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UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO GRANDE DO NORTE
ESCOLA DE CIÊNCIAS E TECNOLOGIA
BACHARELADO EM CIÊNCIAS E TECNOLOGIA
ELETRÔNICA
EXPERIMENTO N° 1
CIRCUITOS COM DIODOS
Dhiogo Pinheiro Boza
Evandro Carlos Barbosa dos Santos
Natal/RN
2014
Introdução
O diodo é um dispositivo eletrônico semicondutor que apresenta características semelhantes às de uma simples chave. Ele conduz corrente no sentido definido pela seta no símbolo e age como um circuito aberto para qualquer tentativa de estabelecimento de corrente no sentido oposto.
Figura 1: Representação gráfica de um diodo
O diodo semicondutor é formado pela união de material do tipo n e p. Esses materiais são geralmente constituídos de silício ou germânio submetidos ao processo de dopagem, que consistem em adicionar impurezas específicas para se obter determinada configuração. Nos matérias do tipo n são acrescentadas impurezas de cinco elétrons de valência (átomos doadores). Já nos do tipo p são adicionadas impurezas com três átomos de valência (átomos aceitadores).
Quando os materiais são unidos os elétrons e as lacunas da região de junção se combinam, resultando em uma ausência de portadores livres na região próxima a junção. Essa região é chamada de "região de depressão".
Figura 2: Junção p-n de diodo
Quando o lado p (ânodo) do diodo é ligado no polo positivo da fonte, tem-se a polarização direta, onde há a condução de corrente. Quando o lado n (cátodo) é ligado no polo positivo da fonte, tem-se a polarização reversa, onde não há condução de corrente.
Figura 3: Polarizações do diodo
Quando o diodo é polarizado reversamente ocorrera uma ampliação da região de depleção, criando uma barreira grande demais para os portadores majoritários superarem. Entretanto o número de portadores minoritários que penetram na região de depleção não mudará, resultando em vetores de fluxo de portadores minoritários. Esse fluxo é chamado de corrente de saturação reversa.
Figura 4: Junção p-n reversamente polarizada
Experimento
Atividade 1
Neste experimento foi realizada a montagem do seguinte circuito:
Figura 5: Circuito do experimento 1
O circuito consiste em um gerador de tensão, um diodo 1N4004, e quatro resistores de 2,2K Ohm em paralelo resultando em um equivalente de 550 Ohm.
Inicialmente medimos a resistência do diodo reversamente, e obtivemos uma resistência infinita, ou seja, verificamos a propriedade do diodo de não conduzir corrente polarizado reversamente.
Em seguida ajustamos diferentes valores para o gerador de tensão e efetuamos a medição dos valores de corrente e tensão no diodo, com esses dados obtivemos o seguinte gráfico da corrente no diodo relacionado com tensão no diodo.
Figura 6: Gráfico da tensão e corrente no diodo
Podemos observar o formato característico da curva tensão x corrente de um diodo. Observamos também que a partir de 0,5 V já foi constatado corrente no diodo, porém foi uma corrente desprezível, foi somente a partir de 0,7V que o diodo começou a realmente conduzir corrente, o que era esperado teoricamente.
Após isso, o diodo foi polarizado reversamente e foram realizadas as mesmas medições e foram obtidos valores de corrente igual a zero para todas as tensões, o que também está de acordo com o conhecimento teórico. Baseado no conteúdo didático, sabemos que existe uma corrente de saturação reversa, porém ela é da ordem de micro ampères, impossibilitando a sua detecção pelos equipamentos disponíveis no laboratório.
Pelos valores de tensão e corrente no diodo, podem ser obtidos diferentes valores de resistência pela equação V = R *I. Essa variação de resistência ocorre, pois em um diodo é uma função da temperatura e da tensão aplicada nele.
Atividade 2
Na atividade 2 montamos o seguinte circuito:
Figura 7: Circuito do experimento 2
Foram aferidas as tensões no voltímetro V para diferentes posições das chaves A e B. Os seguintes dados foram obtidos:
A
B
Voltímetro
1
1
0,606 V
1
2
0,652 V
2
1
0,628 V
2
2
5,0 V
Na primeira medição, com as duas chaves na posição 1, temos 0,7 V de tensão calculados teoricamente:
5V – 1K * I – 0,7V = 0 (Onde 0,7V é a tensão do diodo)
I = 4,3/1000 = 4,3 mA
A tensão no voltímetro é a diferença de potencial no percurso da fonte, percorrendo o resistor até o terra:
5V – 4,3 mA * 1 Kohm = 0,7V
Portanto observamos que o valor medido se aproximou muito do calculado. Quando as chaves foram ligadas nas posições das linhas 2 e 3, os diodos ficaram fazendo um curto na fonte, porém polarizados reversamente, não causando a condução de corrente.
Na última medição a forma que as chaves foram ligadas, fez com que parte do circuito fosse "cancelada", restando apenas a fonte e o resistor, logo o voltímetro mediu a tensão do circuito inteiro, que foi igual à tensão da fonte.
Atividade 3
O experimento 3 não foi realizado no laboratório devido a falta de tempo hábil, porém para não perdermos a oportunidade de aprendizagem, realizamos o experimento com a utilização do software de simulação Proteus.
Figura 8: Simulação do circuito do experimento 3
Fizemos a montagem do circuito da atividade 1, porém ao invés de usarmos uma fonte DC utilizamos um gerador de sinal senoidal. Com a ajuda do osciloscópio podemos observar o seguinte sinal de saída:
Figura 9: Resultado da simulação no osciloscópio
