LABORATÓRIO MATERIAIS DISPOSITIVOS E CIRCUITOS ELETRÔNICOS

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FACULDADE DE TECNOLOGIA E CIÊNCIAS EXATAS

ENGENHARIAS DE CONTROLE E AUTOMAÇÃO;

ELÉTRICA; COMPUTAÇÃO E ELETRÔNICA

LABORATÓRIO MATERIAIS DISPOSITIVOS E CIRCUITOS ELETRÔNICOS

Título da Experiência:

Diodos e Retificadores

Prof. Gediael

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OBJETIVOS:

- Determinar a curva característica do diodo - Medir o ponto de trabalho de um diodo;

- Analisar os tipos de retificadores;

- Verificar as formas de onda;

- Analisar o desempenho do retificador com filtro capacitivo.

INTRODUÇÃO TEÓRICA:

Um Diodo Semicondutor de Silício é uma junção PN que constitui num elemento não linear que pode ser modelado pela equação (1) denominada Equação Característica do Diodo.



^D ^T



S ^v^D^/nV^T /nV

V S

D

I e 1 I e

I   

onde:

q mV

V_T  kT26 (em temperatura ambiente)

K J/

10

* 1,381 Boltzmann

de

constante  ^-23 

 k

C 10

* 1,6 ^-19

 q

K em ra temperatu -

- 

T

n é uma constante entre 1 e 2.

POLARIZAÇÕES NO DIODO SEMICONDUTOR SEM POLARIZAÇÃO:

Nesta situação tensão e corrente no diodo são iguais a zero.

DIRETA:

Na situação de polarização direta temos um fluxo de portadores majoritários em torno da junção do diodo.

REVERSA:

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Com isto, podemos ver a curva característica de um diodo na figura 1.

Figura 1: Curva Característica do diodo

Existem diversas aplicações para o diodo. A principal delas é o retificador. O retificador de tensão é um circuito com a finalidade de converter um sinal alternado com nível médio nulo em um sinal com componente contínua ou DC.

Podemos classificar os retificadores em meia onda, onda completa (ponte) e com tape central, com alimentação monofásica, trifásica, hexafásica, etc. Nas aulas teóricas já foram discutidos os detalhes dos retificadores com e sem o filtro capacitivo, assim, passaremos a executar a parte experimental.

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MATERIAL UTILIZADO:

- Resistores: 20 (3), 100 , 1k, 10k.

- Capacitor: 22F, 470μF - Diodos: 1N4007

- Placa Universal dupla

- Fonte de Alimentação 0-30V - Multímetro Digital

- Jumpers

- Cabos de Ligação: 2 P(40cm), 2V(40cm) - Osciloscópio com cabos

PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL:

1. Este item tem por finalidade a determinação detalhada da curva do diodo.

Montar para tal finalidade o circuito ilustrado na fig. 2. (Utilizar dois multímetros digitais para realizar as medidas indicadas por A e V).

iD

D 1N4004 R1

obs.:

n =

p

A

vD V

+ +

Fonte DC 1

Variável

figura 2. Circuito para determinação detalhada da curva do diodo.

Preencher a Tabela 1 trocando-se o resistor R1 como indicado, de modo a permitir o acesso a cada faixa de corrente existente nessa tabela.

Uma vez preenchida a tabela, transferir os dados para uma folha de papel milimetrado e elaborar um gráfico iD x vD .

Retire da tabela1 dois pares (quaisquer) de tensão e corrente no diodo (ID1,VD1) e (ID2,VD2) substitua na equação e e determine o valor de n, onde VT = 26 mV.

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I_D (mA) V_D (V) I_D (mA) V_D (V)

R1 = 10 K

100 

R₁ = 1 K

6 mA

200  7 mA

300  8 mA

400  9 mA

500  10 mA

600 

R1 = 100 

20 mA

700  30 mA

800  40 mA

900  50 mA

1 mA 60 mA

R₁ = 1 K

2 mA 70 mA

3 mA 80 mA

4 mA 90 mA

5 mA 100 mA

Tabela 1

2. Para a verificação do ponto quiescente ou de trabalho de um diodo, montar o circuito da figura 3 e meça os valores de tensão e corrente no diodo (utilizar multímetro).

Anotar na tabela 2.

Ponto de Trabalho VD(V) ID(mA)

Tabela 2

Figura 3: Circuito para a medida do ponto de trabalho

Levante a reta de trabalho do diodo no circuito ensaiado e lance-a no gráfico feito para o diodo e encontre o ponto de trabalho do diodo no circuito. Compare o ponto encontrado com o medido da tabela 2.

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3. Montar o circuito da figura 4, e seguindo a tabela 3 meça e anote os valores da tensão eficaz no secundário do transformador, a tensão de pico inversa no diodo, a tensão média de saída, corrente média no diodo, bem como as formas de onda do secundário e carga.

Figura 4

GRANDEZA VALOR

tensão eficaz secundário (V)

tensão de pico inversa no diodo (V)

tensão média de saída (V)

corrente média no diodo (mA)

Tabela 3

4. Montar o circuito da figura 5 e repita as mesmas medidas do item 3 inserindo os valores na tabela 4.

Figura 5

GRANDEZA VALOR

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5. Montar o circuito da figura 6 e repita novamente as mesmas medidas do item 3 e anote os valores na tabela 5.

Figura 6

GRANDEZA VALOR

corrente média no diodo (mA)

Tabela 5

6. Ainda com a montagem da figura 6, acrescente um capacitor de 22F conforme mostra a figura 7 e preencha a tabela 6. Troque o capacitor de 22F por outro de 470F e repita as medidas. Faça os gráficos da tensão de saída em RL e corrente no diodo D5 nas telas 1 e 2, com o capacitor de 22F.

Figura 7

GRANDEZA C = 22F C = 470F

Tensão Eficaz no secundário (V) (V)

Tensão média de saída (V) (V)

Tensão máxima inversa no diodo D6 (V) (V)

Tensão de ondulação saída (V) (V)

Corrente de pico no diodo D6 (Max) (A) (A)

Corrente Média na Carga (mA) (mA)

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7. Compare os diferentes retificadores, faça cálculos teóricos e dê possíveis divergências com valores medidos. Faça conclusões.

Bibliografia

1. Sedra, Adel S., Smith, K. C.; Microeletrônica (Quarta edição), Makron Books - Brasil - 2001.

2. Millman, Jacob; Grabel, Arvin; Microeletronics; Ed. McGraw-Hill - USA - 1988.

3. Boylestad, R.L.; Nashelsky, L. – Dispositivos Eletrônicos e Teoria de Circuitos – Ed.

Pearson Prentice Hall