1. Introdução
Os diodos são componentes eletrônicos, onde em sua confecção são utilizados materiais semicondutores, como silício e germânio. Possui terminais positivo (ânodo) e negativo (cátodo). E permite a passagem de fluxo de corrente apenas por um dos sentidos, ou seja, onde o terminal positivo da fonte está ligado ao ânodo e o negativo ao cátodo. Podendo também ser ligado de forma oposta com a polarização reversa, estas configurações possibilitam a existirem as duas posições aberta e fechada (inicialmente) e em seguida realizar a manobra.
Em uma análise mais simplificada, podemos considera-lo como uma chave controlada e que este controle é feito através da tensão aplicada nos terminais do diodo. Essa aplicação de tensão no diodo está relacionada diretamente com as características dos materiais semicondutores que quando aplicada determinados níveis de tensões a barreira de potencial é vencida, que é quando ocorre a condução de corrente.
2. Objetivo da prática
Esta prática tem como objetivo principal estudar o comportamento do diodo e também suas limitações. Onde com a coleta das medições de tensão e corrente do diodo, seja possível montar um gráfico do circuito experimental para constatar alguns conhecimentos teóricos e também realizar comparativos com considerações de um diodo ideal e seus dados de fabricação.
3. Circuito
Os componentes utilizados para montagem do circuito foram: uma fonte VCC variável, prontoboard, cabos conectores, dois resistores ligados em série, um de 217Ω e outro de 295Ω, ambos valores medidos e mais um diodo.
Fig. 01 – diagrama de ligação do circuito.
Fig. 02 - Circuito montado em bancada de laboratório
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– Roteiro prático e resultados
4.1 Medição de resistência dos resistores, através do ohmímetro. Para que utilizando de algum tipo de associação, conseguíssemos alcançar uma resistência aproximada de 500Ω. Com dois resistores, um de 220Ω ± 5% e outro de 300Ω ± 5% ligados em série, onde a resistência equivalente medida com ohmímetro foi igual a 512Ω.
4.2 Teste do diodo (1N4007) para identificação de qual material o diodo era composto. Na escala para teste do diodo o multímetro apresentou um valor de 0,601V para polarização direta. Logo este diodo é de silício, pois sua faixa de tensão varia de 0,6v a 0,7v. bem como era esperado o resultado para a polarização reversa o equipamento apresentou um valor fora de escala, já que nessa polarização o diodo funciona como uma chave aberta
Fig. 03 – teste de polarização do diodo
4.3 Montagem do circuito em prontoboard, fonte VCC, associação dos resistores e diodo. Ligados em série.
4.4 Aplicando a tensão no circuito partindo de 1V até 15V intervalo de 1V e em cada intervalo, foi realizada a medição de tensão direta no diodo (VD) e medição de corrente com o amperímetro em série com o circuito
Fig. 02 - Medição de corrente id, corrente passando pelo amperímetro e seguindo para o diodo.
Fig. 04 - Medição de tensão com o voltímetro direto sobre o diodo.
4.
– Coleta de dados de tensão e corrente
Vs (V) 0 1,03 2,03 3,02 4,03 5,05 6,03 7,06 8 9,02 10,06 11,01 12,01 13,02 14,08 15,01 Id (mA) 0 0,73 2,61 4,53 6,38 8,33 10,1 4 12,1 2 13,8 9 15,8 0 17,90 19,73 21,9 23,8 26,1 27,9 Vd (V) 0 0,58 6 0,64 1 0,66 0,68 0,69 0,70 0,71 0,72 0,72 0,72 0,72 0,73 0,73 0,73 0,74 Icirc.* 0 0,87 2,71 4,61 6,54 8,51 10,4 12,4 14,2 16,2 18,2 20,1 22,03 24 26,1 27,9
*
Icirc. Pela lei de ohm. I = E / R, sendo o circuito associado em série a corrente do resistor equivalente é igual a do diodo. Então calculando a diferença de potencial no resistor e a resistência equivalente, temos que I circ = (Vs – Vd) / (R1 + R2)4.1.
– Erros
Valor medido Valor padrão Erro relativo (VP – VM) / VP Erro percentual ER x 100% 0,73 0,87 0,16 16,09 2,61 2,71 0,0369 3,69 4,53 4,61 0,017 1,73 6,38 6,54 0,024 2,44 8,33 8,51 0,021 2,11 10,14 10,4 0,025 2,5 12,12 12,4 0,022 2,25 13,89 14,2 0,021 2,18 15,80 16,2 0,024 2,4 17,90 18,2 0,016 1,64 19,73 20,1 0,018 1,84 21,9 22,03 0,0059 0,59 23,8 24 0,0083 0,83 26,1 27,9 0,064 6,455
– Gráfico (Id x Vd)
Fig. 05 – Gráfico da corrente do diodo em mA em relação a tensão Vd.
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– Cálculos
Id = 10,14 mA Id = 19,73 mA Vd = 0,70V Vd = 0,72V Se Vd >> VT, Id = Is x e (Vd/ ᶯ VT) 10,14 . 10 -3 = Is . e (0,70 / ᶯ . 25x10^-3) 19,73 . 10 -3 = Is . e (0,72 / ᶯ . 25x10^-3) 0,5139 = e (28 / ᶯ) / e (28,8 / ᶯ) logaritmo. ᶯ x ln (0,5139) = 28 – 28,8 ᶯ= - 0,8 / (ln (0,5139)) ᶯ= 1,202Para ᶯ= 1,202, substituindo na equação Id = Is x e (Vd/ ᶯ VT) Id / e (Vd / ᶯ x Vt) = Is
Is = 10,14 . 10-3 / ( e (0,70/ 1,202 . VT)
Is = 77,5 pA.
Na parte linear, a condutância = 1 / rd.
1/rd = d(Id) / d(Vd), Vd = Vdo + Id x rd.
1/rd = d (Is . e (Vd/ ᶯ VT)) / d (Vdo + Id x rd) Desenvolvendo rd = (ᶯ . Vt) / Id
rd = 1,202 x 25.10-3 / 10,14 x 10-3
6 rd = 2,96 Ω
7 Conclusão
Com a finalização da prática a cima, constatamos como é o comportamento de um diodo real. E também a constatação de conhecimentos teóricos adquiridos: o dispositivo quando de silício começa a conduzir com tensões aplicadas de forma direta próximas a 0,6V.
Já quanto a curva do diodo foi possível identificar o crescimento exponencial da curva (Id x Vd) onde a curva encontra uma estabilização no eixo da tensão do diodo, porém continua aumentando no eixo da corrente do diodo. Aproximando de um comportamento linear.
Tal verificação nos permite dizer que o diodo em sua polarização direta possui uma correte elevada, que podemos limitar com um circuito em série, como fizemos com a associação de resistores de 512Ω e apresenta uma tensão constante próxima de 0,7V. Já na polarização reversa a corrente do diodo é muito pequena, tendendo a zero e tensão reversa igual a fonte de tensão.
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– Referências
• Halkias, Milman, eletrônica vol.1
•
www.circuitlab.com
/editor/#?id=7 pq5wm, disponível em
20/09/2017, acesso às 10:50.
• Boylestad, Robert L., introdução a análise de circuitos.
Relatório 01: PRÁTICA - DIODOS CURVA CARACTERÍSTICA
09 de outubro de 2017 Recife.
Grupo: Aisla Rayana Perreira -
Francisco Ramalho – 01090999 Gisele Costa
