Polarização de Diodos

Alécio A. LeiteR.A.139148
Carlos H. C. SilvaR.A.122947
Jean R. do AmaralR.A.121641
Johnny M. MarquesR.A. 122928

Acadêmicos: Campo Grande, 14 de Março de 2010

UNIVERSIDADE Anhanguera-Uniderp Disc. Eletrônica Geral Profª M. Sc Daniela Luiza Catelan Carneiro E - Turma N50

RESUMO3
INTRODUÇÃO4
OBJETIVO6
METODOLOGIA7

O experimento tem como objetivo o levantamento da curva de carga característica do diodo retificador, bem como a verificação experimental da sua polarização direta e reversa.

Diodos

O diodo é o mais simples dispositivo eletrônico semicondutor existente e de ampla aplicação na área de eletrônica. A palavra diodo está relacionada aos "dois eletrodos" presentes no dispositivo. Sua construção consiste basicamente na formação de uma junção metalúrgica P-N. Quando em operação a região de depleção aumenta ou diminui de acordo com a polarização do dispositivo, ou seja ocorre a variação da altura da barreira de potencial, obtendo-se um funcionamento semelhante ao de uma chave, e sendo por isso bastante utilizado em circuitos eletrônicos. Existem no mercado vários tipos de diodos como: Zener LED, fotodiodo, varistor, Schottky, diodos de corrente constante, diodos de recuperação em degrau (step-recovery diodes), diodos de retaguarda (back diodes), diodo de tunelamento, etc. As curvas características de cada tipo de diodo irão determinar sua aplicabilidade.

A figura abaixo representa um símbolo básico de um diodo.

Princípio de funcionamento

Quando um bloco de silício tipo N e um outro bloco de silício tipo P são colocados em contato íntimo (junção metalúrgica) os portadores de carga (elétrons e lacunas) em excesso de lado N e do Lado P se neutralizam através do processo de difusão. A corrente que se estabelece é conhecida como corrente de difusão. Desta forma, estabelece-se regiões distantes a região neutra (onde a carga total é zero) e a região de depleção onde a concentração de portadores de carga é zero. Quando aplicamos uma polarização direta (positivo no lado P e negativo no lado N) o campo elétrico externo criado na região de depleção é de sentido contrário ao campo interno fazendo com que a barreira de potencial seja reduzida permitindo a passagem de corrente elétrica através da região de depleção. Quando aplicarmos uma polarização reversa (positivo no lado N e negativo no lado P) o campo elétrico interno criado na região de depleção é no mesmo sentido ao campo interno fazendo com que a barreira de potencail aumente dificultando a passagem de corrente elétrico através da região de depleção. Com o processo de difusão as cargas fixas do silício, que estavam neutras, se tornam íons devido à recombinação de pares elétronslacunas. Estes íons criam um campo elétrico que por sua vez provoca uma corrente elétrica (conhecida como corrente de deriva) de sentido contrário à corrente de difusão.

Quanto maior for a corrente de difusão maior será a corrente de deriva em sentido oposto até que haja um equilíbrio entre elas, ou seja os portadores de carga não conseguem mais atravessar o campo elétrico por difusão.

Região de Depleção Fig. 02

Desta forma, estabelece-se regiões distantes a região neutra (onde a carga total é zero) e a região de depleção onde a concentração de portadores de carga é zero. Quando aplicamos uma polarização direta (positivo no lado P e negativo no lado N) o campo elétrico externo criado na região de depleção é de sentido contrário ao campo interno fazendo com que a barreira de potencial seja reduzida permitindo a passagem de corrente elétrica através da região de depleção. Quando aplicarmos uma polarização reversa (positivo no lado N e negativo no lado P) o campo elétrico interno criado na região de depleção é no mesmo sentido ao campo interno fazendo com que a barreira de potencail aumente dificultando a passagem de corrente elétrico através da região de depleção.

Lado P Lado N

Montar um circuito de modo que possamos energiza-lo de maneira direta e reversa, com o intuito de comprovar a caracteristica de energização de um diodo, em seguida ja no cirucitos propostos encontrar a corrente nas tres aproximações como lecionado em sala de aula, e ainda por ultimo traçar a curva caracteristica do diodo.

Este trabalho se dividira em sete partes como o proposto, sendo que inicialmente, será simulado a polarização direta e reversa de um diodo em um circuito a se criar, ja na segunda etapa, bucaremos as correntes Id para as tres aproximações conhecidas de um diodo, e por ultimo buscaremos encontrar os valores de tensão e corrente no circuito proposto, com o intuito de encontrar graficamente a curva do diodo no circuito e em seguida comentaremos sobre o encontrado analizando se esta de acordo com o teórico ja conhecido.

Etapa 1 Segue abaixo imagens do cicuito simulado para analise.

Analise do circuito simulado

tensão no diodo tipo led

O circuito simulado é uma porta And da Familia DTL, onde na figura 01 podemos observar o cirucito com as entradas A e B em nível lógico Low, ou seja os diosdos D1 e D2 em condução, logo a saída tambem terá nível lógico Low, sendo assim não haverá Na figura 02, encontramos as entradas A e B com nível lógico High, o que nos permite dizer que os diodos D1 e D2 estão em corte, logo a saída sera High, possibilitando desta forma tensão no diodo tipo led, como é comprovado pela analise do multimetro inserido no circuito, que nos mostra a leitura de 2,4. Sabendo que o circuito está alimentado em 5V e o diodo tipo led necessita de no minimo 2,4V para a condução, podemos então concluir que o dido tipo led está em condução. Todavia na figura 03, temos a entrada A em nível lógico High, e a entrada B em nivel lógico Low, e não é observado tensão no diodo tipo led. A analise da tres figuras nos permite chegar a conclusão de igualdade a tabela verdade do cicuito analisado, onde basta que haja apenas um dos diodos de entrada D1 ou D2, em condução, ou seja em nível lógico Low, para que a saída seja Low.

Etapa 2

Conforme circuto proposto e mostrado na figura abaixo, temos as medições Id1 para inicio dos calculos de aproximação.

Fig. 07 Baseado na representação do diodo Ideal, temos na primeira aproximação:

R-rd300

Nesta primeira aproximação o diodo funciona como uma chave, quando energizado diretamente ele está em condunção, qunado energizado reversamente ele esta em corte.

Para a segunda aproximação foi usada uma fonte em paralelo simulando a resistencia encontrada nesta situação.

Fig. 09 Baseado na representação do diodo Quase Ideal, temos na Segunda aproximação:

R300

Aqui temos uma fonte de tensão em serie com o diodo, o que vem a provocar um pequeno atraso na curva caracteristica deste aproximação.

Na terceira aproximação além da fonte temos ainda um resistencia associada em serie a a fonte .

Baseado na representação do diodo Quase Real, temos na Segunda aproximação:

R + rd300 + 10

Ja nesta ultima aproximação temos alem da fonte, mais um resistor, o que acarreta alem do atraso na curva, uma pequena inclinação como a observada na figura 10.

Etapa 3

Nesta estapa como proposto, foi realizado medições com os valores de tensão como os da tabela fornecida, conforme dados obtidos logo abaixo da figura com o circuito analizado.

Segue abaixo tabela com os valores obtidos com a medição em cada nivel de tensão proposto.

Curva caracteristica do diodo, baseado em analise da tabela acima.

Com base nos dados coletados apos analise do circutio em questão, podemos afirmar que o diodo simulado no circuito pode-se ser considerado um diodo quase real, pois a curva encontrada, aproxima-se muito da curva conhecida. Todavia, vale salientar que o diodo no circuto acima so passou a estado de condução apos ser inserido mais de 1Volta na fonte de tensão, o que vem de encontro a teoria de que o diodo passaria a condução após 0,7 volts, porem deve-se ser levado em conta a queda de tensão do circuito, em que o diodo esta inserido. Porem tal fato não veio a causra mudanças consideraveis na curva caracteristica do diodo.

Etapa 4

Quando se inverteu a polaridade da fonte, sabia-se que o diodo estaria em corte, porem, tambem inverteu-se o sinal de tensão da fonte, o que veio a anular a inversão de polaridade da fonte, ou seja, o circuito estava novamente alimentado normalmente como na Etapa 3, e mais uma vz comprovou-se a teoria, de que de 1 Volt par baixo o diodo passa a estado de corte, não mais conduzindo.

Etapa 5

Foi verificado que Id e Ir são variaveis em função do nível de tensão aplicada ao circuito, todavia sofrem influencia dos demais componentes empregado, porem a medição só é possivel apartir do momento em que o diodo passa ao estado de condução, no caso das estapas 3 e 4, apenas apos 1 volt.

Etapa 6

A curva caracteristica apresentada na figura 14, ficou bem semelhante a curva caracteristica conhecida do diodo Quase Real, como podemos analisar nos ddos obtidos apos as medições e suas imagens, bem como a imagem da curva teórica, mencionada acima.

Etapa 7

O díodo rectificador é um componente unidireccional ou seja, só conduz num sentido (quando o Ânodo está a um potencial positivo em relação ao Cátodo). Nessa situação diz-se que o díodo está polarizado directamente

Bibliografia

• Taub, Heubert. Eletrônica Digital, MacGraw-Hill do Brasil, 1982. • http://www.lsi.usp.br/~bariatto/fatec/aca/aula3-retificadores.pdf

• http://www.lsi.usp.br/~bariatto/fatec/aca/aula3-retificadores.pdf

• http://pt.wikipedia.org/wiki/Diodo_semicondutor

• http://www.eletronica24h.com.br/cursoeletronica/index.htm

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