Especificações dos Diodos de Potência

Para usar diodos de potência em fontes e outras aplicações é preciso conhecer suas especificações, como interpretá-las e como respeitar seus limites. Para as especificações dos diodos são usados normalmente símbolos, que os usuários dos diodos precisam conhecer.

O conhecimento desta simbologia é especialmente importante quando precisamos interpretar as folhas de dados (datasheets) de um determinado componente.

Lembramos que todos os componentes possuem limites para sua utilização e estas especificações justamente definem estes limites. Se forem ultrapassados, o componente pode sofrer dano ou ainda ficar inutilizado.

Nos símbolos normalmente são usadas uma letra maiúscula que corresponde à unidade usada, por exemplo, I para corrente, V para tensão, P para potencia, etc.

Especificações de tensão e corrente
Para os diodos comuns normalmente duas especificações de tensão são suficientes para nos permitir avaliar seu funcionamento num circuito.

Elas são:

Vf = queda de tensão no sentido direto – é a queda de tensão que ocorre num diodo quando ele conduz a corrente. Normalmente de 0,6 a 0,7 V nos diodos de silício.

PIV = tensão inversa de pico (Peak Inverse Voltage), que é a máxima tensão que se pode aplicar ao diodo quando polarizado no sentido inverso.

Para a corrente, basta saber o valor de uma delas:

IF(AV) = corrente média no sentido direto e com isso sabemos como usar o diodo.
No entanto, consultando datasheets encontramos outras especificações de tensão que são igualmente importantes quando pretendemos trabalhar com estes componentes. 

As principais são:

VRRM= Tensão inversa máxima repetitiva (Maximum Repetitive Reverse Voltage) – é a tensão máxima que o diodo pode suportar no sentido inverso na forma de pulsos repetidos.

VR ou VDC = Tensão máxima contínua no sentido inverso (Maximum DC Reverse Voltage) que o diodo pode suportar quando polarizado no sentido inverso.

VF = Tensão Máxima no sentido Direto (Maximum Forward Voltage) – é a tensão que aparece num diodo quando ele conduz uma determinada corrente, especificada no datasheet.

Num diodo ideal, essa tensão é nula, mas conforme estudamos nos diodos comuns, ocorre sempre uma queda de tensão na condução que costuma-se adotar como valor típico nos diodos de silício de 0,7 V. 

Num cálculo mais exato, entretanto, ela depende da corrente.

IF(AV) = Corrente máxima (média) direta – Maximum (average) forward current – é o máximo valor que a corrente média no sentido direto pode conduzir quando polarizado no sentido direto.

Essa corrente é determinada basicamente pela capacidade de dissipação do diodo, pois o calor gerado nestas condições depende da queda de tensão que ocorre na junção, multiplicada pela intensidade da corrente.

IFSM ou If(surge) = Corrente máxima de pico ou surto no sentido direto – (Maximum (peak or surge) forward current - é o pico máximo de corrente que o diodo é capaz de conduzir quando polarizado no sentido direto.

Este parâmetro é limitado pela capacidade de dissipação da junção, sendo normalmente muito alto devido à inércia térmica.

Demora um certo tempo para o calor gerado se propagar.

PD = Dissipação máxima de potência (Maximum Total Dissipation) – é a capacidade de dissipação de potência do diodo em watts (W). Como esta grandeza é dada por P = V x I, ela pode ser calculada pela corrente conduzida multiplicada pela tensão direta.

TSTG = Faixa de temperaturas de armazenamento (Storage Temperature Range) – é a faixa de temperaturas em que o diodo pode ser guardado (sem estar em funcionamento).

Tj = Temperatura máxima da junção (Maximum Operating Temperature) ou máxima temperatura de funcionamento.

Na maioria dos casos é o mesmo valor da temperatura de armazenamento.

R(?) = Resistência Térmica (Thermal Resistance) é a diferença de temperatura que ocorre entre a junção e o meio exterior (ar) ou entre a junção e os terminais (JA ou JL) para uma determinada dissipação.

Esta especificação é dada em graus Celsius por Watt (oC/W ).

Seu valor seria zero se o invólucro do diodo fosse um condutor perfeito, mas na prática não é. Esta especificação é importante no dimensionamento de dissipadores de calor.

IR = Corrente inversa (ou reversa) máxima (Maximum Reverse Current) – é a corrente que circula pelo diodo quando ele é polarizado com a tensão inversa máxima (DC), Também encontramos esta corrente indicada como “corrente de fuga”(leakage current).

Num diodo ideal ela deve ser nula, mas na prática depende de diversos fatores, sendo o principal, a temperatura.

CJ = Capacitância típica da Junção (Typical Junction Capacitance) – é a capacitância intrínseca que aparece entre as junções devido à região de deplexão que age como um dielétrico.

Trata-se de uma capacitância muito baixa, da ordem de picofarads.

trr = Tempo de Recuperação Inversa (Reverse Recovery Time) – trata-se do intervalo de tempo que ocorre entre o instante em que a tensão num diodo em condução é invertida e ele realmente deixa de conduzir. Veja mais adiante nesta lição, mais detalhes sobre este fenômeno em “diodos de recuperação rápida”.

É importante observar que os parâmetros indicados variam dependendo de diversos fatores, sendo o principal, a temperatura. Assim, os fabricantes, na maioria dos casos, não dão essas especificações através de um valor fixo, mas sim através de gráficos.

Nestes gráficos, a especificação é plotada em função de condições variáveis, o que pode ser muito importante nos projetos mais críticos.

Na figura 1 temos um exemplo que mostra como a corrente máxima de um diodo 1N5404 se comporta em função da temperatura.

O gráfico da figura 2 mostra como o diodo 1N5404 responde aos surtos de corrente no sentido direto quando a taxa de repetição dos pulsos aumenta.

Na figura 3 mostramos um detalhe de um datasheet de uma série de diodos comuns usados em retificação, Esta série vai do 1N5400 ao 1N5408.

A corrente destes diodos é a mesma 3 A (média retificada), mas as tensões mudam. Temos então os “máximos absolutos” que são os valores que não devem ser ultrapassados, sob pena do componente sofrer dano irreversível.

Veja que esses máximos são especificados sob determinadas condições, normalmente sendo dada a temperatura ambiente de 25º C. Veja que, para a maioria dos componentes estas características se deterioram rapidamente quando a temperatura indicada é ultrapassada.

Datasheet:

http://pdf1.alldatasheet.com/datasheet-pdf/view/2818/MOTOROLA/1N5404.html
http://pdf1.alldatasheet.com/datasheet-pdf/view/2815/MOTOROLA/1N5400.html
http://pdf1.alldatasheet.com/datasheet-pdf/view/2821/MOTOROLA/1N5408.html


Referência Bibliográfica:

ENTENDA AS ESPECIFICAÇÕES DOS DIODOS DE POTÊNCIA (ART1460). Disponível em: <http://www.newtoncbraga.com.br/index.php/eletronica/52-artigos-diversos/8496-entenda-as-especificacoes-dos-diodos-de-potencia-art1460>. Acesso em 23 de agosto de 2016.