Laboratório de Eletrônica Analógica I

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UNIVERSIDADE FEDERAL DE ITAJUBÁ

Eletrônica Analógica - ELT 313

Laboratório de Eletrônica Analógica I

Experimento 1

Data: 14/09/15

Matheus Lourenço Ferreira - 27253

Lucas Lamounier Faria - 30691

Professor: Robson Moreno

Introdução:

        Um diodo semicondutor é um elemento ou componente eletrônico composto de cristal semicondutor de silício ou germânio numa película cristalina cujas faces opostas são dopadas por diferentes materiais durante sua formação, que causa a polarização de cada uma das extremidades. É o tipo mais simples de componente eletrônico semicondutor, usado como retificador de corrente elétrica entre outras aplicações. Possui uma queda de tensão de, aproximadamente, 0,3 V (germânico) e 0,7 (silício).

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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.

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Figura 1.1 - Polarização Direta.

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.

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Figura 1.2 - Polarização Reversa.

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

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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[pic 6]

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	591mV	Circuito Aberto
IN4001	549mV	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.[pic 7]

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 240 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 xe 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[pic 8]

Escalas:

Canal 1: 0,2 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:[pic 9]

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:

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Escalas:

Canal 1: 1 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.