Díodo de junção p-n. O que é importante saber

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1 íodo de junção -n O que é imortante saber O díodo de junção de silício é essencialmente uma junção -n formada num só cristal de silício or um rocesso metalúrgico No silício de tio existe uma abundância de lacunas (ortadores carregados ositivamente) enquanto que no silício de tio n são os electrões que estão em maioria Na interface de uma junção -n desenvolve-se uma região de deleção com o lado n carregado ositivamente e o lado carregado negativamente. À diferença de otencial existente dá-se o nome de barreira de otencial Aos terminais de uma junção -n em circuito aberto existe uma diferença de otencial que se designa or tensão rória da junção (V 0 ) No sentido directo circula uma corrente de difusão I (resultado do transorte de lacunas no lado e de electrões no lado n) e no sentido inverso circula uma corrente I S (resultado da geração térmica de ortadores minoritários). Numa junção em circuito aberto, I =I S e a barreira de otencial é designada or V 0. A alicação de uma tensão V em sentido inverso rovoca um alargamento da região de deleção e a barreira de otencial aumenta ara V 0 + V. A corrente de difusão diminui e a corrente resultante em sentido inverso assa a ser I S - I A alicação de uma tensão de olarização V em sentido directo rovoca um estreitamento da região de deleção e a barreira de otencial diminui ara V 0 - V. A corrente de difusão aumenta e a corrente resultante em sentido directo assa a ser I - I S O rocesso de disrução ocorre ara tensões sueriores à tensão inversa e a corrente aumenta raidamente com um corresondente equeno aumento da tensão. Pode ser devido ao efeito de Zener ou ao efeito de avalanche Os díodos rearados ara funcionar na região de disrução são designados or díodos de Zener. São emregues no rojecto de reguladores de tensão cuja função é a de facultar uma tensão C relativamente constante aesar das variações quer da tensão de alimentação quer da corrente de carga Fundamentos de Electrónica - 1

2 Resumo do caítulo Sem excitação externa ÍOO de Junção -n Polarizado or uma fonte de corrente ou tensão Circuito aberto Circuito fechado I = I S N 0 = ln AN V V 2 ni Polarizado inversamente Polarizado directamente I < I S I = I S I I = I I S Camo eléctrico forte Região de disrução Energia cinética elevada Efeito de Zener V Z < 5V I > I S Corrente em excesso: I I S Efeito de avalanche V Z > 7V Fundamentos de Electrónica - 2

3 A junção -n Num cristal de semicondutor são adicionadas num dos lados imurezas do tio dador e no outro lado imurezas do tio recetor. A esta junção formada or um rocesso metalúrgico dá-se o nome de junção -n. A junção -n em circuito aberto Corrente de difusão Considere-se uma junção -n em circuito aberto, i.e. com os seus terminais desligados. ada a diferença de concentração de ortadores maioritários entre o lado e o lado n existirá uma difusão de lacunas de ara n e de electrões de n ara. Estas duas comonentes são adicionadas constituindo na corrente de difusão I. Região de deleção evido ao rocesso de recombinação (entre um electrão e uma lacuna) cria-se uma região em redor da junção que é desrovida de ortadores móveis, i.e. aqueles que não estão agarrados or uma ligação covalente. A essa região dá-se o nome de região de deleção ou esaço-carga. As cargas em ambos os lados da região de deleção dão origem a um camo eléctrico resultando numa diferença de otencial em que o lado n tem uma tensão mais ositiva que o lado. O camo eléctrico existente oõe-se à difusão dos ortadores maioritários. Quanto maior for o otencial de contacto V 0 (ou a tensão rória da junção) menor será o número de ortadores que conseguem ultraassar a barreira e, or conseguinte, menor será a corrente de difusão I. A corrente de difusão é, ortanto, deendente da tensão V 0 ou seja I (V 0 ). Corrente de deriva I S Para além da corrente de difusão I (devida aos ortadores maioritários) existe também uma corrente de deriva resultante da geração térmica de lacunas (no lado n) e de electrões (no lado ) que se difundem até ao bordo da junção. Aí sofrem o efeito do camo eléctrico existente que os transorta ara o outro lado da junção. Sendo uma corrente de ortadores minoritários, a corrente de deriva é deendente da temeratura ou seja, I S (). Equilíbrio Uma vez que estamos em situação de circuito aberto a corrente externa é nula elo que ara existir equilíbrio é necessário que I = I S. Esta condição de equilíbrio é mantida ela tensão V 0. À temeratura ambiente, V 0 varia tiicamente entre 0.6 e 0.8 V. N 0 = ln AN V V II.1 2 ni Se utilizarmos um multímetro ara medir esta tensão obtemos uma tensão nula. Porquê? O que acontece é que os terminais do díodo constituem duas novas junções Fundamentos de Electrónica - 3

4 (entre um metal e o semicondutor) elo que se geram novos otenciais de contacto que contrabalançam o otencial V 0. Se assim não acontecesse estaríamos a retirar energia de uma junção -n isolada o que violaria o rincíio da conservação de energia. Potencial de contacto V 0 Nesta subsecção exlica-se o raciocínio que conduziu à exressão aresentada ara a tensão rória da junção. Na Fig. II.1 está reresentado um edaço de silício com uma concentração de lacunas (x) não uniforme. No onto x 1 existe uma concentração 1 e no onto x 2 uma concentração 2. Se (x) não é constante então existirá uma corrente de difusão I 0. Por outro lado, não havendo nenhuma excitação externa a corrente total I terá que ser nula elo que terá que existir uma corrente de deriva I S tal que I S = I. Igualando as resectivas densidades de corrente, d q = qµ E II.2 dx e fazendo uso da relação de Einstein ( = µ V ) resulta ara o camo eléctrico, V d E = II.3 dx Por outro lado, sabemos que o camo eléctrico é o gradiente negativo do otencial e ara a direcção x ode-se escrever, dv E = II.4 dx Assim, combinando II.3 e II.4 resulta, d dv = V II.5 Finalmente, integrando 1 desde x 1 ( 1,V 1 ) até x 2 ( 2,V 2 ) vem V 1 21 V2 V1 = V ln II.6 2 o que nos indica que a variação de otencial só deende das concentrações dos ontos 1 e 2 e não da distância x 2 x 1. A equação II.6 também ode ser escrita na forma, V / V e 1 = 21 2 II.7 o que nos indica que a variação de concentração deende exonencialmente da diferença de otencial existente. Considere-se agora o caso esecial da Fig. II.2 onde o lado ossui uma concentração uniforme de ortadores definida or N A e o lado n ossui uma concentração uniforme definida or N. Na interface da junção, ortanto, existe uma variação abruta da concentração. Consideremos ainda como 1 Recorde que P(u /u)=ln( u ) Fundamentos de Electrónica - 4

5 anteriormente o movimento de lacunas. O raciocínio ara os electrões seria arecido. Utilizando a equação II.6 odemos escrever, 0 V 21 = V0 = V ln II.8 n0 e como 0 =N A e n0 = n 2 i /N então o resultado é o obtido em II.1. Note-se a deendência de V 0 com a temeratura or via da concentração intrínseca n i. Largura da região de deleção Numa junção -n em circuito aberto (ortanto isolada) faz sentido dizer que em ambos os lados da junção existe a mesma quantidade de carga. Se assim não acontecesse não se oderia estabelecer o equilíbrio. Como na rática o grau de doagem é diferente no lado n e no lado, a largura da região de deleção não será a mesma em ambos os lados. Para manter a mesma quantidade de carga a região será mais extensa no lado menos doado. A condição de igualdade de carga ode ser exressa or, qx AN = qx AN II.9 A n onde x (n) é a distância ocuada ela região de deleção no lado (n), A é a área da secção da junção e N a concentração dos ortadores. Esta equação ode ser escrita sob a forma, xn N = A II.10 x N A largura total da região de deleção é dada ela soma das distâncias no lado e no lado n, ou seja, Wde = xn + x = 2ε s 1 1 V0 q + N A N onde ε s é a ermitividade do silício (ε s = 11.7 ε 0 = 1.04x10-12 [F/cm]). II.11 A junção -n olarizada inversamente Considere-se uma junção -n excitada or uma corrente I em sentido inverso 2. No circuito externo, esta corrente é transortada or electrões que se movimentam do material n ara o material. Isto origina que os electrões abandonem o lado n e as lacunas o lado. Este movimento origina um aumento da largura da região de deleção e, or conseguinte, um aumento da carga armazenada. este modo, a tensão rória da junção aumenta e consequentemente a corrente de difusão I diminui. Uma vez que a corrente de deriva I S é indeendente de V 0 ela ermanece constante elo que se atinge o equilíbrio quando I = I S I. Nesta situação, a barreira de otencial da junção aumentou ara V 0 + V R. Como consequência a tensão V R aarece aos terminais do díodo. 2 Alternativamente a excitação oderia ser efectuada com uma tensão inversa V R alicada aos terminais do díodo. No entanto a exlicação do funcionamento microscóico é mais fácil considerando uma fonte de corrente. Fundamentos de Electrónica - 5

6 Caacidade de deleção À medida que a tensão aos terminais da junção se altera a carga armazenada na região de deleção é alterada de forma corresondente. Identifica-se assim uma analogia entre uma junção -n e um condensador 3. A carga q J armazenada na região de deleção(que é igual no lado n e no lado ) é dada or, qj = qn = qnxn A II.12 e exressando x n em função de W de odemos escrever N AN q J = q AW de II.13 N A + N em que W de toma a forma aresentada na equação II.11 mas com V 0 substituído or V 0 + V R, isto é, 2ε s 1 1 W de = xn + x = + q + N A N 0 ( V V ) R II.14 Se exressarmos q J em função da tensão inversa V R odemos obter o gráfico ilustrado na Fig. II.3. A caacidade da junção num onto Q é dada ela inclinação da tangente à curva nesse onto, ou seja, dq C J j = II.15 dvr V R = V Q Aós alguma maniulação algébrica obtem-se, C j0 C j = V 1+ R V0 II.16 ε sq N = A N 0 1 C j A 2 N A + N V0 onde C j0 é o valor de C j obtido quando não existe nenhuma tensão inversa alicada. Alternativamente oderíamos chegar ao mesmo resultado considerando a exressão de caacidade ara um condensador de lacas aralelas, isto é, εs A C j = II.17 Wde A equação II.16 é válida ara junções onde a concentração de ortadores muda abrutamente na interface da junção. Como na rática existe uma gradação de concentração uma fórmula mais geral é, C j0 C j = II.18 m VR 1 + V 0 onde m é uma constante denominada or coeficiente de gradação cujo valor varia entre 1/3 e 1/2. 3 Recorde que dq = C dv Fundamentos de Electrónica - 6

7 Região de disrução Se na situação de olarização inversa considerada anteriormente a corrente externa I for suerior a I S então mesmo que eventualmente I se torne zero haverá um excesso de corrente dado ela diferença I I S que deverá ser suortada or qualquer mecanismo. Este mecanismo ode tomar duas formas (deendendo da estrutura do material que forma a junção -n) que se designam or efeito de Zener e efeito de avalanche. isrução or efeito de Zener Este efeito ocorre quando o camo eléctrico na região de deleção se torna tão intenso que é caaz de quebrar as ligações covalentes e gerar ares electrão-lacuna. Estes ortadores são transortados elo camo eléctrico e atravessam a junção. São estes novos ortadores que suortam a corrente inversa em excesso. Quando o efeito começa consegue-se gerar um grande número de ortadores sem que isso rovoque um aumento significativo da tensão da junção. Por este motivo, a corrente inversa é determinada elo circuito externo. isrução or efeito de avalanche Este efeito ocorre quando os ortadores minoritários que atravessam a junção or efeito do camo eléctrico ganham energia cinética suficiente ara quebrar as ligações covalentes dos átomos com os quais colidem. Os ortadores libertados desta maneira odem eles rórios adquirir energia suficiente ara libertar outros ortadores or efeito de uma nova colisão ionizadora. Este rocesso é análogo à criação de uma bola de neve e or isso se designa or efeito de avalanche. Indeendente do efeito que lhe deu origem o rocesso de disrução não é um rocesso destrutivo desde que não se ultraasse o valor de dissiação de otência estabelecida durante o fabrico do díodo. Este valor estabelece um limite ara a corrente inversa máxima admissível. A junção -n olarizada directamente A excitação externa rovocada ela corrente I em sentido directo origina que sejam fornecidos electrões ao lado n que vão neutralizar a carga existente na região de deleção fazendo com que esta seja reduzida. Se a região de deleção é reduzida então a barreira de otencial também diminui fazendo aumentar a corrente de difusão I. Atinge-se o equilíbrio quando I = I I S. A barreira de otencial é agora mais baixa que o valor V 0. Aarece então aos terminais do díodo uma diferença de otencial de V Volt em sentido directo. Uma outra forma de entender a redução da barreira de otencial é considerar a alicação de uma tensão V em sentido directo. A olaridade é de tal forma que as cargas ositivas do lado e as cargas negativas do lado n são reelidas (cargas do mesmo sinal reelem-se) obrigando que a região de deleção seja reduzida. Fundamentos de Electrónica - 7

8 evido ao decréscimo da barreira de otencial mais lacunas atravessam a junção e enetram na zona n originando que a concentração n de ortadores minoritários exceda o valor que existia em equilíbrio térmico ou seja n0. A concentração em excesso n n0 será máxima junto do bordo da junção e diminui exonencialmente à medida que nos afastamos da junção. Este decréscimo exlica-se ela recombinação com os ortadores maioritários. No estado estacionário o erfil de concentração em excesso dos ortadores minoritários ermanece constante e é este erfil que origina o aumento de I acima de I S. e facto esta distribuição rovoca a difusão de lacunas ara o lado n onde desaarecem devido à recombinação. Para manter o equilíbrio um número igual de electrões tem de ser fornecido elo circuito exterior reondo o stock de electrões no material n. Um raciocínio idêntico ode ser efectuado ara os electrões minoritários do lado. Relação entre a corrente e a tensão Considere-se o movimento de lacunas. As exressões que se seguem seriam idênticas caso tivéssemos considerado o movimento de electrões. Como vimos anteriormente, (Eq.II.7) V / V ( ) n xn = n0 e II.19 A distribuição da concentração em excesso é uma função exonencial decrescente com a distância e ode ser exressa or: ( x x ) ( ) [ ( ) ] n / L n x = n0 + n xn n0 e II.20 onde L é uma constante designada or comrimento de difusão das lacunas e reflecte o grau de decaimento da exonencial 4. ambém se ode demonstrar que L é igual à distância média ercorrida or uma lacuna injectada antes de esta se recombinar com um electrão. Quanto maior for L mais raidamente as lacunas injectadas se recombinam com os electrões maioritários. L está também relacionado com outro arâmetro τ designado or temo de vida médio do ortador em excesso. Reresenta o temo que, em média, uma lacuna leva até se recombinar com um electrão. Essa relação é, L τ = II.21 onde é a constante de difusão das lacunas. iicamente L varia entre 1 e 100 µm e τ varia entre 1 e 10 4 ns. A difusão de lacunas na região n dá origem a uma corrente cuja densidade é, 4 Note que L reresenta a distância ara a qual a concentração de lacunas caiu de 1/e em relação ao valor que tinha em x=x n. Fundamentos de Electrónica - 8

9 V / V ( x xn )/ L ( e ) e J = q n0 1 II.22 L Note-se que J é máxima no bordo da junção, isto é, em x=x n. No estado estacionário os electrões fornecidos elo circuito exterior têm de ser em número tal que mantenham a corrente constante com o valor que ela ossui em x=x n elo que, V / V ( e 1) J = 0 q n II.23 L Para os electrões injectados na região a densidade de corrente é, n V / V ( e 1) J = 0 n q n II.24 Ln A corrente total é obtida somando as densidades de corrente e multilicando ela área, V / V ( e 1) q 0 0 n qnn I = A + II.25 L Ln Substituindo n0 =n 2 i /N e n 0 = n 2 i /N A resulta, V / V ( e 1) 2 I = A q n + n i II.26 L N Ln N A Assim, a corrente em sentido directo toma a forma, V / nv I = I ( S e 1) II.27 com I S designado or corrente de saturação que é roorcional à área A e deendente da temeratura or intermédio de n i. 2 I = + n S A q ni II.28 L N Ln N A Note-se também que na equação II.26 não existe o arâmetro n. Este arâmetro foi introduzido na equação II.27 ara contabilizar efeitos não ideais variando tiicamente entre 1 e 2. Caacidade de difusão Pela descrição do funcionamento da junção -n em modo directo, verifica-se que existe uma determinada carga (roveniente dos ortadores minoritários em excesso) armazenada na região e n. Se a tensão aos terminais do díodo se alterar esta carga também se altera até que se atinja um novo estado estacionário. Este fenómeno dá origem a um outro efeito caacitivo distinto do armazenamento de carga na região de deleção. A carga das lacunas em excesso armazenadas na região n ode ser calculada ela área a sombreado debaixo da exonencial: Q = A q x 0 L II.29 [ n ( n ) n ] e utilizando as equações II.19 e II.22 odemos escrever 2 L Q = I II.30 onde I =AJ é a comonente da corrente devida às lacunas através da junção. Finalmente, utilizando a equação II.21 obtem-se, Fundamentos de Electrónica - 9

10 Q = II.31 τ I Esta relação diz-nos que a carga das lacunas em excesso é roorcional tanto ao temo de vida média τ como à comonente de corrente I. Podemos chegar a uma relação equivalente ara os electrões e, or conseguinte, a carga total devida aos ortadores ode ser calculada adicionando Q com Q n, Q = τ I + τ I = τ I II.32 n n onde τ é designado or temo médio de trânsito do díodo. Para equenas variações em redor de um onto de olarização ode-se definir uma caacidade de difusão C d dq τ C d = I dv V II.33 onde I é a corrente do díodo no onto da olarização. Caacidade da junção A caacidade da junção em modo directo oderia ser determinada substituindo V R or V na equação II.18. Verifica-se, no entanto, que a recisão desta relação na situação de olarização directa não é satisfatória elo que se utiliza a exressão, C C II.34 j 2 j0 Fundamentos de Electrónica - 10

11 O díodo enquanto elemento de circuito O que é imortante saber Um díodo olarizado com uma corrente C de valor I ossui uma resistência incremental r d = nv /I Em sentido directo o díodo ideal conduz qualquer corrente forçada or um circuito externo mantendo aos seus terminais uma diferença de tensão nula. O díodo ideal não conduz em sentido inverso A roriedade de fluxo uni-direcional de corrente é útil ara o rojecto de circuitos rectificadores A condução em sentido directo dos díodos reais mais comuns é caracterizada ela relação (quando i >> I S ) v / nv i = I S e Um díodo de silício conduz uma corrente desrezável até que a tensão em sentido directo atinja 0.5 V. eois disso a corrente aumenta raidamente e ara cada década de aumento de corrente a queda de tensão aumenta de 60 a 120mV (deendendo do valor de n) Em sentido inverso, o díodo conduz uma corrente I R da ordem de 10-9 A. Esta corrente é muito maior que I S e aumenta com o módulo da tensão inversa. A diferença entre I R e I S deve-se a efeitos de erdas O rocesso de disrução ou avalanche ocorre ara tensões sueriores à tensão inversa e a corrente aumenta raidamente com um corresondente equeno aumento da tensão Os díodos rearados ara funcionar na região de disrução são designados or díodos de Zener. São emregues no rojecto de reguladores de tensão cuja função é a de facultar uma tensão C relativamente constante aesar das variações quer da tensão de alimentação quer da corrente de carga A escolha de um tio de modelo ara o díodo deve deender da alicação em causa. Nalgumas alicações o díodo é modelado como tendo uma queda de tensão constante de valor 0.7 V Fundamentos de Electrónica - 11

12 V > 0 Modelos do díodo V < 0 Polarização directa Polarização inversa Modelo linear Pequenos sinais Alta frequência Modelo linear v = V0 + r i r d = n V I Condensadores Cj e Cd incluídos v Z = VZ 0 + r Z i Z Modelo ideal r = 0 V = 0 0 íodo funciona como interrutor: aberto ara v<0 e fechado ara v>0 ensão constante r = 0 V = íodo funciona como uma fonte de tensão C (em sentido directo) Fundamentos de Electrónica - 12

13 íodo real O díodo real ode funcionar em três regiões de funcionamento: na região directa, na região inversa ou na região de disrução. Região directa Na região directa, isto é, quando o díodo está olarizado directamente (v>0) a corrente ossui o valor dado or, v / nv i = I ( S e 1) II.35 em que I S é uma função da temeratura e da área da junção -n (cf. eq. II.28). V é a tensão térmica e n um arâmetro de modelação que normalmente vale 1 ara díodos em circuitos integrados e 2 ara díodos do tio comonentes discretos. Para I >> I S a equação anterior ode-se simlificar donde resulta, v / nv i = I S e II.36 ou alternativamente, i v = nv ln II.37a IS i v = 2.3nV log II.37b IS deendendo se escolhemos trabalhar com logaritmos neerianos ou com logaritmos de base 10. A relação exonencial entre i e v mantém-se or várias décadas. Região inversa Na região inversa, isto é, quando o díodo está olarizado inversamente (v<0) e em articular quando v > 3 V a corrente ossui o valor dado or -I S, elo que se denomina or corrente de saturação. Na rática a corrente inversa I R que circula no díodo é muito suerior a I S sendo esta diferença exlicada or vários efeitos de erdas. I S ossui valores entre e Amere enquanto que I R ossui valores da ordem dos nanoamere (10-9 A). Região de disrução Abaixo de um determinado valor V Z (v < - V Z ) o díodo entra na região de disrução. Este rocesso não é destrutivo desde que não se ultraasse o valor máximo de dissiação de otência admissível. O circuito exterior deve, or isso, limitar a corrente inversa. Nesta região, sendo a característica i(v) quase uma linha recta os díodos são utilizados como reguladores de tensão. Modelos do íodo O díodo é um elemento não linear, isto é, a corrente é uma função da tensão alicada ou seja, I d = f(v d ) e f( ) não é uma função linear. Para a análise de circuitos com díodos é necessária a substituição do díodo or um modelo linearizado que aroxima a característica exonencial da equação II.27. esta forma, aós a linearização da característica odem-se utilizar os métodos habituais de análise de circuitos, isto é a análise das malhas e dos nós. O modelo escolhido deende do grau de recisão dos resultados que se retendem obter. Fundamentos de Electrónica - 13

14 íodo ideal O díodo ideal é um elemento fictício com dois terminais, o ânodo e o cátodo. Para v<0 a corrente i=0 e o díodo funciona como um circuito aberto. Quando i>0 então a tensão aos terminais do díodo é zero (v=0) e o díodo funciona como um curtocircuito. Por outras alavras o díodo ideal funciona como um interrutor. Quando a tensão aos terminais do díodo é menor que zero (isto é quando ele está olarizado inversamente) o interrutor está aberto e ortanto a corrente é nula. Caso contrário o interrutor está fechado e ortanto a tensão aos terminais do díodo é nula tendo a corrente o valor que tiver. Modelo linear A característica exonencial do díodo real é aroximada ara a região directa or dois troços lineares tal como se indica na figura. No rimeiro troço a corrente é nula até que a tensão atinja o valor V O. eois a corrente varia linearmente com a tensão de acordo com a exressão, i = ( v VO )/ r II.38a Alternativamente odemos escrever uma exressão ara a tensão em função da corrente e nesse caso resulta, v = VO + i r II.38b donde se conclui que a intersecção da recta com o eixo das tensões se faz no onto v=v O e que a inclinação da recta é dada elo valor 1/r. Quando se faz r =0 resulta v =V O e então o modelo é designado or modelo da tensão constante. Nestes casos o díodo é substituído or uma fonte de tensão de valor V O em que normalmente, V O = 0.7 V. Quando se alica aos terminais do díodo uma tensão comosta or uma comonente contínua (olarização C) e or uma comonente alterna (sinal incremental AC) então odemos utilizar o modelo de equenos sinais desde que a variação da comonente alterna não ultraasse ±10 mv. Nestes casos a resistência incremental do díodo r d é dada or nv /I em que I é a corrente C que circula no díodo. A aroximação de equenos sinais é equivalente a assumir que a amlitude de sinal é suficientemente equena de modo que a excursão ao longo da curva i(v) está limitada a um equeno segmento linear (ou quase linear). A inclinação deste segmento é a condutância no onto de olarização (V, I ). A análise de equenos sinais ermite searar a análise da comonente C da análise do sinal. Esta última é efectuada eliminando todas as fontes C (isto é, substituindo-as elas suas imedâncias internas) e substituindo o díodo ela sua resistência incremental r d. No caso do díodo de Zener (que funciona na zona de disrução) o modelo de aroximação linear é dado ela equação, vz = VZO + iz rz II.39 em que V ZO reresenta o onto de interseção da recta com o eixo das tensões e 1/r Z reresenta a inclinação dessa recta. Fundamentos de Electrónica - 14

15 Como anteriormente, r Z é denominado or resistência incremental ou dinâmica do díodo de Zener. Finalmente, resta referir o modelo de alta frequência. Este modelo é emregue quando os sinais alicados são sinais de frequência elevada o que origina que os condensadores C j e C d (relativos aos efeitos de armazenamento de carga quer na junção quer no coro do díodo) não odem ser desrezados 5. Caacidade de difusão: Cf. Eq. II.33 com Caacidade da junção: Cf. Eq.II.18 e II.34 Polarização: V, I nv Resistência incremental ou dinâmica: r d = I τ = τ + τ n = 2 L 2 Ln + Método de análise de circuitos com díodos utilizando o modelo de aroximação linear Considere um circuito contendo díodos, resistências, fontes de tensão e fontes de sinal. Um método geral de análise ara este tio de circuitos consiste em assumir (adivinhar) o estado de cada díodo. Para o estado ligado, substitui-se o díodo or uma fonte de tensão em série com uma resistência. Para o estado desligado substitui-se o díodo or uma resistência (cujo valor ode ser infinito e nesse caso o díodo equivale a um circuito aberto). eois dos díodos terem sido substituídos elos modelos de aroximação linear o circuito resultante ode ser analisado utilizando as leis das malhas e dos nós (leis de Kirchhoff). A suosição de que um díodo estava no estado ligado ode ser verificada observando o sinal da corrente que o atravessa. Se a corrente tiver a direcção do ânodo ara o cátodo (modo directo) então o díodo estava de facto ligado e a suosição era correcta. Se, or outro lado, a corrente tiver o sentido contrário então a suosição estava errada e a análise do circuito deve recomeçar assumindo que o díodo está desligado. Analogamente devemos testar a suosição de que um dado díodo está desligado observando a tensão aos seus terminais. Se esta tensão estiver no sentido inverso ou se estiver no sentido directo mas com um valor inferior a V O então o díodo estava de facto desligado. Se, or outro lado, a tensão estiver orientada no sentido directo com um valor suerior a V O então o díodo está ligado e a suosição inicial estava incorrecta. A análise deve recomeçar assumindo que o díodo em questão está ligado. n 5 Recorde que a imedância de um condensador é j/ωc ara ω=2πf. Portanto quando a frequência aumenta a imedância diminui e o condensador deixa de funcionar como circuito aberto. Fundamentos de Electrónica - 15