Um diodo é um dos mais simples dispositivos semicondutores, que tem a característica de passagem de corrente em apenas um sentido. No entanto, ao contrário de um resistor, um diodo não se comporta linearmente com respeito à tensão aplicada, como o díodo tem uma relação exponencial IV e, portanto, não podemos descrever o seu funcionamento utilizando apenas uma equação como a lei de Ohm.
O diodo de potência são utilizados em circuitos eletrônicos de potência como retificadores (conversor CA/CC), como diodo de retorno para transferência de energia (freewheeling diode), isolador de tensão, etc.
A corrente direta máxima é limitada pela temperatura máxima da junção, acima da qual a junção é destruída. A junção também pode ser danificada por uma tensão inversa maior que a máxima (Vrm). Quando diodo comum está conduzindo, se a tensão é bruscamente invertida, as regiões p e n ainda terão portadores minoritários de carga e o diodo se comporta como um curto-circuito por um breve período de tempo. Este tempo é chamado de tempo de recuperação reversa ( trr ) do diodo. Assim, há uma corrente no sentido inverso, que pode provocar interferências e perdas. Diodos rápidos ou ultra-rápidos e têm esse fenômeno menos pronunciado, mas em geral a máxima tensão inversa é menor.
O diodo de potência são utilizados em circuitos eletrônicos de potência como retificadores (conversor CA/CC), como diodo de retorno para transferência de energia (freewheeling diode), isolador de tensão, etc.A corrente direta máxima é limitada pela temperatura máxima da junção, acima da qual a junção é destruída. A junção também pode ser danificada por uma tensão inversa maior que a máxima (Vrm). Quando diodo comum está conduzindo, se a tensão é bruscamente invertida, as regiões p e n ainda terão portadores minoritários de carga e o diodo se comporta como um curto-circuito por um breve período de tempo. Este tempo é chamado de tempo de recuperação reversa ( trr ) do diodo. Assim, há uma corrente no sentido inverso, que pode provocar interferências e perdas. Diodos rápidos ou ultra-rápidos e têm esse fenômeno menos pronunciado, mas em geral a máxima tensão inversa é menor.
Dependendo das características de recuperação reversa e das técnicas de fabricação, os diodos de potência podem ser classificados em três categorias : Diodo de uso geral; Diodo de recuperação rápida e Diodo Schottky.
Os diodos de potência de uso geral apresentam além das duas camadas P e N, uma terceira camada. A camada N extra e intermediaria às duas convencionais é de baixa dopagem (N-) e sua função é aumentar a capacidade do componente quando aplicado em tensões elevadas.
Essa camada acrescenta uma parcela resistiva ao diodo quando em condução. Além disso, a área da seção transversal das junções é maior do que a de um diodo normal, pois a corrente circulante também é maior e isso agrega urna parcela capacitiva ao diodo quando em bloqueio. Essas características são indesejáveis porque introduzem distorções na forma de onda da comutação de um diodo de potência. Entretanto, como o dispositivo é suficientemente robusto, essas características não deverão afetar o seu funcionamento. Mesmo assim, é recomendável utilizar-se algumas técnicas de filtragem e amortecimento dos transientes provocados pela comutação dos diodos de potência.
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.
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.
Diodo de Potência de Uso Geral
Estes diodo de uso geral apresentam um tempo de recuperação reversa relativamente alta ( ≈ 25µs ) e, são utilizados em aplicações de baixa velocidade, onde o tempo de recuperação do componente não é crítico (retificadores, conversores de baixa frequência - 1kHz , conversores com comutação pela linha). Estes diodos trabalham dentro de uma faixa que varia de 1A até milhares de ampères e de 50V até 5000V.
Diodo de Recuperação Rápida
Os diodos retificadores de recuperação rápida e ultra-rápida são necessários nas aplicações em que correntes de freqüências elevadas devam ser retificadas, como ocorre nas fontes chaveadas.
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.Diodo Schottky
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 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.
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