Relatório - Diodos

Relatório - Diodos

(Parte 1 de 2)

“Relatório: Experimentos com Diodos”

Ilha Solteira – 2007

“Relatório: Experimento com Resistores”

Alunos: Admilson Rodrigues Amorim - 01

Bruno Bortolucci Maia - 04

Diego Gomes Ribeiro - 05

Edson Akira da Silva - 07

Eli Morais da Silva – 09

Base Tecnológica: MSI (Manutenção de Sistemas Industriais)

Módulo e Curso: 1º Eletrotécnica

Sumário:

Diodos ..................................... 03

Produção de Diodos ......................... 03

Teoria de Funcionamento .................... 05

Tipos de Diodos ............................ 05

Simbologia ................................. 07

Aproximações ............................... 07

Diodo em Corrente Alternada ................ 09

Circuitos Experimentais .................... 09

Relato da Experiência Realizada ............ 14

Gráficos ................................... 16

Diodos

.Diodos são componentes de grande aplicação em circuitos eletrônicos. Seu nome representa “dois eletrodos”. Este componente tem seu funcionamento semelhante ao de uma chave podendo estar aberta ou fechada assim como veremos adiante.

.Para entendermos seu funcionamento, temos de conhecer suas etapas de produção. O diodo é construído a partir de um material semi-condutor. Materiais semi-condutores são aqueles que possuem quatro elétrons em sua camada de valência. Como o número de elétrons determina a condutibilidade de um material, são considerados semi-condutores pois condutores possuem apenas um elétron na camada de valência e isolantes possuem oito assim eles ficam no meio desses valores.

Fig. 1.1 – Diodos

Produção de Diodos

.Para se fazer um diodo, é necessário passar o material semi-condutor (Germânio e Silício, porém o silício é mais usado por ser mais abundante na natureza) por um processo chamado Dopagem de Semi-Condutores. Esse processo baseia-se na aplicação de gases trivalentes e pentovalentes para a construção de pólos positivos e negativos da seguinte forma:

  • Para se formar o pólo negativo, aplica-se gás pentovalente (gás de elementos do período 5. Exemplos: Arsênico, Antimônio e Fósforo) como representado a seguir:

Fig. 2.1 – Inserção de gás pentovalente para a polarização negativa.

.Como já dito, o material semi-condutor possui quatro elétrons na camada de valência, adquirindo os cinco elétrons do gás pentovalente, ele completa uma camada (oito elétrons) e forma outra com apenas um. Sobrando um elétron, dizemos que o material possui excesso de cargas negativas ficando assim, negativamente polarizado.

  • Para se formar o pólo positivo, aplica-se gás trivalente (gás de materiais de elementos do período 3. Exemplos: Gálio, Iodo, Boro e Alumínio) como representado a seguir:

Fig. 2.2 – Inserção de gás trivalente para a polarização positiva.

.Já com quatro elétrons na camada de valência, o semi-condutor recebe mais três do gás trivalente ficando assim com sete elétrons. Para completar sua camada de valência, o material necessita de mais um elétron. Dizemos então que o material está em falta de elétrons ou em sobra de prótons (cargas positivas) ficando assim, positivamente polarizado.

.Ao final desse processo, ocorre a neutralização das cargas mais próximas. No centro do material, ou no limite entre pólo negativo e positivo, as cargas diferentes estão mais próximas, assim, elas se atraem e vão neutralizando essa região do material. Ao final essa área acaba ficando neutralizada, á essa região, damos o nome de Camada de Depleção. O funcionamento do diodo é basicamente esta camada de depleção.

Teoria de Funcionamento

.A barreira de potencial no diodo é a tensão mínima requerida para que ele comece a conduzir corrente elétrica. Esse valor mínimo é de aproximadamente 0,6 á 0,7 volts para diodos de silício e 0,3 volts para diodos de germânio. Se a tensão na fonte for menor que esses valores, o diodo não conduzirá corrente elétrica.

.O diodo em circuitos elétricos funciona como uma chave que varia de estado conforme a maneira que é ligado á fonte. Daí surgem duas formas de ligação ou como veremos, duas formas de polarização:

  • Polarização Direta: É quando se liga o pólo positivo da fonte com o pólo positivo do diodo, o pólo negativo da fonte com o pólo negativo do diodo. Neste estado, como as cargas emitidas pela fonte são iguais as cargas dos extremos do diodo, elas se repelem, aproximando-se do centro do diodo até que a camada de depleção diminua tanto que o diodo comece a conduzir. Nesse estado, o diodo se comporta como uma chave fechada, tendo corrente e não tendo tensão.

  • Polarização Reversa: É quando se liga o pólo positivo da fonte com o pólo negativo do diodo e o pólo negativo da fonte com o pólo positivo do diodo. Neste estado, como as cargas emitidas pela fonte são diferentes das cargas dos extremos do diodo, elas se atraem e se acumulam nesses extremos fazendo com que a camada de depleção aumente. Assim, não é possível que a corrente passe pelo diodo fazendo com que neste estado, o diodo se comporte como uma chave aberta, tendo tensão e não tendo corrente.

.Nos circuitos, usamos um Resistor para servir como limitador de corrente, pois se a corrente que passar pelo diodo for maior que sua máxima corrente direta, haverá perda do componente. Mesmo se esta corrente for próxima ao valor máximo, a vida útil do diodo reduz bastante. Quanto maior for o valor da resistência, menor será a corrente no diodo.

Tipos de Diodos

.As características, o modo na qual se comporta, sua área de atuação no gráfico da curva do diodo e outros fatores, indicam o diodo que será utilizado em determinada função. Os principais tipos de diodos são:

  • Diodo Retificador: Componente utilizado para retificar a forma de onda.

Fig. 4.1 – Diodo Retificador.

  • Diodo Zener: É especialmente projetado para trabalhar na região de ruptura de tensão reversa. É utilizado em circuitos reguladores de tensão

Fig. 4.2 – Diodo Zener

  • Diodo Schottky: Este diodo serve para diminuir a carga armadilha no diodo através do Efeito Schottky. Seu nome é em homenagem ao físico alemão Walter Schottky.

Fig. 4.3 – Diodo Schottky

  • Diodo Túnel: É um diodo semicondutor muito rápido que opera na casa dos Ghz através dos efeitos da mecânica quântica.

  • LED (Diodo emissor de Luz): Este diodo é mais utilizado como pequenas lâmpadas que servem para indicar algo ou para formar letreiros eletrônicos.

Fig. 4.4 – LEDs

  • Fotodiodo: É um tipo de fotodetector designado para responder á entradas óticas.

Fig. 4.5 – Fotodiodo

  • Diodo Varicap: É um capacitor variável que tem sua capacitância alterada conforme a tensão que é submetido.

Simbologia

Diodo Retificador

Diodo Zener

Diodo VARICAP

Diodo Túnel

Fotodiodo

Led (Diodo Emisor de Luz)

Diodo Schottky

Diodo com característica dependente da temperatura

Tabela 5.1 – Simbologia de Diodos (A= Anodo (+) e K=Catodo (-))

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