Resistência, Capacitância e Tempo de Recuperação Reversa do Diodo. Prof. Dr. Ulisses Chemin Netto ET74C Eletrônica 1

Resistência, Capacitância e

Tempo de Recuperação

Reversa do Diodo

Objetivo da Aula

 Conhecer os níveis de resistência do diodo, a capacitância parasita, o tempo de recuperação reversa e empregar as aproximações estudadas na análise de circuitos simples em corrente contínua.

Conteúdo Programático

 Resistência CC;  Resistência CA;

 Capacitância Parasita do diodo;  Tempo de Recuperação Reversa;

Construção de Conhecimento

esperado

 Ser capaz de calcular as resistências CC e CA do diodo a partir da curva característica e familiarizar-se com o uso das aproximações para analisar circuitos com diodos em corrente contínua. Além de compreender o conceito de capacitância parasita e tempo de recuperação reverso.

Curva Característica do Diodo

R = 0Ω V = 0V I = I_D R = ∞Ω V = V_DV I ≈ 0A

Resistência do Diodo

 À medida que o ponto de operação (IxV) do diodo

se move sobre a curva característica sua resistência também se modifica, devido ao formato não-linear da curva;

 O tipo de sinal aplicado ao diodo definirá o nível de resistência de interesse. Basicamente:

– Resistência CC ou estática; – Resistência AC ou dinâmica;

Resistência CC

 A aplicação de uma tensão contínua a um

circuito que contenha um diodo resultará em um ponto de operação sobre sua curva característica, o qual não mudará com o tempo.

V_D

V V_R

Resistência CC

 A resistência CC no ponto de operação é obtida simplesmente pela determinação dos níveis correspondentes a V_D e I_D aplicados a lei de Ohm. Ponto Operação (Q) 𝑅𝑅_𝐷𝐷 = 𝑉𝑉_𝐼𝐼𝐷𝐷 𝐷𝐷 V_D e I_D são determinados pelo circuito ao qual o diodo está conectado.

Resistência CC

 Comportamento ao longo da curva IxV

Valores maiores de R_D no Joelho e abaixo dele em

relação a parte vertical Maiores Valores de R_D

𝑅𝑅𝐷𝐷 = 𝑉𝑉_𝐼𝐼𝐷𝐷 𝐷𝐷

Valores variando entre 10 e 80Ω

Resistência CC

 Portanto:

Quanto maior a corrente que passa

através de um diodo, menor o nível

de resistência CC.

Exemplo

 Determine os níveis de resistência CC do diodo, cuja curva característica é apresentada a seguir, quando:

a) I_D=2mA e V_D=0,5V; b) I_D=20mA e V_D=0,8V; c) I_D= -1µA e V_D=-10V

Exemplo - Resolução

𝐸𝐸𝐸𝐸 𝑎𝑎) 𝑅𝑅_𝐷𝐷 = 𝑉𝑉_𝐼𝐼𝐷𝐷 𝐷𝐷 = 0,5 2𝑥𝑥10−3 = 250Ω 𝐸𝐸𝐸𝐸 𝑏𝑏) 𝑅𝑅_𝐷𝐷 = 𝑉𝑉_𝐼𝐼𝐷𝐷 𝐷𝐷 = 0,8 20𝑥𝑥10−3 = 40Ω 𝐸𝐸𝐸𝐸 𝑐𝑐) 𝑅𝑅_𝐷𝐷 = 𝑉𝑉_𝐼𝐼𝐷𝐷 𝐷𝐷 = 10 1𝑥𝑥10−6 = 10𝑀𝑀Ω

Resistência CA

 Se for aplicada uma entrada senoidal ao diodo, o ponto de operação Q se moverá, para cima e para baixo, de forma instantânea, sobre a característica IxV do diodo.

Resistência CA – Idéia Básica

𝑟𝑟𝑑𝑑 = Δ𝑉𝑉_Δ𝐼𝐼𝑑𝑑 𝑑𝑑

Válida para uma variação muito pequena

Resistência CA

 De modo geral, quanto menor o ponto Q de

operação (corrente menor ou tensão inferior), maior a resistência CA.

Exemplo

 Determine os níveis de resistência CA do diodo, cuja curva característica é apresentada a seguir, quando:

a) I_D=2mA, considere

uma variação de ± 2mA;

b) I_D=25mA considere

Exemplo - Resolução

𝐸𝐸𝐸𝐸 𝑎𝑎) 𝑟𝑟_𝑑𝑑 = Δ𝑉𝑉_Δ𝐼𝐼𝑑𝑑 𝑑𝑑 = 0,76 − 0,65 4𝑥𝑥10−3 _{− 0 = 27,5Ω} 𝐸𝐸𝐸𝐸 𝑏𝑏) 𝑟𝑟_𝑑𝑑 = Δ𝑉𝑉_Δ𝐼𝐼𝑑𝑑 𝑑𝑑 = 0,80 − 0,78 30𝑥𝑥10−3 _{− 20𝑥𝑥10}−3 = 2Ω

Resistência CA

 Qual o significado da derivada primeira?

– A derivada de uma função em um ponto é igual à inclinação da linha tangente traçada nesse ponto.

Resistência CA

𝑑𝑑 𝐼𝐼𝐷𝐷 𝑑𝑑𝑉𝑉_𝐷𝐷 = 𝑑𝑑 𝐼𝐼𝑆𝑆 𝑒𝑒𝑉𝑉𝐷𝐷/𝑉𝑉𝑇𝑇 − 1 𝑑𝑑𝑉𝑉_𝐷𝐷 = 1 𝑉𝑉_𝑇𝑇 𝐼𝐼𝐷𝐷 + 𝐼𝐼𝑆𝑆 𝐼𝐼_𝐷𝐷 ≫ 𝐼𝐼_𝑆𝑆 𝑛𝑛𝑎𝑎 𝑟𝑟𝑒𝑒𝑟𝑟𝑟𝑟𝑟𝑟𝑟 𝑑𝑑𝑒𝑒 𝑟𝑟𝑛𝑛𝑐𝑐𝑖𝑖𝑟𝑟𝑛𝑛𝑎𝑎𝑖𝑟𝑟𝑟 𝑣𝑣𝑒𝑒𝑟𝑟𝑣𝑣𝑟𝑟𝑐𝑐𝑎𝑎𝑖𝑖 𝑑𝑑𝑎𝑎 𝑐𝑐𝑐𝑐𝑟𝑟𝑣𝑣𝑎𝑎 𝑉𝑉𝑥𝑥𝐼𝐼 𝑑𝑑𝑉𝑉_𝐷𝐷 𝑑𝑑𝐼𝐼_𝐷𝐷 = 𝑟𝑟𝑑𝑑 = 𝑉𝑉_𝑇𝑇 𝐼𝐼_𝐷𝐷 = 26𝐸𝐸𝑉𝑉 𝐼𝐼_𝐷𝐷 𝐼𝐼𝑛𝑛𝑣𝑣𝑒𝑒𝑟𝑟𝑣𝑣𝑒𝑒𝑛𝑛𝑑𝑑𝑟𝑟 𝑟𝑟 𝑟𝑟𝑒𝑒𝑟𝑟𝑐𝑐𝑖𝑖𝑣𝑣𝑎𝑎𝑑𝑑𝑟𝑟, 𝑝𝑝𝑎𝑎𝑟𝑟𝑎𝑎 𝑟𝑟𝑒𝑒 𝑟𝑟𝑏𝑏𝑣𝑣𝑒𝑒𝑟𝑟 𝑎𝑎 𝑟𝑟𝑒𝑒𝑟𝑟𝑟𝑟𝑟𝑟𝑣𝑣𝑟𝑛𝑛𝑐𝑐𝑟𝑟𝑎𝑎: 𝑉𝑉_𝑇𝑇 = 𝑘𝑘𝑘𝑘_𝑞𝑞

Obtido para temperatura ambiente igual a 27°C

Resistência CA

 Considerando a resistência de corpo do diodo e a resistência dos contatos:

𝑟𝑟_𝑑𝑑 ′ = 26𝐸𝐸𝑉𝑉_𝐼𝐼

𝐷𝐷 + 𝑟𝑟𝐵𝐵

Resistência CA

 Para a região inversa

Suficientemente alta para ser considerado como um circuito aberto (r_d=∞), pois I_s≈ _0A.

Resistência CA Média

 Quando o sinal de entrada é grande o suficiente para produzir uma grande variação de amplitude na corrente, a equação anterior não é válida, de modo que a resistência CA média é dada por:

𝑟𝑟_{𝑎𝑎𝑎𝑎} = Δ𝑉𝑉_Δ𝐼𝐼𝑑𝑑�

Resistência CA Média - Exemplo

𝑟𝑟_{𝑎𝑎𝑎𝑎} = Δ𝑉𝑉_Δ𝐼𝐼𝑑𝑑� 𝑑𝑑 𝑝𝑝𝑝𝑝.𝑎𝑎 𝑝𝑝𝑝𝑝 ∆_{𝑖𝑖𝑑𝑑}= 17𝐸𝐸𝑚𝑚 − 2𝐸𝐸𝑚𝑚 = 15𝐸𝐸𝑚𝑚 ∆_{𝑉𝑉𝑑𝑑}= 0,725𝑉𝑉 − 0,65𝑉𝑉 = 0,075𝑉𝑉 𝑟𝑟_{𝑎𝑎𝑎𝑎} = 0,075𝑉𝑉_{15𝐸𝐸𝑚𝑚 = 5Ω}

Capacitância

 Dispositivos eletrônicos e elétricos são sensíveis as variações de frequência;

 Para o diodo, os valores de capacitância parasita possuem maior importância;

– Em baixas frequências – Alto valor, se comporta como um circuito aberto – É desprezada;

– Em altas frequências – Baixo valor, pode diminuir até se comportar como um caminho de baixa reatância – compromete o funcionamento do diodo.

Capacitância

• Quando reversamente polarizada, a camada de depleção fica muito grande. As fortes polaridades negativa e positiva do diodo criam

capacitância (C_T). A quantidade de capacitância depende da tensão

reversa aplicada.

• Quando polarizada diretamente, a capacidade de armazenamento ou a capacidade de difusão passa a existir à medida que a tensão do diodo aumenta.

𝐶𝐶_𝑇𝑇 = 𝐶𝐶(0) 1 + 𝑉𝑉𝑅𝑅� 𝑉𝑉₀ 𝑛𝑛 𝐶𝐶_𝐷𝐷 = 𝜏𝜏_𝑉𝑉𝑇𝑇 0 𝐼𝐼𝐷𝐷

Capacitância

Para qual: V_R = Tensão reversa;

C(0) = Capacitância da região de depleção sem polarização; V₀ = barreira de potencial;

C_T = Capacitância de transição; C_D= Capacitância de difusão; τ_T = Tempo de vida médio; I_D = Corrente no diodo. n = ½ ou 1/3.

Tempo de Recuperação Reversa

• Tempo de recuperação reversa (t_rr) é o tempo necessário para um

diodo para de conduzir quando sua polarização é alternada de direta para reversa. Devido ao grande número de portadores minoritários. t_rr é importante para aplicações de chaveamento.

Referências Utilizadas

 BOYLESTAD, Robert L.; NASHELSKY, Louis. Dispositivos eletrônicos e

teoria de circuitos. 11. ed. São Paulo: Pearson education do Brasil,

2013.

 SEDRA, Adel S.; SMITH, Kenneth C.. Microeletrônica. 5ed. São Paulo: Pearson Prentice Hall, 2007.

 MILLMAN, Jacob; HALKIAS, Christos C. Eletrônica: dispositivos e

circuitos. 2.ed. São Paulo: McGraw-Hill, 1981 2v.

 MALVINO, Albert Paul. Eletrônica. 4. ed. São Paulo: Makron, c1997. 2v.

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