Solução gráfica do diodo

RKA8JV - Agora quero usar um diodo em um circuito e nós vamos ver como resolver circuitos que incluem esses diodos não lineares neles. Temos aqui um circuito com a bateria, o resistor, e um diodo. Este diodo é de um tipo especial, o chamado LED, um diodo emissor de luz, ele é capaz de emitir luz. Ele é fabricado para gerar fótons de luz quando há corrente elétrica atravessando ele, no sentido direto. Certamente, você vê o LED em muitos dispositivos eletrônicos. Então, vamos descobrir como usar um LED em um circuito bem simples. Neste nosso exemplo, vamos ter um resistor de 330 ohms e uma bateria de 3 volts. O que queremos descobrir é qual é a corrente que flui por este circuito. Vamos indicar as tensões nos componentes. "Vd" é tensão no diodo, "Vr" vai ser a atenção no resistor. Vou colocar um gráfico tensão-corrente do nosso diodo. Nós vemos que aqui, com a tensão em torno de 0,7 V, a corrente cresce muito rapidamente. Vamos iniciar a análise usando aquelas ferramentas que nós temos com frequência. Vamos escrever algumas leis de correntes aqui para estes dois elementos. Para o diodo, vamos escrever uma lei da corrente que se parece com isto: a corrente é igual a "Is" vezes "e" elevado a "q" vezes "V" sobre "kT", menos 1. E esta é a relação característica de tensão e corrente para o diodo. Vou destacar aqui, esta é "Vd" no nosso circuito, a tensão no diodo. Para o caso do resistor, a corrente "i" que passa por ele é igual a "Vr", que é a tensão entre os terminais do resistor, sobre o valor da resistência do resistor, que é 330 Ω. Esta é a Lei de Ohm para o resistor, e a corrente "i" é a mesma que atravessa os dois componentes. Bem, se eu quisesse eu poderia igualar estas duas expressões e resolver para obter, de alguma forma, o "Vd" e o "Vr", mas em vez disso, o que vamos fazer é resolver esta situação pelo método gráfico. Este é o gráfico de tensão e corrente para o diodo, aqui temos "Vd", que é a tensão no diodo, e aqui é a corrente "i". O que eu quero fazer agora é traçar o gráfico tensão e corrente, para o resistor, e eu quero fazer isto aqui no mesmo espaço do gráfico. Para isso, vamos trabalhar com "Vr" aqui. Deixe-me ver se consigo escrever "Vr" em função de "Vd". Eu sei que Vr = 3 V - Vd. Vamos agora colocar esta informação nesta Lei de Ohm aplicada ao resistor. Vamos ficar então com "i" igual, no lugar do "Vr", vamos ter "3 - Vd". Tudo isto sobre 330 Ω. Vamos trabalhar mais um pouco com isto. Vamos ter i = 3/330 - Vd/330. Agora nós já sabemos que isto se assemelha muito à equação de uma reta, e podemos escrevê-la como i = -Vd/330 mais, 3/330 resulta em 9 mA. De fato, esta é a equação de uma reta e a inclinação dela está bem aqui, e é -1/330. Esta reta intercepta o eixo da corrente em 9 mA. Nós vamos tratar de traçar essa reta, mas antes, saiba que ela é chamada de reta de carga. Este é um apelido para este tipo de expressão que você obtém quando você tem um resistor conectado a uma fonte de tensão fixa, e você obtém esta equação característica de uma reta, que tem uma inclinação negativa. Vamos construir o gráfico que a representa, vamos desenhar esta reta aqui no gráfico. Para isso, precisamos de apenas 2 pontos no plano, já que se trata de uma reta. Vejamos que se Vd = 0, "i" vai ser igual a 9 mA. Podemos localizar isto aqui no plano. Se o Vd = 0, vamos localizar aqui o 9 mA. Aqui temos, este é um dos pontos pelo qual passa a reta. Eu posso agora colocar zero para o valor de "i", da corrente, e verificar onde a reta vai cruzar o eixo da tensão. Vamos analisar no circuito para ver o que acontece quando a corrente é zero. Se a corrente "i = 0", não há corrente nesse resistor, o que significa também que não há tensão entre os terminais desse resistor, e isso significa que esta tensão aqui é a mesma tensão neste ponto. E eu sei a tensão neste ponto, é 3 V, o que significa, nesta situação, que neste outro ponto também vamos ter 3 V. Isto acontece porque eu sei que a corrente é zero. Então, podemos concluir que se o "i = 0", "V" é 3 V. Teremos, então, este ponto aqui. Neste ponto, "i" é zero e "V" é 3 V. Agora eu tenho 2 pontos e então, a reta vai passar por eles, eu já sei certinho como ela se comporta. Teremos uma reta que passa por estes 2 pontos, eu estou desenhando aqui um segmento. O que representamos aqui no gráfico é a reta de carga para este diodo com este resistor neste circuito. Você agora pode se lembrar de que nós poderíamos igualar estas duas expressões, que definem a mesma corrente "i", e obter os valores "Vd" ou de "Vr", uma em função da outra. Essa ideia é justamente perceber que onde os dois gráficos, que são um do resistor e outro do diodo, se interceptam ali no plano. Ele se interceptam neste ponto, este ponto é a solução do nosso problema. Este ponto indica em que situação a corrente no diodo e a corrente no resistor é a mesma, e era justamente isso que nós tínhamos como condição, "i" ser igual no resistor e no diodo. E neste ponto, projetando aqui sobre o eixo da tensão, verificamos que temos 0,7 V aproximadamente. A corrente, podemos verificar aqui no eixo da corrente, que fica em torno de 6,8 mA. Então, agora podemos dizer que realmente resolvemos este circuito, e nós fizemos isso usando a técnica gráfica. O que isso quer dizer? É que neste circuito, com esta bateria, este resistor, este diodo, temos uma corrente de 6,8 mA fluindo por ele. Isto também nos dá a informação de que a tensão no diodo, "Vd", é de 0,7 V. Assim, chegamos à solução gráfica para um circuito envolvendo resistor e diodo. Até o próximo vídeo!