UNIVERSIDADE FEDERAL DE ITAJUBÁ

Eletrônica Analógica - ELT 313

Laboratório de Eletrônica Analógica IExperimento 1

Apresentação – data: 11/09/2013

Turma Número Nome P4 25063 Maximiliano Valério Filho

Professor: Robson Moreno

Sumário

1- Introdução ...............................................................................................1

2- Objetivo ...................................................................................................3

3- Procedimento Experimental ....................................................................5

4- Gráficos ...................................................................................................9

5- Concusão...............................................................................................11

6- Biblioteca ..............................................................................................12

Introdução:

Resumidamente, um Diodo é um dispositivo de dois terminais cuja principal característica é a de conduzir corrente em um sentido (polarização direta) e a de bloquear corrente no sentido contrário (polarização reversa).

Polarização Direta: O diodo se comporta idealmente como uma chave fechada quando o potencial (+) estiver sobre o catodo. Quando a tensão supera a tensão de joelho do componente ele conduz, tendo sobre ele uma queda de tensão de (0,3V~0,7V) caso seja de sinal, e uma queda de aproximadamente 1V para um diodo retificador.

Polarização Reversa: O diodo se comporta idealmente como uma chave aberta quando o potencial (-) estiver sobre o catodo. Dessa forma, não há fluxo de corrente.

A curva característica do diodo mostra exatamente o comportamento do componente em ambas as polarizações.

Devido ao efeito capacitivo, o componente não responde instantaneamente a mudança de polarização, ou seja, ele leva um tempo finito para se recuperar dos efeitos transitórios até assumir o regime de operação correto. Tais tempos são chamados tempo de recuperação.

Existem dois tipos, o Tempo de recuperação direto e reverso. Na pratica, o tempo de recuperação reverso é relativamente maior que o direto. Esse comportamento será abordado ao decorrer do relatório.

A reta de carga é uma solução gráfica para encontrar o ponto de operação do componente. Tomando como referencia um circuito simplificado, reduzido por Thevenin. Primeiramente, marca-se a tensão máxima que pode ser aplicada sobre o diodo e a corrente máxima que se pode passar por ele. Dessa forma, traça-se uma reta ligando ambos os pontos, e toma-se como ponto de operação o cruzamento da reta com a curva do diodo.

Objetivo

O experimento tem como objetivo:

- Verificar a curva característica (polarização direta) de um Diodo Semicondutor Usando Osciloscópio;

- Verificação da influencia da temperatura;

- Verificação do tempo de correção reverso;

- Aplicação do Conceito da Reta de carga e dos modelos do Diodo;

Desenvolvimento

MATERIAIS UTILIZADOS

PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL

Primeiramente, por meio de um multímetro digital, utilizando a escala apropriada para medir condições de condução do diodo, realiza-se medidas em ambos componentes (IN4148 | IN4001) polarizados direta e inversamente.

Os dados obtidos são mostrados na seguinte tabela:

Diodo Polarização Direta Polarização Reversa

IN4148 631mV Circuito Aberto

IN4001 558mV Circuito Aberto

Pode-se notar que a tensão de polarização direta do diodo retificador (IN4001) é menor que o do diodo de sinal. Isso se deve ao fato de que o diodo retificador é polarizado com correntes mais altas, fazendo com que sua tensão de joelho seja maior que o diodo de sinal.

Na segunda parte do experimento, é montado o seguinte circuito e seu respectivo sinal de entrada.

Por meio de um gerador de funções, injeta-se um sinal com uma frequência de 1kHz, 10Vpp , com um valor médio de 5V. Através do Canal 1 do osciloscópio, mede-se a forma de onda sobre o diodo, da mesma forma, o Canal 2 mede o sinal inverso sobre o resistor de 250 ohms. Já com o osciloscópio calibrado, deve-se inverter a polaridade do Canal 2 de modo com que se possa medir o sinal com sentido correto sobre o componente.

Feito isso, deve-se ajustar o osciloscópio no modo x-y, fazendo com que a tensão sobre o diodo (VD) se posicione do eixo x e a tensão sobre o resistor VR seja plotada ao eixo y. Nota-se que a tensão sobre o resistor é uma medida indireta da corrente que passa por ele, logo, passa também pelo diodo, sendo assim indiretamente ID.

Desse modo, o sinal gerado na tela do osciloscópio nada mais é que a curva característica do diodo, exibida abaixo:

E

Escalas:

Canal 1: 0,5 V/div

Canal 2: 2 V/div

Analisando a forma de onda exibida pelo osciloscópio, pode-se medir que a tensão de joelho do componente testado se dá por volta de 0,7mV~ 0,8mV, tomando como referencia as escalas de medida.

Na terceira parte do experimento, deve-se verificar o tempo de recuperação reverso. Agora utilizando o diodo retificador, deve-se realizar a seguinte montagem:

Deve-se injetar agora um sinal AC quadrado com 10Vp e frequência de 10kHz. Sendo assim, mede-se com Canal 1 do osciloscópio a onda sobre o resistor. Feito isso, a forma de onda sobra o resistor é apresentada abaixo:

Escalas:

Canal 1: 5 V/div

Base de Tempo: 20 µs/div

Analisando o resultado obtido pelo osciloscópio, pode-se medir que o tempo de recuperação desse diodo é por volta de trr = 4µs.

Na quarta parte do experimento, deve-se simular um circuito com diodo polarizado direta e inversamente. Para isso, é necessário montar o seguinte circuito.

Utilizando agora uma fonte DC 12V e um multímetro digital, deve-se medir as tensões e correntes sobre o diodo, VD e ID respectivamente.

Ao simular um diodo perfeito polarizado diretamente (um curto), deve-se retirar o componente e substitui-lo por um amperímetro a fim de medir a corrente na malha.

Deve-se repetir o mesmo processo, porém para um diodo perfeito polarizado inversamente (chave aberta). Desse modo, deve-se retirar o componente e substitui-lo por um voltímetro, a fim de medir a tensão sobre a chave aberta.

Tais medidas estão dispostas na tabela abaixo:

ID [mA] VD [V]

Diodo no Circuito 5,26 0,703

Diodo em Curto 5,96 0

Diodo Aberto 0 5,99

Na quinta parte deve-se traçar a reta de carga do circuito anterior, desse modo, é preciso simplificar o mesmo de modo com que se reduza a um circuito simples de análise. Por isso, faz-se necessário aplicar o teorema de Thevenin, reduzindo o circuito anterior à:

Viu-se, na introdução, que os pontos de intersecção nos eixos das correntes e tensões do diodo são calculados por:

Sendo assim, o ponto B é dado por VTH = 6V e ponto A e dado por ID= 5,66mA

Dessa forma, utilizando a curva característica dada, é possível traçar a reta de carga para o circuito.

Pela curva característica, pode-se estimar os valores de cruzamento, sendo eles ID = 5,1mA e VD = 0,65 V.

Fazendo um comparativo:

MEDIDO CALCULADO

ID [mA] VD [V] ID [mA] VD [V]

Diodo no Circuito 5,26 0,703 5,1 0,65

Diodo em Curto 5,96 0 5,66 0

Diodo Aberto 0 5,99 0 6

Conclusão

Conclui-se pelo experimento, que os valores obtidos se aproximaram relativamente dos teóricos.

Na primeira parte, a curva característica do diodo medida no osciloscópio, mostra uma tensão de joelho próxima dos 0,7V teóricos para o diodo usado.

Na parte 3, observa-se que o tempo de recuperação medido está perfeitamente dentro das condições teóricas. Sendo os valores teoricos por volta de unidades ou dezenas de microssegundos, de modo com que o valor medido é 4 microssegundos.

Na quarta e quinta parte, pode-se verificar a veracidade dos valores através da ultima tabela comparativa, onde os valores medidos e calculados se aproximam relativamente.