Professor, hoje tem aula de quê ???

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Na seção " Professor, hoje tem aula de quê ??? " você encontrará artigos interessantes e material das aulas teóricas e práticas. 

A seção de informações é dividida por matérias e temas dirigidos aos alunos de cursos técnicos de Eletroeletrônica, Aprendizagem Industrial na área de Eletricista de Manutenção e Engenharia Elétrica.

Capítulo 01 - Notas de aulas aplicadas em Sistemas Eletroeletrônicos Analógicos.

1. EAG 001: Aula 01 - Evolução e domínio da eletricidade;
2. EAG 002: Aula 02 - Fundamentos de eletrostática;
3. EAG 003: Aula 03 - Fundamentos de Magnetismo;
4. EAG 004: Aula 04 - Fundamentos de eletromagnetismo;
5. EAG 005: Aula 05 - Tudo sobre resistores.
1. AP 05.1: 20_07_01 Código de cores de Resistores.
2. AP 05.2: 24_03_02 Identificação e decodificação código de resistores.
3. AP 05.3: 19_03_03 Associação de resistores. 
4. AP 05.4: 19_03_04 Aplicação de associação de resistores (LED).
5. AP 05.5: 19_03_05 Lei de Ohm, Kirchhoff e Joule.
6. AP 05.6: 19_03_06 Exercícios de Eletricidade básica.
6. EAG 006: Aula 06 - Tudo sobre Capacitores.
1. AP 06.1: 24_04_01 Tipos de Capacitores.
2. AP 06.2: 24_04_02 Carga e descarga de Capacitor. 
7. EAG 007: Aula 07 - Tudo sobre Indutores.
1. AP 07.1: 24_04_01 Código de cores indutores axiais.
2. AP 07.2: 24_04_02 Identificação de tipos de Indutores. 
3. AP 07.3: 23_04_03 Carga e descarga de indutor.
8. EAG 008: Aula 08 - Introdução á semicondutores - Diodos.
1. EA 08.1: 20_05_01 Diodos Retificadores e Zenner.
2. AP 08.2: 24_05_02 Diodos - Retificador meio onda com filtro. 
3. AP 08.3  24_05_03 Retificador onda completa com derivação central e filtro. 
4. AP 08.4: 24_05_04 Retificador onda completa em ponte de diodos e filtro. 
5. AP 08.5: 24_08_05 Cálculo de resistor série Zenner.
6. AP 08.6: 24_08_06 Regulador Zenner com resistor de derivação.  
7. AP 08.7: 24_08_07 Cálculo de regulador série com transistor. 
9. EAG 009: Aula 09 - Diodos Emissores de Luz. 
1. AP 09.1: 23_05_01 Aplicação de associação de resistores (LED).
2. AP 09.2: 24_04_02 Circuitos LED's: Simples, Série e Paralelo .
10. EAG 010: Aula 10 - Reguladores de Tensão Integrados.
1. AP 10.1: 24_09_01 Regulador integrado LM78L12.
2. AP 10.2: 24_09_02 Regulador integrado LM317.
3. AP 10.3: 24_05_03 Fonte de Alimentação com regulador SRG.
4. AP 10.4: 24_08_04 Fonte - Teste e energização SRG. 
11. EAG 011: Aula 11 - Transistores.
1. AP 11.1: 24_09_01 Configuração base coletor e emissor comum BC548.
2. AP 11.2: 24_09_02 Transistor configuração base comum BC548.
3. AP 11.3: 24_09_03 Transistor configuração emissor comum BC548.
4. AP 11.4: 24_09_04 Transistor configuração coletor comum BC548.
5. AP 11.5: 24_05_05 Driver á relé com transistor SRG.
6. AP 11.6: 24_10_06 Transistor em corte e saturação - Driver Relé.
7. AP 11.7: 24_11_07 Transistor como medidor de Nível SRG.
12. EAG 012: Aula 15 - Diodos de Potencia.

© Direitos de autor. 2018: Gomes; Sinésio Raimundo. Última atualização: 19/04/2022.

Aula 26 - CI de controle de fase TCA785

O circuito integrado TCA785 da Siemens é projetado para fazer o controle de Tiristores, Triacs e transistores em circuitos de alta potência. Os pulsos de disparo podem ser deslocados em ângulos de fase de 0 a 180 graus o que garante uma faixa total de controle em circuitos AC. Dentre as principais aplicações sugeridas pelo fabricante temos conversores, controles de potência AC, controles de potência trifásicos, etc. 

O circuito integrado TCA785 é fornecido em invólucro DIP de 16 pinos e seus destaques funcionais são: circuito de reconhecimento de passagem por zero e fornece uma corrente de saída de até 250 mA. A identificação dos pinos e mostrado a seguir.

O diagrama de blocos do TCA785 é mostrado na figura 2. O sinal de sincronização é obtido através de uma resistência ohmica de alto valor a partir da linha de alimentação. Um detector de passagem por zero transfere esse sinal para um registrador de sincronização. 

O registrador de sincronização controla um gerador de rampa. Neste registrador o capacitor C10 carrega-se com uma corrente constante (determinada por R9). Se a tensão da rampa V10 excede a tensão de controle V11, um sinal é processado pela lógica interna. Dependendo da tensão de controle V11 o ângulo de disparo pode ser deslocado numa faixa de 0 a 180 graus.

Para cada meio ciclo, um pulso positivo de aproximadamente 30 us de duração aparece nas saídas Q1 e Q2. A duração do pulso pode ser prolongada até 180 graus por meio do capacitor C12. Se o pino 12 for conectado à terra. teremos pulsos com duração entre o ângulo de disparo e 180 graus.

As saídas Q1\ e Q2\ fornecem pulsos invertidos em relação a Q1 e Q2.

Um sinal com o ângulo de disparo mais 180 graus, que pode ser usado para controle de lógica externa, é disponível no pino 3. Um sinal que corresponde ao link NOR entre Q1 e Q2 é disponível na saída QZ que corresponde ao pino 7.

A entrada de inibição (pino 6) pode ser usada para desabilitar as saídas Q1 e Q2 assim como as complementares.

O pino 13 pode ser usado para estender os pulsos das saídas Q1\ e Q2\ para um pulso completo cujo comprimento é a diferença entre 180 graus e o ângulo de disparo.

Os circuitos práticos que fornecemos a seguir foram desenvolvidos pela própria Siemens constando do folheto de dados do TCA785. Controle de Triac para correntes de disparo (comporta) até 50 mA.

Na figura temos um circuito de controle de fase que atua diretamente sobre a comporta de um Triac e que pode ser ajustado continuamente na faixa de 0 a 180 graus, por meio de um potenciômetro comum de 10 k.

Este circuito pode ser usado, por exemplo, para controlar a temperatura linearmente de um chuveiro elétrico, aquecedor de ambiente ou para controlar o brilho de um sistema de lâmpadas incandescentes de alta potência (dimmer).

Uma característica interessante deste projeto é que mesmo durante o semiciclo negativo da alimentação, o triac recebe um pulso de disparo positivo pelo pino 14, o que permite ao controle ter o funcionamento em onda completa mesmo sem um sistema retificador para isso que atue sobre o controle. A largura dos pulsos de disparo é de aproximadamente 100 us.

A folha de dados do circuito integrado TCA785 está disponível em: 10_06_16 TCA_785.

© Direitos de autor. 2014: Gomes; Sinésio Raimundo. Última atualização: 10/08/2014

EX 25.7 - Aplicação de Opto acoplador - Dimmer com Triac Óptico

O Triac Óptico é construído em um circuito integrado onde a parte do disparo ocorre em corrente contínua através de um led que controla um Triac que dispara através da luz. Os materiais utilizados no fabricação de SCRs e Triacs, como qualquer outro dispositivo semicondutor, são sensíveis à luz.

Sua condução é alterada pela presença de luz, é por isso que eles são normalmente encapsulados em plástico preto. No entanto, se um LED é incluída no interior do encapsulamento, é possível ligar o dispositivo de saída de alta tensão, em resposta a uma entrada de sinal elétrico muito pequena através do LED.

Este é o princípio usado na Opto-Triacs e Opto-SCRs, que estão disponíveis em circuito integrado (IC) a construção do circuito torna muito mais simples. Basta fornecer um pequeno impulso, na hora certa para poder disparar o Triac. A principal vantagem destes dispositivos opticamente ativados é a excelente isolamento entre o circuito de baixa potência e alta potência, (tipicamente vários milhares de volts). Isto proporciona isolamento seguro entre a entrada de baixa tensão e a saída de alta tensão.

O circuito para controle de potência com Timer, MOC e TRIAC está disponível em: 24_06_13 Controle de potência com MOC 3020 e TRIAC BT137. 

A folha de dados do Tiristor MOC 3020 está disponível em: 10_06_13 Tiristor MOC 3020.

© Direitos de autor. 2014: Gomes; Sinésio Raimundo. Última atualização: 10/12/2014

EX 25.6 - Aplicação de TRIAC - Tríodo para corrente alternada - Dimmer com DIAC e TRIAC

O funcionamento do circuito será explicado após a introdução do DIAC. Quando a tensão através do diac excede cerca de 30 volts a corrente flui, e um aumento na corrente é acompanhada por uma queda da tensão através do DIAC. O DIAC é utilizada para disparar um Triac pelo método de "Controle de Fase".

A rede de alimentação AC formada pelo circuito RC gera um atraso na tensão de disparo. Como essa onda atinge a ruptura sobre a tensão do Diac, ele conduz e o Capacitor descarrega no Gate do Triac, que inicia a condução. O Triac conduz então o restante do ciclo da rede, e quando a tensão de rede passa por zero, ele para de conduzir. No meio ciclo seguinte (negativo), a tensão atinge o valor de disparo do DIAC que conduz novamente, proporcionando um impulso de disparo adequado para ligar o Triac. Fazendo R um valor variável, o valor de atraso de fase da forma de onda através de C podem ser variados, permitindo que o tempo durante cada meio ciclo possa variar para disparar o Triac a ser controlado. Desta forma, a quantidade de energia fornecida à carga pode ser variada.

Observe que em circuitos de controle práticos utilizando Triacs e Diacs, grandes tensões são trocados rapidamente. Isto pode dar origem a interferências graves chamados de harmônicas, e devem ser tomadas medidas para minimizar este problema. Também como rede está presente no circuito, deve haver alguma forma de isolamento de segurança entre os componentes de baixa tensão utilizados no controle e o terminais de alimentação (vivo) dos componentes de potência (Triac) e a carga. Isto pode ser facilmente conseguido por "acoplamento óptico" com circuito de controle em baixa tensão para o controle de potência de alta tensão.

Um SCR pode ser comparado a um diodo comum controlado pela entrada "gate". Sem sinal no gate, ele não conduz. Com uma tensão adequada no gate, ele é disparado e passa a conduzir em uma unica direção como um diodo comum. O TRIAC opera de forma similar, mas a condução é bidirecional. Tanto o SCR quanto o TRIAC, uma vez disparado, a condução se mantém enquanto houver corrente circulando, independente do sinal no gate. 

O teste deve começar pela medição da resistência, que deve ser alta nos dois sentidos.  Para verificar o disparo, mantendo as pontas conectadas ao dispositivo, provocar um breve curto entre o lado de tensão positiva e o gate. Isso provoca o disparo do SCR ou TRIAC e ele passa a conduzir, o que é observado pela baixa resistência indicada no instrumento. Estando o componente em boas condições e continuando as pontas conectadas, o estado de condução deve permanecer mesmo após a remoção do curto.

O circuito para controle de baixa potência com DIAC e TRIAC está disponível em: 24_06_10 Controle de baixa potência com DIAC DB30 e TRIAC BT137. 

O circuito para controle de média potência com DIAC e TRIAC está disponível em: 24_06_10 Controle de média  potência com DIAC DB30 e TRIAC BTA16. 

O circuito para controle de alta potência com DIAC e TRIAC está disponível em:  24_06_10 Controle de alta potência com DIAC DB30 e TRIAC BTA40 600. 

© Direitos de autor. 2014: Gomes; Sinésio Raimundo. Última atualização: 10/08/2014

EX 25.5 - Aplicação de SCS - Chave controlada de Silício - Controle de motor com Triac SCS

A Chave Controlada de Silício ( SCS de Switch Silicon-Controlled) é uma semicondutor similar ao circuito de um SCR onde é adicionado outro terminal externo, ligado à base do transistor doe topo e o colector do transistor inferior, temos um dispositivo conhecido como um interruptor de silício controlado, ou SCS.

Este terminal extra permite um controle para desligar o dispositivo, quando a corrente principal através do dispositivo não tenha ainda descido abaixo do valor corrente de retenção. O Gate Ânodo é o terminal usado para desligar Chave Controlada de Silício. O Gate Cathodo é o terminal usado para ligar Chave Controlada de Silício.  Por conseguinte, o motor não pode estar em série com o ânodo.

Quando o botão "on" é atuado, a voltagem aplicada entre o Gate Catodo polariza a junção base-emissor, e o SCS irá ligar. O transistor de topo do SCS está pronto para conduzir, após ter sido fornecido com um caminho para fluir corrente a partir do seu terminal emissor (terminal anodo do SCS) através da resistência R2 para o polo positivo da fonte de alimentação. Tal como no caso do SCR, ambos os transistores ligam e mantém no modo ligado (auto polarização). Quando o transistor inferior liga, ele conduz uma corrente de carga do motor, e o motor começa a girar. 

O motor poderá ser parado através da interrupção do fornecimento de energia, como acontece com um SCR, e isto chama-se a comutação natural. No entanto, a SCS nos fornece outra forma de desligar: comutação forçada por curto-circuito no terminal anodo para o catodo. Isto é feito acionando o botão "off". O transistor superior dentro dos SCS irá perder a sua corrente de emissor, assim, travar a corrente através da base do transistor inferior. Quando o menor transistor desliga, ele quebra o circuito de base de corrente através do transistor superior e o motor para. Os SCS permanecerá na condição desligado até ao momento em que o botão "on" é acionado novamente.

A Chave Controlada de Silício, ou SCS, é essencialmente um SCR com um terminal de porta suplementar.

Tipicamente, a corrente de carga através de um servidor SCS é transportado pelos terminais Gate Anodo e Cátodo, o terminal Gate Cátodo e Ânodo são terminais de controle com baixa corrente. O SCS é ligado através da aplicação de uma tensão positiva entre o Gate cátodo e o terminal de Cátodo. Ela pode ser desligado (comutação forçada) pela aplicação de uma voltagem negativa entre o ânodo e o cátodo ou, simplesmente, por curto-circuito os dois terminais em conjunto. O terminal do ânodo deve ser mantido positivo em relação ao Cátodo, a fim de o SCS manter a condução.

O circuito para controle de potência com SCS estará disponível em: 24_06_15 Controle de potência com SCS NTE239. 

A folha de dados do Tiristor SCS NTE239 está disponível em: 10_06_15 Tiristor SCS NTE 239.

© Direitos de autor. 2014: Gomes; Sinésio Raimundo. Última atualização: 10/08/2014

EX 25.4 - Aplicação de DIAC - Diodo para Corrente Alternada - Dimmer

O Diodo para corrente alternada (DIAC) é um comutador de onda completa que dispara nos dois sentidos e ambas as polaridades. DIAC significa (diode AC switch – diodo comutador AC).

O diac é usado normalmente para ativar um Tiristor. É composto por três camadas (PNP), a sua construção assemelha-se a de um transistor bipolar, porém difere na dopagem do cristal N. O circuito equivalente de um diac é um par de díodos de quatro camadas em paralelo. O diac é colocado tipicamente em série com a porta (GATE) de um TRIAC.

Funcionamento e aplicação: Os Diacs são usados frequentemente em conjunto com TRIAC porque estes dispositivos não disparam simetricamente em consequência das ligeiras diferenças entre as duas partes do dispositivo.
Para passar do estado de bloqueio para o estado de condução, é preciso ultrapassar a tensão de ruptura (VR), rompendo assim, a junção polarizada inversamente, podendo a corrente fluir em ambos sentidos. Para voltar ao estado de bloqueio, basta remover a tensão por alguns instantes. Para interromper a condução de um diac, reduz-se a corrente para um valor abaixo do valor de manutenção, especifico do componente. Uma das aplicações do diac (D1) são nos circuitos Dimmer (regulação de intensidade luminosa).

O DIAC é um diodo de disparo (avalanche) bidireccional que pode ser comutado (ligado) dependendo da voltagem aplicada. A comutação é alcançada com tensão superior ao valor de disparo em qualquer direção. Uma vez em condução, a resistência cai rapidamente (resistência negativa, isto é, a voltagem diminui com o aumento da corrente).

A maioria dos DIACs têm uma estrutura de três camadas com a tensão de ruptura de cerca de 30 V. 

DIACs também são chamados diodos de gatilho simétricos devido à simetria da sua curva característica. Como os DIACs são dispositivos bidirecionais, os terminais são rotulados MT1 e MT2 ("Terminal Principal").

Figura 02 - Circuito de teste de DIAC

Com o Multímetro na função de Continuidade podemos verificar se o DIAC está em curto, no entanto não há certeza se está bom. Para realmente verificar um DIAC é preciso aplicar uma tensão e observar onde o DIAC conduz e desliga.

Neste circuito da figura 02 o instrumento é um multímetro comum em escala apropriada de tensões DC. A fonte de tensão deve ser ajustável (variac) partindo-se de zero volt. Ligue o diac no circuito de prova. Ligue o instrumento de prova na saída do circuito. Aumente a tensão gradualmente observando a tensão indicada.

O circuito para controle de potência com DIAC e TRIAC está disponível em: 24_06_10 Controle de potência com DIAC DB30 e TRIAC BTA16. 

A folha de dados do Tiristor DIAC DB3 está disponível em: 10_05_06 Tiristor DIAC DB3.

© Direitos de autor. 2014: Gomes; Sinésio Raimundo. Última atualização: 10/03/2014.

EX 25.2 - Aplicação de SCR - Controle de carga em corrente contínua e alternada não retentivo

1 - Chave Liga Desliga com SCR
Com o bloco ilustrado na figura, é possível ligar e desligar uma carga de corrente contínua a partir de dois interruptores ou sensores separados.

Cargas até 3 A podem ser controladas por este circuito. Quando S1 é fechado por um instante o SCR dispara, permanecendo em condução mesmo depois que S1 abra. Para desligar o circuito é preciso fechar S2 por um instante. Observe que a corrente de disparo deste circuito (através de S1) é muito baixa, dependendo apenas de R1, mas a corrente de desligamento (através de S2) é a corrente da carga.
Quando escolher os sensores para esta aplicação, leve em conta este fato. Deve ser considerada ainda a queda de tensão através do SCR, da ordem de 2 V. Assim, se a carga precisar receber 6 V, a alimentação do circuito deverá ser feita com pelo menos 2 V a mais. No circuito dado como exemplo, que opera com tensões de 6 a 150 V, o SCR deve ser dotado de dissipador de calor, e R1/R2 são selecionados pela seguinte tabela 1 (valores sugeridos).

2 - SCR com Cargas AC e CC
A inconveniência de se controlar apenas metade dos semiciclos da tensão alternada da rede de energia que ocorre com um SCR num circuito de controle comum, como o mostrado no bloco anterior, pode ser contornada com o circuito apresentado no bloco da figura.
Usamos uma ponte de diodos para obter uma tensão alternada pulsante que só tenha pulsos positivos de tensão e, com isso, tenha dois semiciclos em cada ciclo para controlar. Os diodos utilizados nesta ponte devem ser capazes de trabalhar com a corrente da carga e ter tensões de acordo com a alimentação. Os valores de componentes mostrados na figura são para a rede de 110 V. Alterações devem ser feitas proporcionalmente se a tensão do circuito for outra. O SCR deverá ser dotado de um radiador de calor. Veja que S1 pode ser um sensor de baixa corrente. Observamos ainda que se o circuito for alimentado pela rede, não existindo isolamento, precauções contra choques devem ser tomadas.
Uma outra forma de se obter um controle de onda completa, com a conexão da carga antes da ponte de diodos, é a ilustrada na figura.
O princípio de operação deste bloco é exatamente o mesmo do bloco anterior, assim como as especificações dos componentes usados. O SCR também deve ser montado em radiador de calor.

O circuito retificador controlado com SCR 2N5064 está disponível em: 24_06_09 retificador controlado com SCR 2N5064. 

A folha de dados do Tiristor 2N5064 está disponível em: 24_05_12 Tiristor SCR 2N5064.

© Direitos de autor. 2014: Gomes; Sinésio Raimundo. Última atualização: 10/08/2014

EX 25.1 - Aplicação de SCR - Controle de carga em com retificador controlado de silicio

Retificador controlado de silício (SCR) é o nome de um semicondutores de quatro camadas da família dos Tiristores. Na prática, ele se comporta como um diodo retificador controlado pela porta. Mas o controle da porta não é total. Se está diretamente polarizado, ao fechar a chave ele irá conduzir pois houve um impulso positivo no Gate em relação ao catodo, com isso o SCR passa a conduzir de forma permanente, independente da porta. Para deixar de conduzir, a corrente na junção deve cair a zero, o que ocorre com correntes alternadas. Esse tipo de controle funciona devido a uma realimentação positiva, como pode ser deduzida pelo circuito equivalente.
SCRs são componentes de baixo custo, mas o controle parcial pela porta e o trabalho com apenas um semiciclo limitam as aplicações. Podem ser usados, por exemplo, para retificar e controlar uma tensão AC que alimenta um motor de corrente contínua.

No circuito, com o interruptor SW1 e SW2 aberto, nenhuma corrente circula e a lâmpada está apagada. Quando o interruptor SW1 e SW2 está fechado, o SCR começa a conduzir do anodo para o catodo. Mesmo se o interruptor SW2 for aberto, corrente continua a fluir. A condução de corrente elétrica só pode ser parada por eliminação da tensão catodo/ânodo (comutação forçada) através da chave SW1. Outro método de interrupção de fluxo de corrente é a inversão de polaridade do cátodo / ânodo por corrente alternada (comutação natural) ou por capacitor. Se o Tiristor é usado com uma fonte AC ele só irá conduzir somente o ciclo positivo, no ciclo negativo será desligado (comutação natural). 

A resistência em série com o Gate (porta) limita a corrente de disparo (baixa) para um valor seguro. Um tiristor é funcionalmente diferente de um diodo porque mesmo quando o dispositivo está diretamente polarizado ele não irá conduzir enquanto não ocorrer um pulso no Gate. Ao invés de precisar de um sinal continuamente na porta como nos Transistores, os tiristores são ligados por um pulso.

O circuito retificador controlado com SCR 2N5064 está disponível em: 24_06_09 retificador controlado com SCR 2N5064. 

A folha de dados do Tiristor SCR BT151 está disponível em: 24_05_12 Tiristor SCR BT151.

© Direitos de autor. 2014: Gomes; Sinésio Raimundo. Última atualização: 10/08/2014

Aula 25 - Semicondutores de 04 Camadas - SCR, SCS, PUT, DIAC e TRIAC

A figura abaixo mostra o diagrama simplificado do tiristor que é composto de 4 camadas e junções pn empilhadas. Para compreender o funcionamento de um tiristor, veja o modelo de dois transistor (NPN e PNP).

Quando há um impulso positivo na base de TR2 (G) em relação ao K, Tr2 liga e a sua tensão de coletor cairá rapidamente. Isto irá fazer com que o transistor pnp TR1 seja tornar polarizado diretamente, ligando Tr1. Uma grande corrente agora fluir entre A e K.

Como o coletor de TR1 está ligado a base de TR2, a ação de comutação polariza a base de TR2 com tensão positiva. Isto assegura que TR2 (e, portanto, TR1) permaneça em condução, mesmo quando o pulso Gate seja removido. Para que os transistores sejam desligados, a tensão através de A e K tem de ser invertida, ou a corrente que flui através dos transistores deve ser reduzida para um nível muito baixo, de modo que as junções de emissor-base já não têm suficiente para manter a tensão de condução.

Retificador Controlado de Silício

Retificador controlado de silício (SCR) é o nome de um semicondutores de quatro camadas da família dos Tiristores. 

Na prática, ele se comporta como um diodo retificador controlado pela porta. Mas o controle da porta não é total. Se está diretamente polarizado, ao fechar a chave ele irá conduzir pois houve um impulso positivo no Gate em relação ao catodo, com isso o SCR passa a conduzir de forma permanente, independente da porta. Para deixar de conduzir, a corrente na junção deve cair a zero, o que ocorre com correntes alternadas. Esse tipo de controle funciona devido a uma realimentação positiva, como pode ser deduzida pelo circuito equivalente.

Chave Controlada de Silício

A Chave Controlada de Silício ( SCS de Switch Silicon-Controlled) é uma semicondutor similar ao circuito de um SCR onde é adicionado outro terminal externo, ligado à base do transistor doe topo e o colector do transistor inferior, temos um dispositivo conhecido como um interruptor de silício controlado, ou SCS.

Este terminal extra permite um controle para desligar o dispositivo, quando a corrente principal através do dispositivo não tenha ainda descido abaixo do valor corrente de retenção. O Gate Ânodo é o terminal usado para desligar Chave Controlada de Silício. O Gate Cathodo é o terminal usado para ligar Chave Controlada de Silício.  Por conseguinte, o motor não pode estar em série com o ânodo.

Transistor Uni-junção Programável

O PUT (Transistor de Uni-junção Programável) é um dispositivo de quatro camadas, semelhante ao SCR. 

A diferença é que no PUT, o terminal de gatilho situa-se na região N, próxima ao anodo.

Apesar de sua semelhança física com o SCR, o PUT é chamado transistor de unijunção, por ser utilizado em circuitos, onde poderiam ser utilizados UJT’s convencionais. As características elétricas do PUT e do UJT são semelhantes, mas a tensão de disparo do PUT é programável. Além disso, o PUT é mais rápido e mais sensível do que o UJT. O PUT é chamado de programável, pois, enquanto no UJT o parâmetro η (divisor resistivo) é uma característica construtiva, no PUT ele é fixado por resistores externos.

Seu funcionamento é igual ao do UJT, porém se difere do mesmo em algumas características, podendo ser utilizado em osciladores de baixa frequência, disparadores, estabilizadores, geradores de sinais, dentes de serra e em sistemas temporizados. Sua estrutura interna e constituída de Anodo, Catodo e Gate.

Diodo para Corrente Alternada

DIAC (Diodo para Corrente Alternada) é uma chave bidirecional de dois terminais que conduz em ambas as direções quando a tensão aplicada excede sua tensão de interrupção.

O DIAC é usado normalmente para ativar um Tiristor. É composto por quatro camadas (NPNP), montadas em antiparalelo, a sua construção assemelha-se a de um transistor bipolar, porém difere na dopagem do cristal N. O circuito equivalente de um diac é um par de díodos de quatro camadas em antiparalelo. O diac é colocado tipicamente em série com a porta (GATE) de um TRIAC.

O DIAC possui dois terminais denominados A1 ou MT1 e A2 ou MT2. MT significa terminais principais. Como pode conduzir em ambas as direções, não há terminal anódico e cátodo.

Triodo para corrente alternada 

Um TRIAC é um dispositivo de três terminais usado para controlar a energia para cargas CA. É comumente usado em aplicações como dimmers de luz, controle de velocidade do motor e circuitos de controle de energia CA. 

O TRIAC é um dispositivo bidirecional, o que significa que pode conduzir corrente em qualquer direção quando acionado. O princípio de funcionamento de um TRIAC é baseado na combinação de dois tiristores conectados em paralelo em direções opostas. Os tiristores são interruptores de estado sólido que permitem o fluxo de corrente apenas em uma direção até serem acionados. O TRIAC é capaz de controlar o fluxo de corrente em ambas as direções. Ele pode ser acionado para conduzir quando um pequeno pulso de corrente é aplicado ao terminal do portão. Quando uma corrente de porta é aplicada ao TRIAC, ela aciona o dispositivo e permite que a corrente flua através dele. 

O TRIAC permanece conduzindo mesmo depois que a corrente da porta é removida, até que a corrente através dele caia abaixo de um determinado valor de corrente de retenção ou a tensão através dele inverta a direção. Nesse ponto, o TRIAC desliga e torna-se não condutor até ser acionado novamente.

Resumo sobre tiristores elaborado por Edgar Zuim está disponível em: Tiristores - Dispositivos especiais – DIAC, SCS E PUT - Prof. Edgar Zuim.

© Direitos de autor. 2014: Gomes; Sinésio Raimundo. Última atualização: 10/02/2014.

EX 24.1 - Aplicação de Diodos: Schottky, Rápido e Ultra Rápido

Os diodos retificadores Schottky, de recuperação rápida e ultra rápida são necessários nas aplicações em que correntes de frequências elevadas devam ser retificadas, como ocorre nas fontes chaveadas.

Devido às suas limitações, principalmente com relação à tensão de bloqueio, o diodo Schottky não pode ser utilizado em qualquer aplicação da Eletrônica de Potência. Por exemplo, em uma fonte chaveada de duplo estágio formada por um retificador boost PFC seguido por um conversor flyback, seria possível utilizar um diodo Schottky no secundário do conversor flyback, mas não seria possível utilizá-lo no estágio PFC devido à alta tensão de bloqueio (> 400 V).

© Direitos de autor. 2014: Gomes; Sinésio Raimundo. Última atualização: 10/02/2014.

Aula 24 - Diodos: Schottky, de Recuperação Rápida e de Recuperação Ultra Rápida

Diodo Schottky

O diodo Schottky é um diodo baseado na barreira formada pelo contato entre o metal e o semicondutor, conhecido como Diodo da Barreira Schottky, que tem redução de tensão direta (0,4-0,5V) e curto tempo de recuperação reversa (10-40 nano segundos), e o A corrente de fuga reversa é grande, a tensão suportável é baixa, geralmente inferior a 150 V, e é usada principalmente em aplicações de baixa tensão. 

Os Diodo Schottky são construídos através da junção um metal e uma região semicondutora com densidade de dopante relativamente baixa, o efeito dominante deixa de ser o resistivo, passando a haver também um efeito retificador. 

O diodo Schottky é formado colocando-se um filme metálico em contato direto com um semicondutor. O metal é usualmente depositado sobre um material tipo N, por causa da maior mobilidade dos portadores neste tipo de material. A parte metálica será o anodo e o semicondutor, o catodo.

O seu chaveamento é muito mais rápido do que o dos diodos bipolares, uma vez que não existe carga espacial armazenada no material tipo N, sendo necessário apenas refazer a barreira de potencial (tipicamente de 0,3V).

A região N tem uma dopagem relativamente alta, a fim de reduzir as perda de condução, com isso, a máxima tensão suportável por estes diodos é de cerca de 100V.

A aplicação deste tipo de diodos ocorre principalmente em fontes de baixa tensão, nas quais as quedas sobre os retificadores são significativas. Os Diodo Schottky apresentam um tempo de recuperação reversa muito pequeno e com uma tensão de polarização direta VD de aproximadamente 0,25V. Opera em uma faixa de tensão de até 100V e de corrente de até 300A. São ideais para fontes CC de alta corrente e baixa tensão, computadores digitais ( alta velocidade ), etc.

A folha de dados do Diodo Schottky 1N5820 está disponível em: 24_05_12 Diodo Schottky 1N5820.

Diodo de Recuperação Rápida

A estrutura interna dos diodos de recuperação rápida é diferente dos diodos comuns. Ele adiciona a área de base I entre os materiais de silício do tipo P e do tipo N para formar bolachas de silício do PIN. Como a área da base é muito fina, a carga de recuperação reversa é muito pequena, o que não apenas reduz muito o valor trr, mas também reduz a queda de tensão direta transitória, de modo que o tubo possa suportar alta tensão reversa de trabalho. O tempo de recuperação reversa de diodos de recuperação rápida é geralmente de várias centenas de nanosegundos, a queda de tensão direta é de cerca de 0,6 V, a corrente direta é de vários amperes a vários milhares de amperes e a tensão de pico reversa pode atingir várias centenas a vários milhares de volts.

O diodo de recuperação rápida se refere a um diodo com um curto tempo de recuperação reversa (abaixo de 5us). Medidas de dopagem de ouro são frequentemente usadas no processo. A estrutura adota uma estrutura de junção PN, e alguns adota uma estrutura PIN aprimorada. A queda de tensão direta é maior do que a dos diodos comuns (1-2V), e a tensão suportável reversa está principalmente abaixo de 1200V. 

Os Diodo de Recuperação Rápida tem um tempo de recuperação baixo ( >5µs ). São utilizados em conversores CC/CC e CC/CA, onde a velocidade de recuperação é importante. Estes diodos operam em uma faixa desde 1A até centenas de ampères e de 50V até 3000V.

No entanto estes diodos de recuperação abrupta, além da subida rápida da resistência no sentido inverso, ela não se estabiliza de imediato ocorrendo uma oscilação amortecida que dura um certo intervalo de tempo. Essas características exigem cuidados especiais com o circuito que está sendo alimentado, pois ele pode ser sensível ao fenômeno, ocorrendo instabilidades e até mesmo falhas de funcionamento, podem ser necessários circuitos snubbers.

Em muitos retificadores, em particular os bidirecionais, ou circuito de chaveamento rápido, coloca-se um diodo rápido em paralelo com a carga.
Esse diodo, denominado diodo de retorno, de circulação ou de comutação, evita que a tensão média na carga fique negativa durante o semi ciclo negativo da tensão CA na entrada, mantendo a corrente do retificador na carga.
Esse diodo tem, portanto, duas funções básicas: Evitar a tensão média negativa na carga e manter a corrente em circulação na carga, mesmo com os tiristores do conversor bloqueados.
A folha de dados do Diodo Rápido 1N4933 está disponível em: 24_05_11 Diodo Rápido 1N4933.

Diodo de Recuperação Ultra Rápida

Em termos de desempenho, pode ser dividido em dois níveis: recuperação rápida e recuperação super rápida. O tempo de recuperação reversa do primeiro é de centenas de nano segundos ou mais, e o último é de menos de 100 nano segundos. O diodo de recuperação ultrarrápida (abreviação de fred) é um diodo semicondutor com boas características de chaveamento e tempo de recuperação reversa ultracurto. É comumente usado para corrente contínua, absorção, fixação, isolamento, saída e saída para dispositivos de comutação de dispositivos inversores de alta frequência.

A carga de recuperação reversa do diodo de recuperação ultrarrápida é ainda mais reduzida, tornando seu tempo de recuperação reverso tão baixo quanto dezenas de nano segundos. A maioria dos diodos de recuperação rápida e recuperação ultrarrápida abaixo de 20A estão no pacote TO-220. Do ponto de vista da estrutura interna, pode ser dividido em dois tipos: simples e duplo (também denominado tubo duplo). O par de tubos contém dois diodos de recuperação rápida. De acordo com os diferentes métodos de conexão dos dois diodos, existem cátodo para tubo comum e ânodo para tubo comum. 

Os diodos retificadores Schottky, de recuperação rápida e ultra rápida são necessários nas aplicações em que correntes de frequências elevadas devam ser retificadas, como ocorre nas fontes chaveadas.

Devido às suas limitações, principalmente com relação à tensão de bloqueio, o diodo Schottky não pode ser utilizado em qualquer aplicação da Eletrônica de Potência. Por exemplo, em uma fonte chaveada de duplo estágio formada por um retificador boost PFC seguido por um conversor flyback, seria possível utilizar um diodo Schottky no secundário do conversor flyback, mas não seria

possível utilizá-lo no estágio PFC devido à alta tensão de bloqueio (> 400 V).

A folha de dados do Diodo Ultra Rápido MUR2020R está disponível em: 24_06_01 Diodo de Recuperação Ultra Rápido MUR2020R.

© Direitos de autor. 2014: Gomes; Sinésio Raimundo. Última atualização: 03/02/2014

EX 23.1 - Diodo Rápido - Proteção de transistor em driver de relé

O diodo retificador 1N4148 é um diodo planar ultra-rápido de velocidade de comutação máx de 4ns, amplamente utilizado em aplicações eletrônicas para tarefas como retificação e proteção de circuitos.

• A tensão reversa é de 100V.
• Possui encapsulamento DO-35. 
• Pode suportar uma corrente máxima de 200mA.

O diodo 1N4148 é frequentemente usado em circuitos de comutação, como em aplicações de chaveamento de sinais de baixa tensão e corrente, bem como em aplicações de detecção de sinal. 

Proteção de componentes com Diodo Rápido em circuito com relé

O relé é composto por uma bobina, que quando acionada, cria o campo magnético que é usado para acionar a chave eletromecânica do relé. Portanto, quando o transistor estiver em seu estado LIGADO, a corrente irá acionar o relé, no entanto, quando o transistor é desligado, uma grande tensão contra eletromotriz será gerada pela bobina, isso pode ser o suficiente para danificar o transistor do circuito.

O nível de tensão contra eletromotriz (EMF) gerado será igual a => L di/dt – em outras palavras, quanto maior a taxa de variação, maior será a tensão gerada. Mesmo para valores baixos de alimentação, a EMFs geradas podem subir para várias centenas de volts se a comutação for rápida o suficiente. Isso é mais do que suficiente para destruir um dispositivo semicondutor.

Para suprimir esta EMF, um diodo é normalmente colocado em paralelo com a bobina. Como a EMF estará na polaridade oposta à tensão normal na bobina, o diodo que é polarizado inversamente na operação normal entrará em condução direta e toda a corrente causada pela EMF, se dissipará, suprimindo assim o EMF. Utilizando o circuito de proteção com diodo  rápido para o driver do relé, ele estará sujeito apenas a um máximo da tensão de alimentação mais a tensão de condução direta do diodo, cujo silício é de 0,6 ou 0,7 volts. Idealmente, o diodo de fixação deve estar o mais próximo possível da bobina do relé. 

Logo a função do diodo em anti paralelo á bobina é absorver a tensão de auto indutância da bobina do relé quando o transistor é desconectado.

O diagrama utilizado em aula estará disponível em: 24_05_02 Driver á relé com transistor SRG.

© Direitos de autor. 2018: Gomes, Sinésio R. Última atualização: 30/05/2024

Aula 23 - Diodos especiais

1 - Diodo de contato pontual (Cat Whisker Diode)

Diodos de contato pontual (Cat Whisker Diode) são usados ​​para detectar sinais de alta frequência. Eles são produzidos criando uma junção PN entre um fio de ouro ou tungstênio e um material de germânio tipo n. O fio dourado permite a passagem de alta corrente pela junção. As características diretas deste diodo são semelhantes às de um diodo normal; entretanto, na polarização reversa, o diodo atua como um isolante. Isso faz com que o diodo opere como um capacitor em condições de polarização reversa e bloqueie a CC enquanto passa por um sinal CA de alta frequência. O corpo do diodo está envolto em um invólucro de vidro.

Este diodo é usado como um detector AM dentro de um receptor de rádio e um detector de vídeo dentro de um receptor de TV.

Construção: O diodo de contato pontual é construído com um contato de substrato de um semicondutor tipo N, bem como fio de bronze fosforoso (bigode de gato). Neste tipo de construção de diodo, o semicondutor usado é Ge ou Si, embora Ge seja amplamente usado porque tem alta mobilidade de portadora.

O comprimento do substrato semicondutor é de aproximadamente 1,25 mm^2 e sua largura é de 0,5 milímetros de espessura. Aqui, uma parte do substrato do semicondutor é conectada com a base de metal por soldagem com o método de aquecimento RF. A região transversal do "bigode de gato" é conectada a um semicondutor tipo N, no entanto, a fase do substrato que é conectada ao bigode de gato deve ser revertida para essa fase de contato de metal. Aqui, os terminais de ânodo e cátodo são simplesmente conectados por meio de contatos metálicos.

Desenvolvido pelos primeiros pesquisadores de rádio Jagadish Chandra Bose, G. W. Pickard e outros, este dispositivo foi usado como detector nos primeiros rádios de cristal, desde 1906 até a Segunda Guerra Mundial. Foi o primeiro tipo de diodo semicondutor e o primeiro dispositivo eletrônico semicondutor.

A folha de dados do Point Contact Germanium Diode 1N34A está disponível em: Point Contact Germanium Diode 1N34A.

2 - Diodos PIN

O diodo PIN é usado como chave ou atenuador em frequências de RF e micro-ondas. Ele é formado por um sanduíche de uma camada semicondutora intrínseca de alta resistividade entre as camadas tipo P e tipo N de um diodo convencional; daí o nome PIN, que reflete a estrutura do diodo.

O diodo sem polarização ou com polarização reversa não tem carga armazenada na camada intrínseca. Essa é a condição de desligamento nas aplicações de comutação. A inserção da camada intrínseca aumenta a largura efetiva da camada de depleção do diodo, resultando em uma capacitância muito baixa e em tensões de ruptura mais altas.

A condição de polarização direta resulta na injeção de lacunas e elétrons na camada intrínseca. Esses portadores levam algum tempo para se recombinarem uns com os outros. Esse tempo é chamado de vida útil do portador, t. Há uma carga média armazenada que reduz a resistência efetiva da camada intrínseca a uma resistência mínima, RS. Na condição de polarização direta, o diodo é usado como um atenuador de RF.

Construção: O nome é deve-se à existência de uma camada I (“intrínseca” – silício sem dopagem) entre as camadas P e N. Quando diretamente polarizado, buracos e elétrons são injetados na camada intrínseca I e as cargas não se anulam de imediato, ficam ativas por um determinado período. O efeito resulta numa carga média na camada que possibilita a condução. Na polarização nula ou inversa, não há carga armazenada e o diodo comporta-se como um condensador (capacitor) em paralelo com a resistência própria do conjunto.

O diodo PIN encontrou suas primeiras aplicações em 1952 como um retificador de baixa frequência e alta potência. Também foi usado em várias aplicações de micro-ondas, embora tenha demorado até cerca de 1960 antes que seu uso se tornasse mais popular nessa aplicação.

A folha de dados do Silicon PIN Diode 1N5719 está disponível em: Silicon PIN Diode 1N5719.

3 - Diodo de Avalanche

Diodos de Avalanche são aqueles que funcionam em modo de ruptura de avalanche sem se danificarem. Em geral, eles não permitem corrente, mas quando a voltagem cruza a voltagem de ruptura, eles começam a conduzir corrente. Um diodo que usa o método de avalanche para fornecer desempenho adicional em comparação com outros diodos é chamado de fotodiodo de avalanche.

Os fotodiodos de avalanche transformam um sinal óptico em um sinal elétrico e podem operar em altas tensões de polarização reversa.

A estrutura de um fotodiodo PIN e um fotodiodo de avalanche é semelhante e consiste em duas regiões fortemente dopadas e duas regiões levemente dopadas, as regiões fortemente dopadas são P + e N +, enquanto as regiões levemente dopadas são I e P.

O fotodiodo de avalanche foi projetado pelo engenheiro japonês" Jun-ichi Nishizawa" em 1952. O fotodiodo de avalanche é um detector semicondutor muito sensível que usa o efeito fotoelétrico para converter luz em eletricidade.

Em sistemas de comunicação de fibra óptica, um único componente, como um fotodiodo de avalanche, é usado para converter a luz em um sinal elétrico. Durante o processo de avalanche, portadores de carga são gerados por colisões. Os fótons semelhantes a partículas de luz criam muitos elétrons, que por sua vez criam uma corrente elétrica.

A folha de dados do Avalanche Diode R2KN está disponível em: Avalanche Diode R2KN.

4 - Diodo de barreira Schottky

O Diodo Schottky também é conhecido como diodo portador quente ou diodo de barreira quente. O diodo Schottky é formado pela junção de um semicondutor com um metal. As vantagens de um diodo Schottky sobre um diodo normal são: ele tem uma queda de tensão direta muito baixa e velocidade de comutação muito rápida, logo é um semicondutor que fornece comutação muito rápida entre estados de condução direta e reversa.

Construção: O diodo Schottky é formado colocando-se um filme metálico em contato direto com um semicondutor. O metal, que pode ser platina, tungstênio, cromo, entre outros, é usualmente depositado sobre um semicondutor do tipo N, devido a maior mobilidade dos elétrons em relação às lacunas. Nesse sentido, a camada metálica representa o ânodo e a camada semicondutora o cátodo.

A combinação da camada de metal com o semicondutor do tipo N também é conhecida como junção M-S (Metal-Semicondutor), e o ponto onde esses dois materiais se encontram é chamado de Barreira Schottky – batizada em homenagem ao físico alemão Walter H. Schottky.

A folha de dados do Diodo Schottky 1N5820 está disponível em: 24_05_12 Diodo Schottky 1N5820.

5 - Diodo Shockley

Diodo Shockley é um diodo de camada PNPN. Sua construção é quase a mesma de um tiristor sem o terminal de gate. Diodo Shockley tem duas junções PN. Além disso, pode ter várias junções PN. Até que a tensão aplicada cruze a tensão disparada, ela não permite o fluxo de corrente. Uma vez que a tensão aplicada cruze a tensão disparada, sua resistência diminui para baixo e a corrente inicia o fluxo. 

Este dispositivo foi desenvolvido pelo físico estadounidense William Bradford Shockley (1910-1989), depois de abandonar os Laboratórios Bell e fundar Shockley Semiconductor. Foram fabricados por Clevite-Shockley. Shockley foi o descobridor do transístor pelo que obteve o Prêmio Nobel de Física em 1956.

6 - Diodo Gunn

Os diodos Gunn são projetados apenas com material semicondutor tipo n. Dois materiais do tipo n são unidos para formar uma região de depleção entre eles. A região de depleção de materiais do tipo n é muito pequena. Quando uma tensão direta é aplicada, a corrente aumenta e atinge um nível de pico. Então, à medida que a tensão direta aumenta ainda mais, a corrente começa a diminuir exponencialmente, conforme mostrado no gráfico abaixo, isso é chamado de resistência diferencial negativa (Efeito Gunn). 

Os diodos Gunn também são chamados de dispositivos de elétrons transferidos. No estado de condução, estes produzem sinais de RF de micro-ondas. Os diodos Gunn são usados ​​como osciladores em amplificadores de microondas.

Construção: O diodo Gunn tem uma característica bastante particular: é construído apenas com semicondutor tipo N, ao contrário do par PN. São construídos com três camadas. A camada central tem um nível de dopagem menor. 

O dispositivo exibe característica de resistência negativa. O material semicondutor pode ser arsenieto de gálio (GaAs) ou nitreto de gálio (GaN), este último para frequências mais elevadas.

O efeito Gunn foi descoberto no início da década de 1960, o cientista da IBM, J.B. Gunn, em certos semicondutores como o Arsenieto de Gálio.

A folha de dados do Diodo GUNN MG1001 está disponível em: 24_10_06 GUNN Diode MG1001_1060.

7 - Diodo Laser

Os diodos laser são uma espécie de diodo emissor de luz. A sigla 'laser' significa Amplificação de Luz por Emissão Estimulada de Radiação. A junção PN de um diodo laser possui extremidades polidas. Quando polarizada diretamente, a junção emite fótons e então os fótons emitidos são refletidos para frente e para trás entre as extremidades polidas do diodo. Como resultado, mais pares elétron-buraco são gerados. Sua recombinação produz mais fótons em fase com o fóton anterior. Isto leva à geração de um feixe de laser a partir da região semicondutora do diodo, monocromático e monofásico. O feixe de laser emitido pode estar na região visível ou infravermelha. Esses diodos também são conhecidos como injeção, semicondutores e lasers de diodo. Os diodos laser são usados ​​em comunicação por fibra óptica, impressoras a laser, leitores de disco óptico, sistemas de detecção de intrusão, aplicações de controle remoto e leitores de código de barras.

Construção: Um diodo laser é um dispositivo semicondutor feito de dois materiais diferentes. Um material P, o outro material N, intercalados. A polarização elétrica direta através da junção PN faz com que as respectivas lacunas e elétrons de lados opostos da junção se combinem, emitindo um fóton no processo de cada combinação. As superfícies da área da junção (cavidade) têm um acabamento espelhado. A polarização elétrica para a junção precisa ser uma fonte de corrente fixa estável, de baixo ruído e sem transientes.

O primeiro diodo laser foi demonstrado em 1962 por dois grupos de norte-americanos liderados por Robert N. Hall da General Electric e por Marshall Nathan no TJ Watson da IBM.

8 - Diodo Varactor (Varicap)

Os diodos Varactor funcionam como um capacitor variável, por isso esses diodos também são chamados de diodos varicap. Eles são conectados por meio de polarização reversa em um circuito de tensão constante. Sua especialidade é que sua camada de depleção pode ser aumentada ou diminuída variando a tensão reversa aplicada. A mudança na camada de depleção altera a capacitância do diodo. A capacitância de um diodo varactor pode variar para valores muito altos. Esses diodos são usados ​​em osciladores controlados por tensão, capacitores controlados por tensão, multiplicadores de frequência, amplificadores paramétricos, loops de bloqueio de fase e transmissores FM.

Construção: O Diodo Varactor é formado por semicondutores do tipo P e do tipo N e polarização reversa é aplicada a ele. Os portadores majoritários em um semicondutor do tipo N são elétrons e os portadores majoritários em um semicondutor do tipo P são buracos. Na junção, os elétrons e buracos se recombinam. Devido a isso, íons imóveis se acumulam na junção. E nenhuma corrente pode fluir mais devido aos portadores majoritários.

Assim, a região de depleção é formada. A região de depleção é chamada assim porque é depletada de portadores de carga, ou seja, a maioria dos portadores está ausente na região de depleção. Isso funciona como uma camada dielétrica e semicondutores do tipo P e N funcionam como placas de um capacitor.

A folha de dados do Diodo Varicap BB405B está disponível em: 24_10_08 Varicap Diode BB405B.

9 -Diodo Túnel

Os diodos túnel são diodos semicondutores fortemente dopados – 1000 vezes mais do que um diodo de sinal grande. Esses diodos usam um fenômeno quântico chamado tunelamento ressonante. Esses diodos exibem uma estranha resistência negativa em suas características diretas. Quando polarizada diretamente, a corrente aumenta com a tensão e atinge um pico. Isso é chamado de corrente de pico, e a tensão neste ponto é chamada de tensão de pico. Então, com o aumento da tensão, a corrente diminui e cai para um ponto baixo denominado corrente de vale. A tensão neste ponto é chamada de tensão de vale. Ao aumentar a tensão aplicada além da tensão de vale, a corrente aumenta exponencialmente sem qualquer queda adicional. 

Esses diodos têm um tempo de comutação muito rápido da ordem de nano segundos. Sua resposta transitória é limitada apenas pela capacitância da junção e pela capacitância do fio parasita. Os diodos túnel são usados ​​como interruptores de alta velocidade em osciladores e amplificadores de micro-ondas. É possível sintonizar esses diodos tanto eletricamente quanto mecanicamente.

Construção: Díodos Túnel são diodos de junção PN com elevadas concentrações de impurezas (dopagem) em ambas as camadas. Nesta situação, a região de depleção é muito estreita, na faixa de "algumas dezenas de átomos" de espessura. A proximidade das partes ativas das camadas permite o efeito túnel. O resultado é o comportamento de resistência negativa, isto é, a corrente diminui com o aumento da tensão, em uma parte da curva de polarização direta.

A característica de resistência negativa permite a construção de osciladores simples como o circuito da figura acima. A elevada dopagem faz com que a maior parte dos portadores sejam lacunas e elétrons que têm ação bastante rápida. Assim, pode operar em frequências elevadas.

Os diodos túnel são pouco usados atualmente. As principais desvantagens são a baixa potência e o custo, fatores com vantagem em outras tecnologias.

10 - Diodo de corrente constante

Os diodos de corrente constante também são conhecidos como diodos limitadores de corrente e diodos reguladores de corrente. Estes são usados ​​como reguladores de corrente atuais. Eles têm uma construção semelhante a um JFET, mas são um dispositivo de dois terminais. Um diodo de corrente constante possui características diretas, nas quais, inicialmente, a corrente aumenta exponencialmente como um diodo normal. Então, além de um ponto de regulação de corrente, a corrente fica saturada. O diodo atinge a saturação da corrente deixando cair mais tensão nele. Diodos de corrente constante são usados ​​no carregamento de baterias, circuitos de fonte de alimentação e circuitos de diodo laser.

A folha de dados do Diode 1N5283 está disponível em: Constant current diode Diode 1N5283.

11 - Diodo de Recuperação Escalonada

Os diodos de recuperação escalonada ou diodos instantâneos são projetados para operação em alta frequência. Eles também são chamados de diodos snap-off e diodos de armazenamento de carga. Esses diodos são usados ​​​​em multiplicadores de ordem superior e circuitos modeladores de pulso. Quando um sinal senoidal é aplicado a eles, eles armazenam carga no pulso positivo e utilizam essa carga no pulso negativo. O tempo de subida do pulso de corrente permanece igual ao tempo de snap. É por isso que são chamados de diodos de recuperação escalonada. A frequência de corte desses diodos varia entre 200 e 300 GHz. Quanto maior for a frequência do sinal, melhor será a sua eficiência.

12 - Diodo de Supressão de tensão transitória

Os diodos de Supressão de tensão transitória são semelhantes aos diodos Zener. Eles são usados ​​para fixar tensões transitórias e são projetados para oferecer baixa impedância em resposta a uma tensão transitória, entrando imediatamente na região de ruptura da avalanche. O tempo de resposta do diodo é em pico segundos. Esses diodos são projetados para ter uma tensão de fixação mínima. Os diodos de supressão de tensão são usados ​​em diversas aplicações, envolvendo principalmente processamento de sinais ou comunicação de dados.

13 - Diodo Zener

O Zener é um diodo de silício fortemente dopado que foi construído para operar em zonas de ruptura, em homenagem ao seu inventor, Dr. Clarence Melvin Zener . É usado como regulador de tensão. Sendo um elemento tão preciso, sua principal aplicação é regular a tensão (alcançar um valor de tensão muito exato) que atinge um determinado componente, como um resistor de carga. Além disso, se a tensão da fonte for inferior à do diodo, ele não poderá realizar sua regulação característica. A corrente que passa pelo zener nessas condições é chamada de corrente reversa (Iz).

Quando o diodo é polarizado reversamente, uma pequena corrente flui através dele, chamada corrente de saturação IS, esta corrente permanece relativamente constante enquanto aumentamos a tensão reversa até que seu valor atinja VZ, chamada tensão Zener (que não é a tensão de ruptura). , para o qual o diodo entra na região de colapso. A corrente começa a aumentar rapidamente devido ao efeito avalanche. Nesta região, pequenas mudanças na tensão produzem grandes mudanças na corrente. O diodo zener mantém a tensão praticamente constante entre suas extremidades para uma ampla faixa de corrente reversa. É chamada de zona de ruptura acima de Vz. Antes de chegar a Vz, o zener NÃO conduz, enfim é um regulador de tensão.

© Direitos de autor. 2004: Gomes; Sinésio Raimundo. Última atualização: 15/04/2024