Relatório Prática Diodo

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    PRTICA 01 DIODOSSEMICONDUTORES E DIODOS

    ZENER

    Alunos : Alexandre Rodrigues

    Arthur Ribeiro

    Daniel Ferrareis

    Igor Natividade

    Professora : Sarah Jorge

    Universidade Federal de Ouro Preto

    Instituto de Cin!ias "xatas e A#li!adas

    Curso de "ngenharia "l$tri!a % Caus Jo'o (onlevade

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    1. Introduo

    O diodo $ u& !oonente eletr)ni!o se&i!ondutor *efeito de do#age&+ala&ente usado na &ontage& de !ir!uitos el$tri!os devido a sua variedadede a#li!a,-es. Nesta #r/ti!a #odere&os observar o fun!iona&ento deste

    dis#ositivo e& u& !ir!uito el$tri!o tal !o&o suas a#li!a,-es0 variando desdeu&a !have siles at$ u& retifi!ador de ondas.Observare&os o fun!iona&ento de u& ti#o es#e!1fi!o de diodo !ha&ado

    2ener0 ou diodo regulador de tens'o. "ste dis#ositivo difere de u& diodose&i!ondutor !o&u& #or ter u&a do#age& diferente *&aior ou &enor+. 3al ti#ode diodo !o&o o #r4#rio no&e 5/ di6 fun!iona sob efeito de u&a tens'oes#e!1fi!a0 !aso 7ue ser/ analisado adiante.

    8 iortante salientar 7ue #ara a reali6a,'o de tal #r/ti!a ser/ne!ess/rio o !onhe!i&ento #r$vio do datasheet de todos os dis#ositivosusados.

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    2. Objt!"o#

    Conhe!i&ento do dis#ositivo Diodo

    Consulta ao Datasheet de u& Diodo !o&er!ial

    An/lise do fun!iona&ento de u& Diodo e& u& !ir!uito

    Utili6a,'o do Diodo !o&o u&a !have

    An/lise do fun!iona&ento de u& Diodo 2ener9erifi!a,'o da teoria na #r/ti!a

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    $. M%tr!%!# ut!&!'%do#

    Diodo retifi!ador Diodo 6ener Resistn!ias Fonte de tens'o !ontinua erador de sinais Os!ilos!4#io (ult1&etro digital

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    (. R"!#o )!b&!o*r+,!-%

    D!odo S!-ondutor

    O diodo se&i!ondutor $ u& dis#ositivo eletr)ni!o feito de sil1!io ouger&;nio !onstitu1do #or u&a 5un,'o PN0 sendo esta u&a !o&bina,'o f1si!ade &ateriais !o& alta !on!entra,'o de !argas #ositiva *P+ e &ateriais !o& alta!on!entra,'o de !argas negativas *N+. "sta !o&bina,'o de &ateriais $!ha&ada do#age& eletrost/ti!a e $ a res#ons/vel #elo fun!iona&ento de u&

    diodo.

    Figura 1 - Simbolo Diodo

    Figura 2 - Juno PN

    3al dis#ositivo t& !o&o fonte ele&entar de fun!iona&ento a #assage&da !orrente e& a#enas u& sentido de#endendo ex!lusiva&ente de sua#osi,'o no !ir!uito el$tri!o. Caso o diodo este5a e& u&a !onfigura,'o de#olari6a,'o direta a !orrente fluir/ nor&al&ente sobre ele fun!ionandobasi!a&ente !o&o u& !urto !ir!uito. Caso o diodo este5a e& u&a !onfigura,'ode #olari6a,'o indireta e& rela,'o a fonte o dis#ositivo se !oorta !o&o u&!ir!uito aberto iedindo a #assage& de !orrente #or ele. "ste fun!iona&entose d/ #ela 5un,'o PN onde !ada fa!e do &aterial #ossui u&a deter&inada!ara!ter1sti!a o#osta a outra fa!e0 gerando regi-es de !ondu,'o. O es7ue&a

    de #olari6a,'o direta e #olari6a,'o inversa de u& diodo #ode ser !lara&entevisto na figura abaixo :

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    Figura 3 - Polarizao Direta

    Figura 4 - Polarizao Indireta

    Figura 5 - Polarizao do Diodo

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    Po&%r!'%o D!rt%: A #olari6a,'o de u& diodo $ dita direta 7uando o#4lo #ositivo da fonte geradora *

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    Figura - Polarizao !e"er#a

    Cur"% -%r%-tr/#t!-% d u d!odo : Curva !ara!ter1sti!a do Diodo $dada #ela rela,'o entre tens'o *9+ e !orrente *I+ atrav$s do dis#ositivo. Atrav$sda !urva !ara!ter1sti!a $ #oss1vel observar o &odelo de a#roxi&a,'o do diodousado e seu fun!iona&ento. Os &odelos de diodo s'o ideal0 se&i%ideal e diodode sil1!io 7ue ser/ usado nesta #r/ti!a.

    Figura $ - %on&gura'e# Diodo

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    Figura ( - %ur"a %ara)ter*#ti)a de um Diodo de Sil*)io

    Figura 1+ - Diodo em %orte

    D!odo Znr

    O diodo 2ener ou diodo regulador de tens'o $ u& dis#ositivo eletr)ni!o

    se&elhante ao diodo se&i!ondutor0 $ #ro5etado #ara o#erar e& u&a regi'o!o& tens-es a!i&a da regi'o de ru#tura da 5un,'o PN.

    O dis#ositivo 2ener atua !o&o regulador de tens'o &antendo a tens'o!onstante e& u&a !arga inde#endente da varia,'o da tens'o de linha e daresistn!ia na !arga. U&a ve6 atingida sua tens'o de ru#tura ela se &anter/!onstante ao longo de todo o fun!iona&ento do !ir!uito. 3al dis#ositivo assi&!o&o o diodo se&i!ondutor #ossui u&a !onfigura,'o ideal e u&a !onfigura,'oreal0 sendo re#resentadas nas i&agens abaixo :

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    Figura 11 - Diodo ,ener Ideal

    Figura 12- Diodo ,ener !eal

    Seu fun!iona&ento se baseia na introdu,'o de resistores e& s$ries 7ueli&ita& a !orrente sobre o 2ener0 li&itando assi& a !orrente I6 7ue flui #elodiodo. Para u&a !orrente &aior 7ue a !orrente no&inal *!orrente &/xi&asu#ortada #elo diodo+ ele se 7uei&aria !o&o 7ual7uer outro !oonenteeletr)ni!o0 #or isso a resistn!ia e& s$rie $ t'o iortante #ara o seufun!iona&ento ideal.

    9ale salientar 7ue os valores de #otn!ia &/xi&a0 de tens'o &/xi&a e

    de !orrente no&inal de 7ual7uer dis#ositivo #ode& ser en!ontrados no seuDatasheet.

    Figura 13 - %ir)uito Diodo ,ener

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    Figura 14 - ,ona de Fun)ionamento %orrente no Diodo ,ener

    . Rot!ro r+t!-o r#u&t%do#

    En#%!o 1

    01!onsultar a folha de es#e!ifi!a,-es do diodo IN@>>? e #reen!her a tabela:

    3ens'o direta a !orrente &/xi&a *9F+ 0>9Corrente &$dia direta &/xi&a % IF *A9+ 0>A(/xi&a tens'o reversa de #i!o re#etitiva *9RR(+ Bv

    02Cal!ular a !orrente e a tens'o nos ter&inais do diodo *ideal e tens'o!onstante+ dos seguintes !ir!uitos:

    C!r-u!to 1

    Figura 15 - %ir)uito +1 n#aio +1

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    Neste !ir!uito o diodo en!ontra%se direta&ente #olari6ado0 logo #assa!orrente #or seus ter&inais0 sendo assi&:

    Vd=0V

    Id=12

    680=17,65mA

    C!r-u!to 2

    Figura 16 - %ir)uito +2 n#aio +1

    Neste !ir!uito o diodo en!ontra%se reversa&ente #olari6ado0 logo n'o#assa !orrente #or seus ter&inais0 sendo assi&:

    Vd=12V

    Id=0 A

    C!r-u!to $

    Figura 1 - %ir)uito +3 n#aio +1

    Para esta !onfigura,'o deve%se #ri&eiro !al!ular as tens-es noster&inais do diodo devido aos divisores de tens'o0 e assi& verifi!ar se o diodoest/ ou n'o direta&ente #olari6ado.

    V1=12680

    220+680=9,066V

    V2=12330

    390+330=5,5V

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    ogo :

    V2V1=3,566V

    9erifi!ando ent'o 7ue o diodo se en!ontra reversa&ente #olari6adote&os a seguinte tens'o e !orrente :

    Vd=3,566V

    Id=0 A

    C!r-u!to (

    Figura 1$ - %ir)uito +4 n#aio +1

    Usando os valores de 9 e 9 obtidos no ite& anterior obte&os :

    V1V2=3,566V

    9erifi!ando ent'o 7ue o diodo se en!ontra direta&ente #olari6ado te&os7ue :

    Vd=0V

    Sendo a tens'o sobre o Diodo igual a > *!onsiderando o diodo !o&o u&

    !oonente ideal+ te&os a seguinte ex#ress'o :

    Id=12V2

    220

    V2

    680=10,83mA

    0$(ontar os !ir!uitos do ite& e &edir a tens'o e !orrente no diodo e!oarar !o& os valores !al!ulados:

    C!r-u!to 013

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    Figura 1( - .ontagem %ir)uito +1

    C!r-u!to 023

    Figura 2+ - .ontagem %ir)uito +2

    C!r-u!to $3

    Figura 21 - .ontagem %ir)uito +3

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    C!r-u!to (3

    Figura 22 - .ontagem %ir)uito +4

    Medido CalculadoCircuit

    o Vd Id Vd Id

    1 680mV16,2mA 0V 17,65mA

    2 11.8V 0A 12V 0A3 -3.52V 0A -3,566V 0A4 600mV 8,2mA 0V 10,83mA

    0(Obter as for&as de onda da tens'o e& !ada !ir!uito.

    C!r-u!to 01

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    Figura 23 - Forma de /nda %ir)uito +1

    C!r-u!to 02

    Figura 24 - Forma de /nda %ir)uito +2

    C!r-u!to 0$

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    Figura 25 - Forma de /nda %ir)uito +3

    C!r-u!to 0(

    Figura 26 - Forma de /nda %ir)uito +4

    En#%!o 23

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    01Cal!ular as !orrentes e tens-es indi!adas no !ir!uito abaixo:

    Figura 2 - %ir)uito +1 n#aio +2

    Vr=126,8=5,2V

    Iz=Ir=5,2

    68=76,47mA

    02Colo!ar u&a !arga resistiva de >E na sa1da do !ir!uito e re!al!ular astens-es e !orrentes.

    Figura 2$ - %ir)uito +2 n#aio +2

    Vr=126,8=5,2V

    Ir=5,2

    68=76,47mA

    Usando a lei de Bir!hhoff te&os 7ue:

    Ir=Iz+IL

    Sendo:

    IL=6,8

    120=56,66mA

    Obte&os:

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    Iz=IrIL=19,81mA

    0$(ontar os !ir!uitos dos itens > e >. (edir as tens-es e !orrentes e!oarar !o& os valores !al!ulados.

    Figura 2( - .ontagem %ir)uito +1

    Figura 3+ - .ontagem %ir)uito +2

    Medido Calculado

    Circui

    tos

    Vr Ir Iz IL Vr Ir Iz IL

    Circui

    to 15,1V

    69,8

    mA

    69,8

    mA- 5,2V

    76,47

    mA

    76,47

    mA-

    Circui

    to

    2

    4,9V73,5

    mA

    18,7

    mA

    52,3

    mA5,2V

    76,47

    mA

    19,81

    mA

    56,66

    mA

    0((ontar o !ir!uito abaixo e a#li!ar u&a entrada e& for&a de onda senoidalde >9##0 > G6. Obter a for&a de onda.

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    Figura 31 - %ir)uito Diodo ,ener

    Figura 32 - Forma de /nda 0er)*)io +4

    Obs : Devido a qualidade da foto do osilos!"io #$o se% boa, o i%uito foisimulado #o &'()*+*& e oloado #o %elat!%io.

    "ossvel obse%va% que a sada se ma#tm em 3.3V aso que / e%a

    es"e%ado devido a "%ese#a de um diodo e#e%. A sada e#o#t%a-sedesloada de a"%oimadame#te 0,7V fato tambm es"e%ado omodemo#st%ado #a "a%te te!%ia.

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    4. Con-&u#o

    No ensaio > devido a !onsidera,'o de u& Diodo Ideal foi #oss1vel#er!eber 7ue os valores !al!ulados !o& os valores &edidos fora& u& #ou!odis!re#antes devido a 7ueda de a#roxi&ada&ente >0?9 no Diodo. Se!onsiderada a 7ueda nos !/l!ulos os valores !erta&ente fora& bastantesatisfat4rios e #elas &edi,-es e !/l!ulos foi #oss1vel #er!eber o fun!iona&ento

    do diodo !lara&ente0 fora& entendidos os !on!eitos de #olaridade reversa edireta&ente #olari6ado.

    No ensaio > o Diodo 2ener se !oortou !o&o o es#erado0 ao atingir asua tens'o &/xi&a esta se &anteve !onstante e& a&bos os !asos sendo oresultado bastante satisfat4rio. Foi #oss1vel observar 7ue ao !olo!ar&os u&aresistn!ia a !orrente no 2ener variou de a!ordo !o& os !/l!ulos.

    Analisando todos os resultados a #r/ti!a o!orreu be& e foi bastantesatisfat4ria tanto no 7uesito de a#rendi6age& 7uanto de resultados.

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    R,r5n-!%# )!b&!o*r+,!-%#

    41 &A(V*O, Albe%t aul 9let%#ia +$o aulo &;%a87

    42 ?O@(9+)AD, ., asBelsC, (., Dis"ositivos 9let%#ios e )eo%ia dei%uitos 10E 9d.