Diodos Zener e LED: Funcionamento e Aplicações

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EELI10 – ELETRÔNICA BÁSICA I
Prof: Geovane Luciano dos Reis
Email: geovanereis@Unifei.edu.br
Universidade Federal de Itajubá – Campus Itabira Engenharia Elétrica/ICT 
Aula 6: Diodos Zener e Led
Diodo
▪ Diodo – operação na região de ruptura
▪ Diodo Zener
▪ Diodo emissor de luz (LED)
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IV Característica
▪ O parte muito inclinada da curva IV do diodo na região de 
ruptura sugere que possa ser utilizada para regulação de 
tensão
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Diodo Zener
▪ Reguladores de tensão devem fornecer um tensão de saída 
constante sob variações de carga e tensão de entrada
▪ Há diodos especiais em que a região de ruptura é utilizada 
para esse propósito, esses diodos são chamados de Zener
▪ Clarence Melvin Zener (1/12/1905— 15/07/1993). Físico 
norte-americano que descreveu primeiro as propriedades 
desse diodo
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Diodo Zener
▪ Valores de corrente acima da corrente de joelho IZK são 
quase uma reta
▪ A tensão VZ é especificada para uma determinada corrente 
de teste IZT
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Diodo Zener
▪ A exemplo, um diodo Zener de 6,8V exibirá uma queda de 
tensão de 6,8V em um determinada corrente de teste, 
digamos 10mA
▪ Quando há uma variação (∆I) em IZT , ocorrerá uma 
pequena variação (∆V) na tensão de Zener: 𝛥𝑉 = 𝛥𝐼𝑟𝑧
▪ Sendo rz o inverso da inclinação “reta” na curva IV no ponto 
Q
▪ rz é conhecido com resistência incremental do diodo Zener, 
e varia de poucos Ohms a dezenas de Ohms. Quanto menor 
Ω, mais constante é a regulagem da tensão
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Diodo Zener
▪ O modelo do diodo é, portanto: 𝑽𝒛 = 𝑽𝒛𝟎 + 𝑰𝒛𝒓𝒛
▪ Além das especificações de IZT , IZK , VZ e rZ , a potência 
máxima (PZmáx) dissipada pelo Zener também é fornecida. 
Com isso o projetista deve preocupar-se com a máxima 
corrente do dispositivo
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Diodo Zener
▪ Exemplo: Considerando o circuito a seguir, onde IZT = 5mA, VZo = 6,7V, 
VZ = 6,8V e rZ = 20Ω. A fonte de alimentação V+ é de 10V ± 1. 
Determine: 
▪ VO sem carga e V+ sem variação
▪ A variação de VO devido a uma variação de ±1 V
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Diodo Zener
▪ Exemplo: Considerando o circuito a seguir, onde IZT = 5mA, VZo = 6,7, 
VZ = 6,8 e rZ = 20Ω. A fonte de alimentação V+ é de 10V ± 1V. 
Determine: 
▪ VO sem carga e V+ sem variação
▪ A variação de VO devido a uma variação de ±1 V
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Diodo Zener
▪ Atenções que se deve ter na análise de circuito com diodo Zener
▪ Verificar se a corrente que o circula (IZ) é IZ VZ, então o 
circuito resultante
3kΩ
Diodo Zener como regulador de tensão
▪ Considere agora que RL = 3kΩ, determine VL, VR, IZ e PZ.
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Diodo Zener como regulador de tensão
▪ Qual seria o maior valor de RL para que o Zener não se 
queime?
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Reguladores de tensão
▪ Existe a família 79XX para regulação de tensão negativa.
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Reguladores de tensão
▪ Existe a família 79XX para regulação de tensão negativa.
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LED
▪ A recombinação de elétron-lacuna próximo da junção PN, 
quando polarizada diretamente, exige que o elétron livre 
libere energia para outro estado
▪ Nas junções PN, parte dessa energia é liberada na forma de 
calor e outra parte, na forma de fótons
▪ Em diodos de Ge e Si, a maior parte dessa energia liberada 
é na forma de calor
▪ Os diodos de GaAs emitem luz (invisível) na zona de 
infravermelho durante o processo de recombinação na 
junção PN
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LED
▪ Isso revela que um LED vermelho ou azul precisa ter uma 
eficiência maior do que um verde para ser visível na mesma 
intensidade
▪ Como visto na parte de introdução aos semicondutores, 
mover o elétron de um nível de energia para outro requer 
uma quantidade específica de energia, a qual é dada por
▪ 𝐸𝑔 =
ℎ𝑐
𝜆
▪ sendo 𝐸𝑔 a energia em J (1 eV = 1,6x10-19 J) Isso revela que 
um LED vermelho ou azul precisa ter uma eficiência maior 
do que um verde para ser visível na mesma intensidade
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LED
▪ No GaAs o gap de energia entre a banda de valência e 
condução é 1,43 eV. Dessa forma, o comprimento de onda 
da energia liberada pelo elétron é 869 nm, que é a faixa do 
infravermelho
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LED
▪ Composto que são utilizados para o LED
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LED
▪ O comprimento de onda e a frequência da luz de uma cor específica 
estão diretamente relacionados ao gap de energia do material
▪ Para projetar um semicondutor que emita luz é necessário obter um 
composto que gere o gap de energia desejado
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LED
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LED
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LED
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LED
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LED
▪ Para o circuito abaixo, onde Vcc é uma fonte de 12V, determine o 
valor de R para ligar um LED vermelho (VF = 2,1V e ID =20mA)
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Diodos Especiais
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Exercícios 1
▪ Para o circuito abaixo. 
a) Determine a faixa de valores de RL que garantem a operação segura do Zener, 
regulando a tensão em 10V.
b) Qual a potência máxima dissipada pelo diodo.
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Exercícios 2
▪ Para o circuito abaixo. 
a) Determine a faixa de valores de RL que garantem a operação segura do Zener, 
regulando a tensão em 10V.
b) Qual a potência máxima dissipada pelo diodo.
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	Slide 1: EELI10 – ELETRÔNICA BÁSICA I
	Slide 2: Diodo
	Slide 3: IV Característica
	Slide 4: Diodo Zener
	Slide 5: Diodo Zener
	Slide 6: Diodo Zener
	Slide 7: Diodo Zener
	Slide 8: Diodo Zener
	Slide 9: Diodo Zener
	Slide 10: Diodo Zener
	Slide 11: Diodo Zener como regulador de tensão
	Slide 12: Diodo Zener como regulador de tensão
	Slide 13: Diodo Zener como regulador de tensão
	Slide 14: Diodo Zener como regulador de tensão
	Slide 15: Diodo Zener como regulador de tensão
	Slide 16: Diodo Zener como regulador de tensão
	Slide 17: Diodo Zener como regulador de tensão
	Slide 18: Diodo Zener como regulador de tensão
	Slide 19: Diodo Zener como regulador de tensão
	Slide 20
	Slide 21: Reguladores de tensão
	Slide 22: Reguladores de tensão
	Slide 23: LED
	Slide 24: LED
	Slide 25: LED
	Slide 26: LED
	Slide 27: LED
	Slide 28: LED
	Slide 29: LED
	Slide 30: LED
	Slide 31
	Slide 32: LED
	Slide 33: LED
	Slide 34: Diodos Especiais
	Slide 35: Exercícios 1
	Slide 36: Exercícios 2