Questão 3 - Um diodo Schottky com tensão de 40 V e corrente de 25 A nominais tem uma tensão em estado ligado de 0,5 \mathrm{~V} e uma corrente de fuga inversa de 50 m A. Determine a perda de potência nos estados ligado e desligado nas condições nominais.

Passo 1

Vou listar claramente o que o enunciado pede e todas as informações que ele fornece.
  • O que o enunciado pede: determinar a perda de potência do diodo nas condições nominais nos dois estados:
    • estado ligado (conduzindo);
    • estado desligado (bloqueando).
  • Dados fornecidos:
    • Tensão nominal de bloqueio: 40\\ \mathrm{V}.
    • Corrente nominal (corrente de operação) quando ligado: 25\\ \mathrm{A}.
    • Tensão em estado ligado (queda direta): 0,5\\ \mathrm{V}.
    • Corrente de fuga inversa (quando desligado): 50\\ \mathrm{mA}.

Passo 2

Conceito e fórmula que vamos usar (aqui explico tudo com calma).
  • Potência elétrica dissipada por um elemento ôhmico ou por uma queda de tensão em regime estacionário é dada por:
P = V \cdot I
onde:
  • P é a potência dissipada (unidade: \mathrm{W}, watts),
  • V é a tensão através do elemento (unidade: \mathrm{V}, volts),
  • I é a corrente que atravessa o elemento (unidade: \mathrm{A}, amperes).
  • Interpretação para o diodo:
    • No estado ligado: o diodo apresenta uma queda de tensão direta V_f. A corrente que passa é a corrente nominal I. A perda é a queda direta multiplicada pela corrente.
    • No estado desligado: o diodo suporta uma tensão de bloqueio V_R, mas existe uma pequena corrente de fuga I_{leak}. A perda é V_R multiplicada por I_{leak}.
  • Atenção com unidades: 50\\ \mathrm{mA} deve ser convertida para ampères antes de multiplicar. Lembrar que 1\\ \mathrm{mA} = 10^{-3}\\ \mathrm{A}.

Passo 3

Cálculo da perda de potência no estado ligado (condução).
  • Usamos a fórmula \,P = V \cdot I\, com V = V_f = 0,5\\ \mathrm{V} e I = 25\\ \mathrm{A}.
P_{\text{ligado}} = V_f \cdot I = 0,5\\ \mathrm{V} \cdot 25\\ \mathrm{A}.
  • Multiplicando:
0,5 \cdot 25 = 12,5.
  • Portanto,
P_{\text{ligado}} = 12,5\\ \mathrm{W}.

Passo 4

Cálculo da perda de potência no estado desligado (bloqueio), cuidando da conversão de unidades.
  • Primeiro converto a corrente de fuga para ampères:
50\\ \mathrm{mA} = 50 \times 10^{-3}\\ \mathrm{A} = 0,05\\ \mathrm{A}.
  • Aplico \,P = V \cdot I\, com V = 40\\ \mathrm{V} e I = 0,05\\ \mathrm{A}:
P_{\text{desligado}} = 40\\ \mathrm{V} \cdot 0,05\\ \mathrm{A}.
  • Multiplicando:
40 \cdot 0,05 = 2,0.
  • Portanto,
P_{\text{desligado}} = 2,0\\ \mathrm{W}.

Passo 5

Interpretação final e observações práticas rápidas (úteis para a prova).
  • Resultado prático: em regime contínuo sob as condições nominais o diodo dissipa mais potência quando está conduzindo ( 12,5\\ \mathrm{W}) do que quando está bloqueando ( 2,0\\ \mathrm{W}).
  • Observações que normalmente aparecem em questões de prova:
    • Aqui consideramos apenas perdas ôhmicas/estáticas (queda direta e fuga). Não incluímos perdas de comutação (durante ligar/desligar) nem variação de V_f e I_{leak} com temperatura.
    • Converta sempre mA para A antes de multiplicar.
  • Força aí — essa conta é direta e cai muito em prova: identificar a queda de tensão no ON e a tensão de bloqueio vezes fuga no OFF é o caminho.

Resposta

Ligado: 12,5\\ \mathrm{W}
Desligado: 2,0\\ \mathrm{W}

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