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Pergunta : Gostaria
de saber se vcs têm um material completo sobre como
funciona o diodo com chave eletrônica
e o tempo de chaveamento? Se
sim, vcs poderiam me enviar alguma coisa? |
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Resposta : O díodo pode funcionar em resposta a impulsos com durações muito pequenas, por exemplo, da ordem de microssegundos. Vamos considerar um díodo em série com uma resistência de carga R de valor muito superior à resistência directa do díodo Rf.
Ao circuito é aplicada uma sucessão de impulsos. Para fazer a análise pretendida do funcionamento do díodo, consideremos que o sinal de entrada é constituído por impulsos positivos de curta duração e negativos de longa duração (ver curvas de vi abaixo). Os impulsos positivos levam o díodo à condução e os negativos ao corte. Quando é aplicada uma tensão direta ao díodo, o lado p fica sujeito a um potencial positivo e o lado n fica sujeito a um potencial negativo. Esta tensão origina um movimento de portadores de carga móveis, lacunas da região p para a região n e elétrons da região n para a região p.
Ao atingirem a região n, algumas lacunas recombinam-se com elétrons e ao atingirem a região p, alguns elétrons recombinam-se com lacunas, antes de atingirem os pontos de ligação do díodo com o circuito exterior. A região de carga espacial na junção praticamente não existe. Durante a polarização direta existe portanto uma acumulação de cargas móveis em cada região do díodo, antes de se recombinarem ou atingirem as extremidades do díodo. A resposta ao impulso positivo quase não tem distorção e o impulso de saída tem praticamente a mesma forma do de entrada. Isto deve-se ao fato de a resistência direta do díodo ser muito menor que a de carga e, por isso, a corrente depende quase só do valor desta última resistência. Ao inverter-se a polarização do díodo, as lacunas que se acumularam na região n e os elétrons que se acumularam na região p, deslocam-se em sentidos opostos aos verificados na polarização direta. Algumas lacunas que se acumularam na região n, ao inverterem o sentido do deslocamento, recombinam-se com elétrons nesta região n, as restantes atingem a região p, onde são as cargas maioritárias e difundem-se nela. Com os elétrons que se acumularam na região p dá-se uma situação equivalente, com alguns a recombinarem-se com lacunas da região p e outros a difundirem-se na região n.
Estes movimentos de carga constituem uma corrente inversa. Esta corrente dura o tempo que leva a que estas cargas se esgotem, por recombinação ou por difusão. Na segunda fase da polarização inversa, há movimentos de lacunas em direção ao lado com polarização negativa e de elétrons em direção ao lado com polarização positiva. Na região de contato do lado p com o lado n verifica-se um desaparecimento de cargas móveis. As cargas móveis são como que sopradas desta região pelo campo elétrico externo. Como os iões existentes nesta zona, devidos à existência de impurezas nos dois tipos,p e n, de semicondutor extrínseco, não se podem deslocar das suas posições, o desaparecimento das cargas móveis desta zona deixa-os “a descoberto”. À medida que estas cargas móveis se vão rarefazendo, vai-se formando um campo elétrico dirigido dos iões positivos na região n para os iões negativos na região p. Por isso esta zona se chama uma zona de carga espacial (a carga dos iões). Este campo vai reforçar o campo elétrico externo, dificultando ainda mais o deslocamento de portadores de carga móveis entre os lados p e n. Isto significa que a corrente inversa inicial diminui rapidamente, levando o díodo ao corte. Mantém-se uma pequena corrente inversa que é devida ao fenómeno de geração de pares de elétron-lacuna que decorre na região de carga espacial. À temperatura ambiente, continua a ser comunicada energia aos átomos nesta região. Esta energia vai levar alguns elétrons na região de carga espacial a libertar-se dos seus átomos, originando um par de elétron-lacuna. O elétron livre assim formado vai ser “aspirado” pelo campo elétrico para o lado n e a lacuna para o lado p. Chama-se tempo de recuperação (τ rec) ao intervalo de tempo desde que foi aplicada a tensão inversa até que o díodo atinge o estado de corrente inversa estacionário com um pequeno valor. O seu valor é normalmente inferior a dezenas de microssegundo. Quanto menor for este valor, melhor é o díodo, pois isso significa que ele entra ao corte mais depressa. O efeito de capacidade originado pela polarização inversa, origina uma corrente de valor muito inferior ao devido à dispersão das cargas atrás descrita. O valor da capacidade Cd correspondente é da ordem de picofarad.
Para impulsos positivos com duração bastante superior à do exemplo anterior, da ordem de milissegundo, o tempo de recuperação torna-se bastante pequeno em comparação com aquela duração, pelo que o valor do impulso negativo é desprezável.
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