Diodos Especiais 642g68

DIODOS ESPECIAIS ELETRÔNICA ANALÓGICA ENG.º EDERSON ZANCHET

DIODOS – COMPORTAMENTO DINÂMICO

O estudo do diodo em condições dinâmicas leva em conta os efeitos associados ao bloqueio e condução do diodo. De acordo com as características do material empregrado, efeito capacitivo gerado em condição reversa e a taxa de variação da corrende em polarização direta em função do tempo, fatores como esses, associdos determinam as características dinâmicas do componete além do

tempo de recuperação do diodo que determinará a frequência máxima que o componente pode operar. Os diodos podem ser classificado como: Lentos, Rapidos e Ultra-rápidos, como exemplo para correntes de até 50A e tensões de até 500V, os diodos lentos apresentam tempos recuperação superiores à 1μs, diodos rapidos trr menores que 200ns e os ultra rápidos tempos menores que 70ns.

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DIODO DE SCHOTTKY - FUNCIONAMENTO

Seu nome é uma homenagem ao físico alemão Walter Hermann Schottky. Diodo Schottky é um tipo de diodo que se utiliza o efeito Schottky na semicondução. Sua construção é diferente da junção PN convencional. O semicondutor normalmente

empregado

apresenta característica tipo N, entretanto em alguns casos é utilizado material tipo P. Na Figura 9 temos

exemplo da estrutura do diodo de schottky, onde tem-se a junção metal-semicondutor, de acordo com o metal empregado o componente apresentará características diferentes, níveis de tensão e faixa de

frequência.

Figura 9 – Estrutura interna do diodo schottky Pagina 3

DIODO DE SCHOTTKY – CURVA CARACTERÍSTICA

De acordo com a forma construtiva e o emprego de materiais metálicos a injeção de outros materiais para processo de dopagem, esse como possuem um nível energético maior são conhecidos como “portadores quentes”, devido esse arranjo de metal – semicondutor as característivas se assemelham ao diodo de germânio. A figura 10 apresenta um comparativo da curva

do diodo retificador comum com diodo de schottky, observa-se que na regiao reversa a capacidade de bloqueio é inferior a do diodo retificador comum, embora

essa

caracteristica

foi

melhorada

em

diversos componentes. A capacidade de condução vai até 75ª, mas há versões até 100A.

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Figura 10 – Curva característica do diodo schottky

DIODO DE SCHOTTKY - APLICAÇÕES

A principal aplicação dessa estrutura é em sistemas com chaveamento de alta frequência devido a sua capacidade de recuperação (frequência de chaveamento), também tem sido aplicado em fontes de potência de baixa tensão/alta corrente, em conversores CA→CC (20KHz), radares, logica TTL para computadores, sistemas de comunicação, instrumentação e conversores A/D e D/A [2]. Para aplicação em fontes pode ar uma corrente de 50ª para uma tensão direta de 0,6V (25°C) e tempo de recuperação de 10ns, enquanto o diodo comum ira operar proximo de 1,1V e tempo de recuperação que vai de 20 a 30ns, a diferença parace despresível, mas se obtivervos o valor da potência Pschottky = 0,6*50 = 30W e Pretificador = 1,1*50 = 55W, quando

comparo em termos de efeciência o primeiro apresenta grande vantagem [2].

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DIODO DE SCHOTTKY

A figura 11 apresenta simbologia para diodo de schottky, embora exista variações do simbolo. Na figura 12 temos dois modelos de encapsulamento utilizados, nota-se semalhança com diodo retificador comum.

Figura 11 – Simbologia do diodo de Schottky

Figura 12 – Modelos de encapsulamento do diodo schottky Pagina 6

DIODO VARACTOR- FUNDAMENTOS

O varactor, capacitância variável com a tensão, varicap, epicap ou também diodo de sintonia) é amplamente utilizado nos receptores de televisão, receptores de FM e outros equipamentos de comunicação e tambémem circuitos resonantes. Os materias semicondutores P e N comportam-se como as placas de um capacitor e a camada de depleção funciona como o dielétrico.

Quando um diodo é reversamente polarizado a largura da camada de depleção cresce com o aumento da tensão reversa, assim a camada de depleção fica mais larga com a tensão reversa, a capacitância diminui. Isso é equivalente ao afastamento das placas de um capacitor, em termos básicos a capacitância é controlada pela tensão [1].

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Figura 12 – Estrutura Interna do Varactor

DIODO VARACTOR – CURVA CARACTERÍSTICA

A figura 13 apresentatam simbologia utilizada para identificação bem como curva característiva em termos de tensão reversa e capacitância.

Figura 13 – Simbologia e Curva característica do Varactor

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DIODO VARACTOR – CURVA CARACTERÍSTICA

Segundo o princípio de funcionamento, a capacitância varia de acordo com com a tensão reversa aplicada sobre o componente, conforme expresso pela equação:

Onde: k = Constante determinada pelo tipo de material semicondutor; Vt= potencial de joelho; Vr= valor do potencial de polarização reverso aplicado; N=1/2 para junções de liga e 1/3 para junções difusas;

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DIODO VARACTOR – CURVA CARACTERÍSTICA

A figura 14 apresenta um exemplo de circuito com varactor e imagem de um varicap comercial

Figura 13 – Circuito ressonante e modelo de Diodo Varactor

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DIODO TÚNEL – FUNDAMENTOS

Fabricado com um nível de dopagem que vai de 100 à 1000 vezes o empregado em diodos retificadores comum, apresentado por Leo Esaki em 1958 apresenta características diferenciadas dos demais devido a regiao negativa existente na polarização direta, conforme pode-se observar na figura 14. Devido a intensa dopagem, a região de deplecção é muito estreita formando um túnel,

e

produzindo portadores com velocidades superiores a dos diodos comuns o que permite operação em altas frequências.

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Figura 14 – Curva característiva do diodo tunel

DIODO TÚNEL – FUNDAMENTOS

A característica de resistência negativa permite a construção de osciladores simples. Entretanto, os diodos túnel são pouco usados atualmente. As principais desvantagens são a baixa potência e o custo, fatores que são

melhor atendidos por outras tecnologias. Na figura 15 temos simbologia normalmente utilizada.

Figura 16 – Diodo túnel Figura 15 – Simbologia diodo Túnel

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DIODO GUNN – FUNDAMENTOS

A sua construção interna é diferente de outros diodos em que ela consiste apenas de material

semicondutor tipo N-dopado ao o que a maioria dos diodos consistem em P e N-dopado regiões. No diodo Gunn, existem três regiões: dois deles são fortemente dopado em cada terminal, com uma fina camada de material levemente dopado no meio. Quando uma tensão é aplicada ao dispositivo, o gradiente elétrico irá ser maior de um lado da camada média fina a condução ocorrerá como em qualquer

material

condutor

proporcional à tensão aplicada [5]. Pagina 13

com

corrente Figura 17 – Curva Característiva diodo Gunn

DIODO GUNN – FUNDAMENTOS

É assim denominado em homenagem a J Gunn, descobridor (em 1963) do efeito da geração de microondas por semicondutores N. Devido à sua capacidade de alta frequência, os

diodos de Gunn são usados ​principalmente em frequências de microondas e acima. A aplicação mais comum em osciladores , mas são também utilizados em amplificadores de microondas.

O dispositivo exibe característica de resistência negativa. O material semicondutor pode ser

arsenieto de gálio (GaAs) ou nitreto de gálio (GaN), este último para freqüências mais elevadas. Podem oscilar em freqüências de cerca de 5 GHz até cerca de 140 GHz. [5]

Figura 18 – Simbologia e Diodo Gunn Pagina 14

TERMISTORES– FUNDAMENTOS

O termistor apresenta característica de variação de sua resistência de acordo com a

temperatura, não se trata de um componente de junção do tipo PN,

Figura 19 – termistor

porém é composto por

Germanio, Silicio ou mistura de óxidos de cobalto, níquel ou manganês de acordo com o

coeficiente de temperatura desejado. Principal

aplicação

em

sistemas

de

proteção e sensoriamento de temperatura, na figura 19 podemos observar o termistor e figura 20 a curva característica, o termistor a, R25 = 100Ω, termistor b, R25 = 1KΩ e termistor c, R25= 5KΩ. Figura 20 – Curva característica do termistor Pagina 15

REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS

[1] MALVINO, Albert Paul. Eletrônica. Vol. I - 4.ª; Ed. Makron Books: São Paulo, 1995. [2] BOYLESTAD, R. L. Dispositivos eletrônicos e teoria de circuitos; Ed. Prentice Hall: São Paulo, 2004. [3] BERTOLI, Roberto Angelo. Eletrônica; UNICAMP, 2000. [4] BARBI, Ivo, Eletrônica de Pôtencia – 6ª edição, Ed. Do autor: Florianópolis, 2005. [5] Diodos Semicondutores II, disponível em http://www.mspc.eng.br/eletrn/semic_220.shtml#diodo_tunel o em 27 ago. 2012.

EDERSON ZANCHET Mestrando em Engenharia Elétrica e Informática Industrial - UTFPR Engenheiro de Controle e Automação - FAG Departamento de Engenharia – FAG Docente Disciplina de Eletronica Analógica [email protected] www.fag.edu/professores/ederson

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