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EE530 Eletrônica Básica IProf. Fabiano Fruett
3A - Modelos de Diodos• Conceitos básicos• Modelos e formas de análise• Modelo para pequenos sinais• Regulador de tensão a diodo Exemplo• Modelo do Diodo em Altas
Frequências para Pequenos Sinais *
* Assunto com caráter introdutório
Diodo Ideal
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Símbolo Circuito Equivalente
Analogia hidráulica
2
Característica I versus V de um diodo ideal
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∞==⇒=R
VIR 00==⇒∞=
RV
IR
Combinação diodo e resistor
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Polarização direta Polarização reversa
Característica I versus V Circuito equivalente para polarização direta
Diodo e resistor em série
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Diodo como retificador
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Qual o valor médio das duas formas de onda mostradas acima?
Retificador Retificador com carga
Cálculo do valor médio da onda retificada
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[ ]
/ 2
,
0 0
/2
0
1 1( ) sin
1cos
T T
out med out p
Tp p
V V t dt V tdtT T
V Vt
T
ω
ωω π
= =
= − =
∫ ∫
4
Circuito diodo-bateria (limitador)
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Diodo bateria
Diodo resistor
Diodo, bateria e resistor
Modelos para um diodo
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Modelo ideal Modelo exponencial
Modelo com queda de tensão constante
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Modelo de segmentos lineares
iD = 0, vD ≤ VD 0
iD = (vD − VD 0)/rD , vD ≥ VD0
Fonte: Sedra Fig. 3.20
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Modelo de segmentos lineares
ou modelo de “bateria com resistência”
Fonte: Sedra Fig. 3.21
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Afinal, qual modelo utilizar
A questão sobre a escolha do modelo numaaplicação particular é algo que o projetistaenfrenta repetidamente, não somente comdiodos mas com qualquer elemento decircuito. O problema está em encontrar umcompromisso adequado entre exatidão ecomplexidade. A capacidade de escolher omodelo apropriado para um dispositivoaumenta com a prática e com a experiência.
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Exemplo de um circuito com diodo
/exp D TV VD SI I= I D =
VDD − VD
R
?D DI VFonte: Sedra Fig. 3.18
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Análise gráfica
/exp D TV nVD SI I=DD D
D
V VI
R
−= =
Fonte: Sedra Fig. 3.19
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Exemplo de análise iterativa
Determine os valores da correnteID e da tensãoVD para ocircuito com VDD = 5 V e R = 1 kΩ. Suponha que acorrente do diodo é de 1 mA para uma tensão de 0,7 V, eque a queda de tensão varia de 0,1 V para cada década devariação na corrente.
5 0,7 4,3 mA
1 k
DD DD
V VI
R
−=
−= =
22 1
1
0,1logI
V VI
= +
2
4,3V 0,7 0,1log
1
0,763V
= +
=
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Análise numérica
Análise rápida (por inspeção)
/exp D TV nVD SI I=
ID = 1 mA e VD = 0,7 VIS ?
/exp D TnVS
VD II =
A análise rápida usa modelos simplistas para o diodo
Existe uma hierarquia de modelos de diodos, sendo a escolha do modelo apropriado ditada
pela aplicação.
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Modelo para pequenos sinais
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Resistência de pequenos sinais ou resistência incremental
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D Td
D D
V Vr
I I
∆= =∆
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Modelo do diodo para pequenas variações
próximas do ponto de polarização Q.
0
0
0
( )
( )
D D D d
D D d d
D D d d d
D d d
V i r
V I i r
V I r i r
V i r
= += + += + += +
v
VD0 é determinado pelo ponto de polarização e pela resistência incremental
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Formas de análise
Circuito com valores cc e de sinalSubstituição do diodo pelo modelo
Análise cc Análise de sinal
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Regulador de tensão a diodo
Qual o comportamento deste regulador com a temperatura?
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Exercício:
+15V
OV
R
LI
Dimensione os componentes do circuito de modo queVO=3VquandoIL=0. VO varia em 40mV por 1mA de variação nacorrente de carga.Calcule o valor deR e a seção da junção de cada diodo(suponha diodos idênticos) em relação a um diodo com quedade tensão de 0,7 V para 1 mA de corrente.
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Modelo do Diodo em Altas Frequências para Pequenos Sinais *
Ponto de polarização: ID, VD
00
0
/
( / ) ,para 0
/ 1 para 0
2 ,para 0
d T D
d T T D D
m
Dj j D
j j D
r V I
C V I V
VC C V
V
C C V
τ== >
= − <
≅ >
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Sugestão de estudo
• Razavi, Cap. 3 até seção 3.4
• Sedra/Smith Cap. 3 até seção 3.4– Exercícios e problemas correspondentes