FORMAÇÃO - PRÁTICAS DE ELECTRICIDADE
revista técnico-profissional
o electricista
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Manuel Teixeira e Paulo Peixoto ATEC
ficha prática n.º 26
{INTRODUÇÃO À ELECTRÓNICA}
› Modelo do díodo aproximado com fonte de tensão constante (2.º aproximação)
› Modelo do díodo aproximado com fonte de tensão e resistência (3.º aproximação)
A aproximação ideal é aplicável na maioria das reparações de avarias nos circuitos electrónicos, contudo, por vezes, exige-se uma maior exactidão dos valores da corrente de carga e tensão de carga. Nestas situações utiliza-se uma segunda aproximação - Modelo do díodo aproximado com fonte de tensão constante.
Na terceira aproximação de um díodo inclui-se a resistência que o díodo apresenta. Esta resistência do díodo define-se como resistência de volume RV (esta resistência pode assumir a designação de Rd ou Rf).
A Figura 16 representa a característica corrente - tensão quando se aplica a segunda aproximação. A característica mostra que não existe corrente abaixo da tensão de arranque, ou seja, no caso do silício U a = 0,7 V. O díodo começa a conduzir a partir da sua tensão de arranque, mantendo essa tensão aos seus terminais qualquer que seja a corrente.
A resistência de volume depende das dimensões das regiões P e N, e da respectiva dopagem ser maior ou menor. Após a tensão de arranque a corrente do díodo aumenta rapidamente. Isto significa que pequenos aumentos de tensão do díodo causam grandes subidas na corrente do díodo. Depois de ter ultrapassado a tensão da barreira de potencial, o que se opõe à corrente é a resistência óhmica das regiões P e N. Por outras palavras, se as regiões P e N fossem dois pedaços de semicondutor, cada um teria uma resistência que se poderia medir com um ohmímetro, tal como uma resistência. A soma dessas resistências óhmicas diz-se resistência de volume do díodo. Define-se então: R V = RP + RN
(a)
(b)
Figura 16 . Curvas características do díodo na segunda aproximação (a). Esquema equivalente (b).
Frequentemente, a resistência de volume é inferior a 1 1. A Figura 17 mostra o efeito da resistência de volume 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.
O equivalente de um díodo, pela segunda aproximação, será um comutador (interruptor) em série com uma fonte de tensão de valor igual à tensão de arranque do díodo. Quando a tensão for superior à tensão de arranque do díodo o comutador encontra-se fechado, caso contrário, se a tensão aplicada for inferior à tensão de arranque, o comutador está aberto. De salientar, mais uma vez, a tensão aos terminais do díodo será sempre 0,7 V, no caso do material semicondutor ser silício, para qualquer corrente directa.
(a)
(b)
Figura 17 . Curvas características do díodo na terceira aproximação (a). Esquema equivalente (b).
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Corrente inversa máxima Outra característica importante que merece destaque é a corrente inversa máxima, que se define como sendo o valor da corrente à máxima tensão inversa estipulada em corrente contínua (50 V no caso do díodo 1N4001).
CARACTERÍSTICA
SÍMBOLO
VALOR TÍPICO
VALOR MÁXIMO
À temperatura de 25º C, o 1N4001 possui a corrente inversa típica de 0,05 μA ou seja, 50 nA. Mas note-se que este valor aumenta para 1 μA quando a temperatura aumenta para 100º C.
Tabela 4 . Corrente inversa máxima dos díodos em análise.
A temperatura é uma das variáveis que assume um papel fundamental na operação com semicondutores. Um projecto que exija uma tensão inversa inferior a 0,05 μA trabalhará correctamente com um díodo 1N4001 à temperatura de 25º C, mas falhará se a temperatura atingir os 100º C.
Bibliografia do artigo Malvino (2000). Princípios de Electrónica (Vol. 1 e 2). McGraw-Hill (Sexta edição) Página Electrónica Pesquisada www.datasheetcatalog.com
solução do teste anterior
teste de conhecimentos n.º 3 1. Considere o circuito básico constituído por um díodo e uma resistência de 1 K1, analisado anteriormente no exercício da página 18. Calcule, utilizando a segunda aproximação, a tensão na resistência de carga, a corrente que a percorre e a potência no díodo.
1. A – Verdadeira. Pois estamos perante um condutor que obedece à Lei de Ohm:
B – Verdadeira. Pela aplicação directa da Lei de Ohm temos:
C – Falsa. Considerando dois conjuntos de valores para a tensão e corrente poderemos verificar que à medida que a tensão aumenta a resistência do condutor B diminui.
Figura 18 . Utilização da segunda aproximação na análise de circuitos com díodos.
D – Verdadeira. Como se trata de um condutor óhmico o valor da sua resistência é sempre constante e apresenta o valor de 25 1. Assim poderemos obter o valor da tensão para uma corrente eléctrica de 1 A:
2. O circuito representado na figura 19 é constituído por dois díodos de silício, duas resistências de filme metálico e uma fonte de alimentação ideal. Sabendo que a tensão de arranque do díodo D1 é de 0,65 V e a do díodo D2 de 0,71 V e desprezando a resistência de volume dos díodos RV, determine a corrente no circuito. Justifique, adequadamente, a sua resposta.
E – Falsa. Como calculado anteriormente para uma corrente eléctrica de 0,4 A a resistência do condutor B é de 50 1.
2. Analisando o circuito da figura seguinte considerando o díodo ideal teremos:
Figura 20 . Resolução do exercício da revista anterior (figura 15 da revista n.º 35). Figura 19 . Circuito em análise.
Cálculo da corrente eléctrica no circuito (queda de tensão no díodo é nula - U a = 0 V). NOTA: Como a resistência é apresentada em K1 (1 K1 = 1000 1) o resultado final da operação, caso se utilize este múltiplo, virá em mA (1 mA = 0,001 A):
3. Dois díodos estão ligados em série. O primeiro apresenta aos seus terminais uma tensão de 0,75 V e o segundo 0,8 V. A corrente eléctrica que percorre o díodo D1 (primeiro díodo) é de 500 mA, determine a corrente que percorre o segundo díodo D2.
Cálculo da tensão na resistência: