Questão 6 - CIRCUITOS COM DIODOS. (Vale 4 pontos ou 25 %)

Um circuito é composto por uma fonte de tensão contínua de 20 V conectada em série com um resistor de 1 k Omega e dois diodos de silício em série (modelo de terceira aproximação: 0,7 V+ resistência de corpo de 10 Omega ).
a) Calcule a corrente no circuito.
b) Suponha agora que um terceiro diodo de germânio (queda de 0,3 V e resistência de 20 Omega ) seja adicionado em série. Recalcule a corrente.
c) Compare os resultados e discuta o impacto da resistência de corpo no dimensionamento de circuitos com múltiplos diodos.

Passo 1

Resumo do enunciado: temos uma fonte contínua de 20,V em série com um resistor de 1,kOmega e diodos modelados por uma queda fixa mais resistência interna. No item (a) há dois diodos de silício (cada um com VD=0,7,V e rd=10, Omega), e no item (b) adiciona-se um diodo de germânio (com VD=0,3,V e rd=20, Omega). O conteúdo é a lei das malhas (KVL) e a associação de resistências em série para achar a corrente.

Passo 2

Para o item (a) escrevemos a KVL: a tensão da fonte se distribui na queda fixa dos diodos e nas resistências em série. Logo,
20 = sum VD + I,(R + sum rd)
Aqui sum VD = 2cdot0,7=1,4,V e sum rd = 2cdot10=20, Omega, com R=1,kOmega.
Isolando I temos
I = 20 - 1,41000 + 20 = 18,61020 approx 0,0182 A,
ou seja, Iapprox18,2,mA.

Passo 3

Para o item (b) acrescentamos o diodo de germânio: agora sum VD = 2cdot0,7 + 0,3 = 1,7,V e sum rd = 2cdot10 + 20 = 40, Omega. A KVL fica
20 = 1,7 + I,(1000 + 40)
Calculando I neste caso,
I = 20 - 1,71040 = 18,31040 approx 0,0176 A,
ou seja, Iapprox17,6,mA.

Passo 4

Comparação e discussão: ao incluir o diodo de germânio, a corrente caiu de 18,2,mA para 17,6,mA, uma redução de cerca de 3,3%. Isso mostra que a resistência de corpo dos diodos em série pode ter impacto não desprezível no dimensionamento do circuito, pois reduz a corrente disponível. Em projetos com muitos diodos em série ou correntes elevadas, é importante levar em conta não só a queda de barreira, mas também as resistências internas para prever corretamente o comportamento.

Resposta

(a) Iapprox18,2,mA.
(b) Iapprox17,6,mA.
(c) A resistência interna soma em série e reduz a corrente; em circuitos com vários diodos, negligenciar esse termo pode levar a erro significativo no dimensionamento.

Exercícios relacionados