Experimento 1 - Eletrônica Analógica

Disciplina: FTL041 - Laboratório de Eletrônica Analógica 1

Curso: Engenharia de Produção

Carga horária: 30 horas

Experimento I: Primeira Parte - Levantamento da curva característica de um diodo

1. Objetivo

        O objetivo desta aula é o levantamento da curva característica de um diodo quando  polarizado diretamente e reversamente.

2. Introdução

        O diodo é um dispositivo de dois terminais, conhecidos como anodo e catodo.  Quando o potencial de anodo é positivo em relação ao cátodo, diz-se que o diodo está diretamente polarizado e assim podemos dizer que está em condução,  dessa forma  há o aparecimento de uma queda de tensão sobre ele, essa queda de tensão depende do processo de fabricação e da temperatura de junção. Quando o potencial de catodo é positivo em relação ao ânodo, o diodo está reversamente polarizado. Nestas condições, há o surgimento de uma corrente reversa, designada de corrente de fuga,  esta corrente reversa aumenta lentamente conforme a tensão reversa aplicada. Quando a tensão reversa atinge a chamada tensão Zener, a corrente reversa aumenta de forma muito mais acentuada. Desta forma, pode-se traçar a curva característica  i-v do diodo, conforme mostrado na Figura 1.

[pic 2]
Figura 1 - Curva característica i-v de um diodos

3 - Material utilizado

        Resistor: 120 Ω

        Diodo:1N4007

        Equipamento: fonte de alimentação variável, multímetro digital

4 - Procedimento 1: Polarização direta

        Com o circuito da Figura 2, pode-se levantar a parte da curva caracterísitca i-v de um diodo correspondente à polarização direta, com medições aproximadas da corrente e da tensão do diodo.

[pic 3]

Figura 2 - Diodo polarizado diretamente

1 - Monte o circuito da Figura 2. Construa uma tabela com valores da tensão vd e da corrente id medidas, com Vf variando de 0V a 10V. Para tensões da fonte entre 0,0 V e 1,0 V, varie Vf com incrementos de 0,1 V. A partir de 1,0 V, os incrementos de Vf devem ser de 1,0 V. Repita o mesmo procedimento montando o circuito no LTspice.

2 -  Com os dados obtidos, plote a curva id  x vd , identificando a tensão de ruptura Com os dados obtidos, plote a curva id  x vd. Plote também a curva id  x vd com os dados obtidos como simulador (LTspice).  

5 -  Procedimento 2: Polarização reversa

        O circuito da Figura 3 será utilizado para o levantamento da curva i-v de um diodo polarizado reversamente.

[pic 4]

Figura 3 - Diodo reversamente polarizado

1 -  Monte o circuito da Figura 2. Construa uma tabela com valores da tensão vd e da corrente id medidas, com Vf variando de 0V a 10V. Para tensões da fonte entre 0,0 V e 1,0 V, varie Vf com incrementos de 0,1 V. A partir de 1,0 V, os incrementos de Vf devem ser de 1,0 V. Repita o mesmo procedimento montando o circuito no LTspice.

2 - Com os dados obtidos, plote a curva id  x vd , identificando a tensão de ruptura (se houver). Plote também a curva id  x vd com os dados obtidos como simulador (LTspice).

6 - Questões:

(a) - Descreva os dois modos principais de operação do diodo semicondutor (polarização direta e reversa).

(b)  - O que é a ruptura e em que modo de operação ela ocorre em diodos semicondutores.

(c) - Proponha um circuto lógico de duas entradas (A e B) e uma saída (S) usando diodos. Analise quantitativamente o circuito proposto supondo que os diodos são ideais. No seu entendimento, que diferenças seriam observadas no comportamento do circuito quando ele for contruído com diodos reais de características ID = IS(exp(vD/ηVT)-1).

 OBS: Compare os resultados medidos e simulados.

Em ambas as figuras com os circuitos para a polarização direta e reversa, observa-se que o amperímetro são realizadas medições da correne id, que passa pelo diodo, somada com a corrente que passa pelo voltímetro (instrumento não ideal). Supondo-se que a corrente que passa pelo voltímetro é muito pequena comparada à corrente do diodo e à precisão do amperímetro, pode-se considerar que a leitura no amperímetro corresponde à corrente que passa pelo diodo.

Experimento I: Segunda Parte - Circuitos Retificadores

1. Objetivo

        Verificar experimentalmente as características elétricas dos retificadores de meia onda com carga resistiva e resistiva/capacitiva e de onda completa com carga resistiva e resistiva/capacitiva e analisar o comportamento das retificações.

2. Introdução

        O diodo retificador converte o sinal de entrada em uma saída unipolar, apresentando na saída uma forma de onda pulsante.

        A retificação pode ser realizada de duas formas: retificação em meia onda e a retificação em onda completa. Na retificação em meia onda um dos semiciclos é retirado, pois o diodo conduz em apenas um dos semiciclos, ou seja, dependendo da disposição do diodo no circuito pode haver condução no semiciclo positivo ou no negativo. Na retificação em onda completa os dois semiciclos são aproveitados, ou seja, há um diodo polarizado diretamente (conduzindo) e outro reversamente (corte), estamos falando de um retificador de onda completa com derivação central. E no caso de 2 diodos polarizados diretamente e outros 2 reversamente, estamos falando do retificador de onda completa em ponte.

        Como mencionado acima na saída  de um retificador seja em meia onda ou onda completa o sinal é unipolar mas pulsante, logo, com intuito de reduzir a ondulação da tensão cc na saída em relação a tensão de pico, ficando assim as tensões mais próximas, pode-se utilizar um filtro capacitivo.        

3 - Material necessário

• 4 diodos 1N4007 ou 1N4004
• 1 capacitor eletrolítico de 470 µF
• 1 protoboard
• multímetro
• osciloscópio
• 1 transformador 12V/12
• resistor de 2 kΩ

4 - Procedimento 1: Retificação em meia onda

1 - Monte o circuito da Figura 1, e meça:

Com o multímetro:                                 Com o osciloscópio: