento. Os instrumentos digitais possuem uma escala somente par a medio de semicondutores, esta escala possui uma marca na forma de diodo. Para medir o diodo voc dever medir a resistncia do diodo nos dois sentidos. Quando o diodo estiver diretamente polarizado a resistncia ser baixa e a indicao do display ir mostrar a tenso direta, se o diodo for de silcio este valor dever estar ao redor de 0,7V! Quando o diodo estiver inversamente polarizado o valor da resistncia ser infinito! Para efetuar esta medio o instrumento possui uma bateria interna que ir polarizar o diodo, a ponteira vermelha normalmente est ligada ao plo positivo da bateria e a ponteira preta ao plo negativo, assim. Quando do diodo estiver conduzindo a ponteira vermelha estar ligada ao anodo do diodo, esta uma forma de voc identificar o anodo e o catodo de um diodo!

A B Em A o diodo no est conduzindo em B o diodo est conduzindo indicando que o diodo est bom. O diodo pode apresentar as seguintes falhas: Diodo aberto ou diodo em curto. Quando o diodo est aberto voc medir infinito nos dois sentidos de medio indicando que o diodo no deixa passar corrente em nenhum dos sentidos! Quando o diodo est em curto voc mede uma baixa resistncia, normalmente prxima de zero, nos dois sentidos! Outra possibilidade voc medir o diodo diretamente no circuito, neste caso se o diodo estiver conduzindo voc dever medir uma tenso de aproximadamente 0,7V nos seus terminais, se estiver aberto voc ir medir a tenso de alimentao! Observe que o valor da tenso direta depende do tipo de diodo, diodos de maior potncia a tenso fica ao redor de 0,56 mV (560mV)! Em geral quanto maior a corrente mxima do diodo menor a tenso direta!

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7 Parmetros do diodo:Quando voc montar um circuito voc dever escolher o diodo em funo de algumas caractersticas eltricas que so chamadas de parmetros. Os parmetros so mostrados pelo fabricante em manuais chamados em ingls de Data Sheet vamos usar este nome porque os fabricantes fornecem estes dados em documentos escritos em ingls, e voc deve estar acostumado a este tipo de nomenclatura. A cada parmetro estar associado um smbolo voc tambm dever estar familiarizado com este smbolo! Os principais parmetros de um diodo so: Average Rectified Current Io: Indica a corrente mdia que pode ser aplicado normalmente ao diodo!. Peak Forward surge currrent If: O diodo pode suportar uma pico de corrente que exceda a corrente mdia desde que este pico de corrente ocorra por pouco tempo. Observe que pico em ingls a palavra surge! O data sheet dever indicar o tempo que este pico de corrente pode ocorrer. Mxima RMS Voltage: Tenso mxima RMS inversa. Este um parmetro muito importa, pois mostra a mxima tenso reversa que o diodo suporta. Se voc ligar o diodo em um circuito com uma fonte de alimentao com tenso maior do que esta o diodo poder entrar em curto! Peak Repetitive Reverse Voltage: Este parmetro indica que um diodo pode exceder a tenso reversa mxima por um curto espao de tempo! Voc poder ver na seo seguinte estes parmetros tirados do data sheet dos principais diodos! Existem outros parmetros indicados no data sheet, no entanto os descritos acima so os mais importantes, ao longo do curso voc poder tomar conhecimento de outros parmetros!

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Diodo Bsico 8 Tipos de diodos:Linha 1N4000: Os diodos de mdia potncia mais comuns so os diodos da linha 1N40011N4007, a figura abaixo mostra um diodo deste tipo!

A marca indica a posio do catodo! A corrente mdia de conduo de um diodo Io no caso da linha 1N4000 de 1A.

A mxima tenso reversa VR deste tipo de diodo mostrada abaixo e depende do nmero final descrito no cdigo de identificao do diodo. A figura abaixo mostra a tabela indicada no data sheet!

Observe que quanto maior o nmero final maior a tenso reversa que o diodo suporta!

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Diodo BsicoDiodo 1N4148 1N4448: Este um diodo usado em circuitos digitais pois tem uma alta velocidade de comutao, o contrrio d linha 1N4000 que foi construdo para ser usado em baixas freqncias (ao redor de 1KHz). A figura abaixo mostra este tipo de diodo que construdo em um encapsulamento de vidro!

Os principais parmetros mostrado na figura abaixo!

Voc pode observar que a tenso reversa bem baixa 75V e a mxima corrente de conduo de 200mA!

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