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MINISTÉRIO DA EDUCAÇÃOUNIVERSIDADE FEDERAL DE RORAIMA

CENTRO DE CIÊNCIAS E TECNOLOGIA

DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA ELÉTRICA

1ª EXPERIÊNCIA PRÁTICA DE ELETRÔNICA ANALÓGICA I

CIRCUITOS COM DIODO

BOA VISTA, RR.

12/2015


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MATRÍCULAADRIANO J. PIMENTEL DO NASCIMENTO 1201214732

HIGOR RAFAEL LIMA DA SILVA 1201314745 SABRINA OLIVEIRA 1201224108

1ª EXPERIÊNCIA PRÁTICA DE ELETRÔNICA ANALÓGICA I

CIRCUITOS COM DIODO

Relatório de aula prática,

apresentado como pré-requisito à

obtenção parcial de nota referente à

disciplina de Circuitos de Eletrônica

Analógica I, da Universidade Federal de

Roraima.

Orientador: Prof. Victor.

BOA VISTA, RR.

12/2015


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SUMÁRIO

1. INTRODUÇÃO .................................................................................................................. 3

2. REFERÊNCIAL TEÓRICO ............................................................................................... 4

2.1. DIODO IDEAL ................................................................................................. 4

2.2. DIODO REAL .................................................................................................. 4

2.3. DIODO RETFICADOR ................................................................................... 5

2.4. CURVAS CARACTERÍSTICAS ..................................................................... 6

2.5. CURVAS CARACTERÍSTICAS ..................................................................... 7

2.6. FÓRMULA DE TENSÃO DE ONDULAÇÃO ............................................... 7

3. OBJETIVO GERAL ........................................................................................................... 7

4. PROCEDIMENTOS EXPERIMENTAIS E METODOLOGIA......................................... 7

4.1. MATERIAIS UTILIZADOS ............................................................................ 7

4.2. PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL ........................................................... 8

4.2.1.

EXPERIMENTO 1: Características I-V de um diodo ............................... 8

4.2.2. EXPERIMENTO 2: Formas de Ondas com diodo .................................... 8

5. RESULTADOS EXPERIMENTAIS .................................................................................. 9

5.1. RESULTADOS – EXPERIMENTO 1 ............................................................. 9

5.2. RESULTADOS – EXPERIMENTO 2 ........................................................... 10

6. DISCURSÕES E CONLUSÕES ...................................................................................... 12

7. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS .............................................................................. 13


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1. INTRODUÇÃO

Este relatório apresenta as experiências e resultados realizados em laboratório da 1ª

aula prática de Circuitos...


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2. REFERÊNCIAL TEÓRICO

2.1. DIODO IDEAL

O diodo semicondutor é um dos elementos básicos constituinte de uma grande

variedade de sistemas eletrônicos atuais. Tem aplicações simples ou complexas. O diodo ideal

é um dispositivo de dois terminais, cujo símbolo e curva característica estão mostrados nas

Figuras 1a e 1b, respectivamente.

FIGURA 2.1 - Diodo ideal: (a) símbolo; (b) características.

Analisando a curva característica acima, verifica-se que com a polaridade apresentada

na FIGURA 2.1 o diodo se comporta como um curto-circuito (região de condução direta),

caso se inverta a polaridade, o diodo se comporta como um circuito aberto (região de não-

condução).

2.2. DIODO REAL

O diodo semicondutor é formado da junção de um material tipo P com um material

tipo N, construídos a partir da mesma base de Silício. Outros tipos de semicondutores, como o

de Germânio, também são usados, mas o diodo de Silício é mais difundido comercialmente

porque possui capacidade de corrente, tensão de pico inversa (TPI) e faixa de temperatura

mais alta. A vantagem do diodo de Germânio sobre o de Silício é que sua região ativa se

inicia com tensões mais baixas. Para diodos de Silício VO=0,7 V e para diodos de Germânio

VO=0,3 V.

FIGURA 2.2. – 1 - Curva característica do diodo de Silício


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A mesma curva é mostrada na Figura 3, com as escalas expandidas ou comprimidas de

forma a apresentar melhor os detalhes.

FIGURA 2.2.-2 - Curva característica do diodo de Silício

2.3. DIODO RETFICADOR

Uma aplicação do diodo que faz o uso da curva não-linear I-V, é p circuito retificador,

conforme FIGURA 2.3 (a). O circuito consiste em um diodo D e um resistor R conectado em

série. Supondo uma tensão de entrada senoidal , FIGURA 2.3 (b) e um diodo ideal. Durante

um semiciclos positivos da entrada senoidal, a tensão positiva , faz com que a corrente

circule pelo diodo no sentido direto. Seguindo, a tensão no diodo será muito pequena –

ideal é próximo de zero. Portanto, o circuito equivalente será conforme a FIGURA 2.3. (c) eatenção de saída será igual à tensão de entrada . Durante os semiciclos negativos de , o

diodo não conduzirá. Assim o circuito equivalente será conforme a FIGURA 2.3.(d) e será

zero. Logo a tensão de saída terá a forma de onda da FIGURA 2.3. (e). Desta forma alterna

em polaridade e tem um valor médio zero, portanto o circuito da FIGURA 2.3. (a) retifica o

sinal e por chamado de retificador.

(a) Circuito Retificador


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(b) Forma de onda de entrada (c) Circuito equivalente para v1 ≥ 0

(d) Circuito equivalente para v1 ≤ 0 (e) Forma de onda de SaídaFIGURA 2.3 – Circuito retificador

2.4. CURVAS CARACTERÍSTICAS

A curva característica de um dispositivo é a representação gráfica da corrente elétrica

em função da tensão aplicada em seus terminais. A curva característica = () de um

diodo mostra que em polarização direta só haverá corrente significativa depois de vencida

completamente a barreira de potencial interna que impõem uma queda de tensão de

aproximadamente 0,7V entre seus terminais. A partir desse ponto a corrente aumenta muito

para pequenos acréscimos de tensão aplicada. Pode-se dizer que a tensão entre seus terminais

permanece praticamente constante quando o diodo conduz. A curva característica de um

diodo seguir é mostrada a seguir.

FIGURA 2.2. – 1 – Curva característica do diodo


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2.5. CURVAS CARACTERÍSTICAS

Um modo de reduzir a ondulação é pelo uso de um retificador de onda completa com

tomada central ou em ponte; logo a frequência de ondulação é de 120 Hz em vez de 60 Hz.

Nesse caso, o capacitor é carregado duas vezes e descarrega-se apenas metade do tempo.

Como resultado, a ondulação é menor e a tensão cc na saída é mais próxima da tensão de

pico.

2.6. FÓRMULA DE TENSÃO DE ONDULAÇÃO

Aqui está uma fórmula para a tensão de ondulação expressa em termos de valores do

circuito medidos facilmente:

=

= tensão de ondulação pico a pico

= corrente cc na carga

= frequência de ondulação

= capacitância

O principal objetivo do filtro com capacitor é produzir uma tensão cc estável ou

constante. Por essa razão, muitos projetistas escolhem deliberadamente valores de circuito quemantenham a tensão de ondulação na tensão da carga abaixo de 10%

3. OBJETIVO GERAL

Obtenção das curvas características de diodos através de medidas de tensão e corrente.Verificação das curvas de onda dos circuitos com diodo e filtros.

4. PROCEDIMENTOS EXPERIMENTAIS E METODOLOGIA

4.1. MATERIAIS UTILIZADOS

OSCILOSCÓPIO SERIE 044317 – Marca TEKTRONIX TDS 1001C – EDU(40MHz 500MS/s)

MULTÍMETRO – INSTRUMENT (MD - 380) – ENG. 61010 – 1 CAT I 100VCAT II 600V SERIE-1206235081 SERIE -1208210901053

PLOTOBOARD – MP – 2420ª (MINIPA) RESISTOR – 1kΩ 2 DIODOS (1N4007 LD) TRANSFORMADOR

FONTE SERIE IB00300000775 GERADOR DE SINAL SERIE 1610357-00


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4.2. PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL

4.2.1. EXPERIMENTO 1: Características I-V de um diodo

FIGURA 4.2.1 – 1 - Circuito características I-V de um diodo

Neste experimento o aluno deverá aplicar uma tensão no circuito com uma fonte

variável, verificando com um multímetro no modo amperímetro (mA) e multímetro no

voltímetro (V) a corrente e tensão produzida conforme a tensão aplicada. Realizar este teste

para 30 (trinta) pontos consecutivos obedecendo os intervalos entre:

Intervalos Pontos

0,1 – 1,0 61,0 – 2,0 62,0 – 3,0 63,0 – 4,0 64,0 – 5,0 6TABELA 4.2.1 – 1 - Intervalos de Pontos

Com os dados obtidos, fazer uma tabela das tensões e correntes, e uma gráfico de

distribuição I-V.

4.2.2. EXPERIMENTO 2: Formas de Ondas com diodo

FIGURA 4.2.2 – 1 – Circuito com forma onda completa com diodo


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Conforme especificado, obter as formas de onda para o circuito acima. Em dois casos:

meia onda e onda completa sem filtro. Logo após, obter as mesmas formas de onda anteriores,

mas agora com filtro.

FIGURA 4.2.2 – 2 – Circuito com forma meia onda com diodo

Realizar a medição de pico a pico e comparar com as expressões:

=

(..)

=

2 (..)

5. RESULTADOS EXPERIMENTAIS

5.1. RESULTADOS – EXPERIMENTO 1

Conforme procedimentos experimentais para o EXPERIMENTO 1, obtemos a

seguinte tabela, com os valores respectivos de tensão e corrente para a tensão aplicada ao

circuito:

Fonte (V) Tensão (V) Corrente (A) Fonte (V) Tensão (V) Corrente (A)0,5 0,449 0,09 2,0 0,588 3,060,6 0,465 0,18 2,1 0,590 3,190,6 0,473 0,22 2,2 0,594 3,440,7 0,486 0,31 2,2 0,597 3,680,8 0,513 0,53 2,3 0,599 3,850,9 0,534 0,95 2,4 0,610 3,981,1 0,543 1,15 2,5 0,603 4,141,2 0,553 1,43 2,5 0,604 4,261,3 0,559 1,61 2,6 0,605 4,361,3 0,563 1,76 2,7 0,607 4,491,4 0,565 1,86 2,7 0,608 4,671,5 0,568 1,99 2,9 0,611 4,98


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10

1,5 0,570 2,111,6 0,574 2,281,7 0,577 2,431,8 0,580 2,59

1,9 0,585 2,88

Por meio de u software, podemos plotar o gráfico com as informações da tabela acima,

e obtemos o seguinte:

GRÁFICO 5.1 – Relação de tensão e corrente do diodo

5.2. RESULTADOS – EXPERIMENTO 2

Para o experimento 2, obtivemos as seguintes formas de onda:

Circuito com um diodo sem filtro Meia onda sem filtro

0

1

2

3

4

5

6

0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7

T E N S Ã O (

V )

CORRENTE (I) A CORRENTE(i)


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Circuito com dois diodos sem filtro Onda completa sem filtro

Circuito com um diodo com filtro de100µF

Meia onda com filtro capacitivo de 100µF

=

→ = . = (60)(100µF)(1,3) = 7,8 (. . )

Circuito com dois diodos com filtro de100µF

Onda completa com filtro capacitivo de100µF


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=

2→ = (2)() = (2.60)(100µ)(0,53) = 6,36 (. . )

Circuito com um diodo com filtro de1000µF

Meia onda com filtro capacitivo de 1000µF

=

→ = . = (60)(1000µF)(2) = 0,12 (. . )

Circuito com dois diodos com filtro de

1000µF

Onda completa com filtro capacitivo de

1000µF

=

2→ = (2)() = (2.60)(1000µ)(1) = 0,12 (. . )

6. DISCURSÕES E CONLUSÕES

A partir dos dados experimentais e da aproximação exponencial da corrente no diodo,

pode-se concluir que tal modelo se aproxima de forma muito satisfatória do comportamentoreal do mesmo, verificando assim o comportamento não linear. A resistência dinâmica do


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diodo diminui de acordo com o aumento da tensão sobre o mesmo, o que condiz com o

comportamento exponencial.

Com base no experimento 2, verificamos as formas de ondas com a utilização de filtro

que reduz a ondulação pelo aumento da constante de tempo de descarga do capacitor.

7. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS

DORF, Richard C.. Introdução aos circuitos elétricos. Richard C. Dorf, James A. Snvoboda.

7ª Edição. Rio de Janeiro: GEN LTC, 2012.

MALVINO, Albert Paul. Eletrônica Volume 1. 4ª Edição. São Paulo, Editora Pearson Makron

Books, 1997.

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