Diodos Especiais1

Diodos Especiais

Alan Josias de Souza

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Diodos comerciais

Alguns valores comerciais

1N4001 50V 1A 1N4002 100V 1A

1N4003 200V 1A 1N4004 400V 1A

1N4005 600V 1A 1N4006 800V 1A

1N4007 1000V 1A 1N4008 12V 0.1A

1N4009 35V 0.1A 1N4011 1000V 0.5A

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Diodo PIN

A região I tem baixa condutividade(alta resistência). Mas pode vir a se tornar uma região de elevada condutividade sob polarização direta.

Em polarização reversa praticamente não conduz, oferecendo uma alta tensão de ruptura, da ordem de centenas de volts atuando como um capacitor.

Em polarização direta comporta-se como uma resistência variável de baixo valor.

Age como resistor controlado pela corrente, atua como limitador em circuitos ou como atenuador em microondas.

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Dispositivos GUNN

Consiste de um cristal homogêneo de arsenieto de gálio sem a junção PN, não sendo polarizado como os demais diodos devido a ausência da junção.

Basicamente é formado por uma região N, sobre uma base cristalina. O efeito GUNN foi apresentado em 1964 e refere-se a circulação de zonas de campo elétrico de valor elevado, chamados de domínios, que se movimentam através do cristal, quando o dispositivo é convenientemente polarizado.

Os domínios são agrupamentos de elétrons entre ânodo e cátodo, resultando num ciclo de pulsos de corrente de transição, determinado pela Iargura da camada N. O valor da tensão aplicada, também tem influência no ciclo de domínios. O dispositivo é utilizado na geração de oscilações em torno de 40GHz.

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IMPATT (Impact Avalanche and Transit Time)

Trabalhando em freqüências da ordem de 300GHz, tem umdesempenho superior aos dispositivos GUNN, porém comtensões elevadas, da ordem de uma centena de volts.

A tensão aplicada de modo reverso faz com que o diodotrabalhe na ruptura, resultando numa corrente deavalanche.

São dispositivos de quatro camadas, sendo umaP e outra N, fortemente dopadas, uma N intermediária euma camada intrínseca. A região de depleção é formadacom a região N e a camada intrínseca. Devido a alta tensãoreversa, a dissipação de potência é muito elevada.

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TRAPPAT (Trapped Plasma Avalanche Triggered Transit)

São diodos IMPATT, que requerem altíssimos campos elétricos aplicados quando usados com correntes externas convenientes, a ionização se estende por toda a região de depleção, então será desenvolvido um plasma e portadores.

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DIODO TUNNEL (ou ESAKI)

Para correntes cujos valores estão compreendidos entre Iv e Ip, podemos obter o mesmo valor de corrente para 3 diferentes valores de tensão aplicada. Esta característica de valores múltiplos faz com que o diodo-túnel seja útil em circuitos de pulso digitais.

Outra aplicação é como chave, operando em velocidade muito altas, como o tunelamento ocorre à velocidade da luz.

Vantagens: baixo custo, baixo ruído, simplicidade de fabricação, alta velocidade(o tempo de chaveamento é da ordem de Nanossegundos ), imunidade ao meio ambiente e baixa potência.

Desvantagens: baixa variação na tensão de saída e o fato de ser um dispositivoi com dois terminais, com isso não existe isolação entre a entrada e a saída, provocando assim sérias dificuldades em projetos de circuitos.

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DIODO TUNNEL

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DIODO SCHOTTKY

Também é chamado de diodo HCT (Hot carrier Diode.), é muito utilizado na fabricação de circuitos integrados.

Quando em polarização direta, essa diferença provoca, o aparecimento de uma corrente no sentido do semicondutor para o metal. Em polarização reversa o aumento da barreira de potencial impede a condução de corrente.

Devido a ausência de portadores minoritários, a resposta do SCHOTTKY é muito rápida podendo trabalhar em freqüências da ordem de 70GHz.

A tensão de início de condução depende dos materiais escolhidos na fabricação do diodo, podendo variar de 0,25 a 0,75volts.

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DIODO SCHOTTKY

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DIODO VARICAP (VARACTOR)

Os VARICAPS são diodos otimizados para trabalharem em polarização reversa, apresentando maiores variações de capacitância, em função do potencial reverso aplicado.

Para baixas freqüências são fabricados com silício, sendo usado a arsenieto de gálio para freqüências mais elevadas.

A figura a seguir mostra o comportamento da capacitância em função da polarização e o símbolo do diodo varicap.

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LIGHT EMITTING DIODE (LED)

A intensidade da luz produzida pelo Led é diretamente proporcional à corrente que flui através dele.

O catodo (+) do Led pode ser identificado pelo terminal da “bandeira” que se encontra dentro do encapsulamento plástico e costuma ser o terminal mais longo do Led.

A cor da luz emitida depende do material utilizado no cristal e também do nível de dopagem.

Os LEDs suportam no máximo 2V / 20 mA.

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FOTODIODO

A incidência de energia luminosa numa junção PN libera elétrons da camada de valência para a camada de condução.

A corrente reversa de um diodo é devido a movimentação de portadores minoritários que surgem em ambos os lados da junção.

Num fotodiodo, a corrente reversa é controlada através da incidência da luz na junção, através de encapsulamentos especiais.

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OPTOACOPLADOR ELETRÔNICO (FOTOACOPLADOR)

Existem diversos tipos de fotoacopladores. O mais simples utiliza um diodo emissor de luz (LED) e um fotodiodo num mesmo encapsulamento.

A passagem de corrente no LED, produz radiação infravermelha, que é absorvida pelo fotodiodo, produzindo corrente. O acoplador ótico tem como característica principal proporcionar a isolação entre dois circuitos.

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DIODO DE CONTATO DE PONTO

Uma pequena haste de metal é pressionada contra uma região do tipo N. Por um processo de fusão é criada no ponto de contato uma região do tipo P.

A utilização desse dispositivo é grande em circuitos de freqüência elevada, porém com baixos níveis de potência. A figura a seguir, mostra um diodo de contato de ponto.

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CIRCUITO COM DIODOS

RETIFICADOR DE MEIA ONDA

O retificador de meia onda converte a tensão de entrada (USECUNDÁRIO ) ca numa tensão pulsante positiva UR. Este processo de conversão de AC para cc, é conhecido como “retificação”.

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VALOR CC OU VALOR MÉDIO

O resistor R indicado no circuito representa a carga ôhmica acoplada ao retificador, podendo ser tanto um simples resistor como um circuito complexo e normalmente ele é chamado de resistor de carga ou simplesmente de carga.

VALOR CC OU VALOR MÉDIO

A tensão média de um retificador de meia onda mostrada por um voltímetro é dado por:

VCC = 0.318 UP diodo ideal

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RETIFICADOR DE ONDA COMPLETA

O retificador superior retifica o semiciclo positivo da tensão do secundário, enquanto o retificador inferior retifica o semiciclo negativo da tensão do secundário.

As duas tensões denominadas de U2/2 são idênticas em amplitude e fase.

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O transformador ideal pode ser, portanto, substituído por duas fontes de tensão idênticas,sem alteração no funcionamento elétrico da rede.Quando U2/2 é positiva, D1 está diretamente polarizado e conduz mas D2 estáreversamente polarizado e cortado. Analogamente, quando U2/2 é negativa, D2 conduz e D1 cortado. A freqüência de

saída de onda completa é o dobro da freqüência de entrada,

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RETIFICADOR DE ONDA COMPLETA EM PONTE

Durante o semiciclo positivo da tensão U2, o diodo D3 recebe um potencial positivo em seu anodo, e o D2 um potencial negativo no catodo. Dessa forma, D2 e D3 conduzem, D1 e D4 ficam reversamente polarizado e o resistor de carga R recebe todo o semiciclo positivo da tensão U2.

Durante o semiciclo negativo da tensão U2, o diodo D4 recebe um potencial positivo em seu anodo, e o diodo D1 um potencial negativo no catodo, devido à inversão da polaridade de U2. Os diodos D1 e D4 conduzem e os diodos D2 e D3 ficam reversamente polarizado.

Com o uso de quatro diodos no lugar de dois, elimina-se o uso da tomada central do transformador.

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Comparação entre os três tipos de retificadores

A corrente I percorre o resistor de carga sempre num mesmo sentido. Portanto a tensão UR é sempre positiva.

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Formas de ondas sobre o resistor de carga e os diodos

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VALOR CC OU VALOR MÉDIO

A tensão média de um retificador de meia onda mostrada por um voltímetro é similar o do retificador de meia onda com a bservação de que agora tem-se um ciclo completo e o valor será o dobro. É dado por:

VCC = 2 * 0.318 (UP/2) = 0,318UP diodo ideal

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DOBRADOR DE TENSÃO DE MEIA ONDA

No pico do semiciclo negativo, D1 está polarizado diretamente e D2 reversamente, isto faz C1 carregar até a tensão Vp.

No pico do semiciclo positivo, D1 está polarizado reverso e D2 direto. Pelo fato da fonte e C1 estarem em série, C2 tentará se carregar até 2Vp. Depois de vários ciclos, a tensão através de C2 será igual a 2Vp.

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DOBRADOR DE TENSÃO DE ONDA COMPLETA

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TRIPLICADOR E QUADRIPLICADOR DE TENSÃO

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Circuitos Limitadores

o Retira tensões do sinal acima ou abaixo de um dado nível.

o Serve para mudar o sinal ou para proteção.

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LIMITADOR POSITIVO (OU CEIFADOR)

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LIMITADOR POLARIZADO

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ASSOCIAÇÃO DE LIMITADORES

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USO COMO PROTEÇÃO DE CIRCUITOS

1N914 conduz quando a tensão de entrada excede a 5,7V.

Este circuito é chamado grampo de diodo, porque ele mantém o sinal num nível fixo.

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GRAMPEADOR CCO grampeador cc soma uma tensão cc ao sinal (não confundir com grampo de diodo).

Por exemplo, se o sinal que chega oscila de -10V a +10V, um grampeador cc positivo produziria uma saída que idealmente oscila de 0 a +20V (um grampeador negativo produziria uma saída entre 0 e -20V).