Exatas

Engenharia - Engenharia Elétrica - 1 de outubro de 2022

Diodos: O Ideal Versus O Prático

Entendemos nos últimos artigos que a junção p-n (“positivo” – “negativo”), permitirá quando em polarização direta, um fluxo de carga, e quando reversa, um nível muito reduzido de corrente.

As duas condições são analisadas na imagem a seguir, na parte (a) o que corresponde ao sentido da seta no símbolo do diodo e um vetor significativamente menor no sentido oposto, na imagem (b) a representação da saturação reversa e o sentido da corrente.

Chave Aberta ou Chave Fechada

Para melhorar ainda mais o entendimento do comportamento de um diodo semicondutor, ilustramos ele como uma chave mecânica. A imagem acima (a), o diodo atua como uma chave fechada, gerando o fluxo de carga no sentido indicado positivo-negativo (p-n).

A imagem (b) representada por uma chave aberta, ilustra o nível da corrente de tão pequena que é, na maioria dos casos se aproxima de 0 A.

Apesar de comportar-se de maneira semelhante a uma chave mecânica, de fato, é diferente de uma, porque o chaveamento fechado permitirá somente que a corrente flua em um sentido.

Teoricamente, se o diodo semicondutor deve se comportar como uma chave fechada na região de polarização direta, então a resistência deve ser de 0 Ω.

Portanto, na região de polarização reversa, sua resistência deve ser de ∞Ω, equivalente ao circuito aberto, devido ao fato de ser aproximadamente 0 A.

Como vemos no gráfico acima, os diodos na prática podem parecer uma representação insatisfatória da chave ideal.

Contudo, o diodo comercial sobe a um nível e 0,7 V em vez de 0 V. Quando uma chave é fechada, admite-se que a resistência entre os contatos seja igual a 0 Ω.

Na hipótese ideal, o eixo vertical do gráfico, a corrente do diodo é de 5 mA e a tensão é de 0 V. A aplicação da lei de Ohm resulta em:

R_F=\frac{V_D}{I_D}=\frac{0\textup{ V}}{5\textup{ mA}} = 0\textup{ }\Omega

Equivalente ao curto-circuito, pois ainda há corrente percorrendo o circuito. Na verdade em qualquer nível de corrente (linha vertical ou eixo y), a tensão através do diodo ideal é de 0 V e a resistência, 0 Ω.

Para a seção horizontal (eixo x), se aplicarmos novamente a lei de Ohm, encontramos

R_R=\frac{V_D}{I_D}=\frac{20\textup{ V}}{0\textup{ mA}} \cong 0\textup{ }\Omega

Em virtude da corrente ser equivale a 0 mA em qualquer ponto da linha horizontal, considera-se que a resistência seja infinita (chave aberta) em qualquer ponto do eixo.

Por conta da forma e localização da curva do dispositivo comercial na região de polarização direta, haverá uma resistência associada ao diodo maior que 0 Ω.

Por outro lado, se essa resistência for suficientemente pequena em comparação com outros resistores da rede em série com o diodo, geralmente é uma boa estimativa simplesmente assumir que a resistência do dispositivo comercial equivale a 0 Ω.

Na região de polarização reversa, se assumirmos que a corrente de saturação reversa é tão pequena que pode ser estimada em 0 mA, teremos a mesma equivalência de circuito aberto fornecida pela chave aberta.