Curso de electrónica laboratorial - Diodo

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Tabela de diodos pequenos sinais, diodos zeners e rectificadores



1. Introdução
O diodo é um dispositivo semicondutor que a principio permite a passagem de corrente em uma única direção. O desenho a seguir mostra o símbolo e as convenções de corrente e tensão, para o diodo.

Para vd > 0, temos id > 0. Nesta condição o diodo está polarizado diretamente e oferece uma relação tensão (v) corrente (i) do tipo:

Para vd <= 0 espera-se uma corrente praticamente nula (id =~ 0). Nesta condição o diodo está polarizado inversamente.
Um tipo especial de diodo, chamado Zener, cujo simbolo é dado a seguir, se caracteriza por ter um comportamento semelhante ao diodo anterior, quando diretamente polarizado, vD > 0, mas com comportamento diferente para polarização reversa, vD <= 0.

Para polarização inversa, o diodo inicialmente não conduz (id =~ 0) para pequenas tensões negativas. Quando a tensão vd ficar abaixo de uma tensão especificada, -VZ, o diodo passa a conduzir corrente apreciável no sentido reverso (id < 0), conforme mostra a curva característica a seguir:

2. Parte experimental
Experiência 1:
Determinação do comportamento do diodo tanto em polarização direta, quanto reversa.
a) Monte o Circuito 1, utilizando o diodo 1N4007 e uma resistência R=100W de 1W. Varie a tensão da fonte de 0 a 10V, sendo que:
entre 0 e 1V a variação deve ser feita com incremento de 0,1V e
entre 1 a 10V o incremento deverá ser de 1V.
Para estas diversas tensões medir as correntes correspondentes.
b) Monte o Circuito 2, usando o mesmo diodo. Varie a tensão de 0 a 10V com incrementos de 1V. Verifique as correntes para as diversas tensões.
c) Arrume os dados em uma tabela e com eles trace a curva caracteristica vd x id do diodo. Usando um papel monolog e trace a característica vd x log id. As duas curvas devem ser apresentada no relatório.



Experiência 2:
Determinação do comportamento do diodo Zener tanto em polarização direta, quanto reversa.
a) Monte o Circuito 3, utilizando o diodo Zener BZX79C5V1 e uma resistência R=100ohm de 1W. Este diodo possui uma tensão nominal Zener (VZ ) de 5,1V. Varie a tensão da fonte de 0 a 10V, sendo que entre 0 e 1V a variação deve ser feita com incremento de 0,1V, e de 1 a 10V o incremento deverá ser de 1V. Para estas diversas tensões medir as correntes correspondentes.
b) Monte o Circuito 4, usando o mesmo diodo Zener. Varie a tensão de 0 a 4V com incrementos de 1V. No intervalo de 4 a 6V utilize incrementos de 0.2V e de 6 a 10V retorne aos incrementos de 1V. Verifique as correntes para as diversas tensões.
c) Organize os dados em uma tabela e trace a curva característica do diodo (vd x id) a ser apresentada no relatório.



Experiência 3:
O diodo sendo usado como um Retificador de Meia onda
a) Monte o Circuito 5, usando um gerador de funções, configurado para gerar uma senóide de 60Hz e amplitude de 5V. O resistor deve ter resistência de 1Kohm e potência de 1/4W.
b) Observe o sinal de tensão sobre o resistor no osciloscópio, anotando as características de tensão e frequência. No relatório, explique o porque da curva observada.


Diodo Zener
Equipamento Necessário:
- Multímetro (Ohmímetro)
- Fonte de corrente constante ajustável
Um diodo zener também pode ser testado como se fosse um diodo comum, conduzindo somente quando a ponta preta está do lado do anodo. Pode-se apenas determinar se ele não está “em curto” ou com fuga, sem no entanto ser possível a verificação da sua tensão zener.
O teste somente é válido se a tensão zener do diodo for maior que a alimentação interna do multímetro (pilhas ou bateria), para se ter a garantia de que ele não irá conduzir quando o catodo receber a polaridade positiva (ponta preta).Para determinar a tensão zener com o uso do multímetro, pode-se utilizar o circuito simples da figura 3, capaz de testar zeners de até 28V.Esse circuito gera uma corrente constante, ajustada em P1 na faixa de 2,5 a 30 mA, que atravessa o zener em teste.Consultando o data book de um fabricante de zener, verifica-se que a tensão zener nominal é dada para uma certa corrente, que está na faixa de 2 a 20 mA, conforme a potência nominal do diodo.
Para determinar a tensão zener, utiliza-se o voltímetro, verificando a tensão indicada para cada corrente aplicada ao zener (figura 4). O valor nominal da tensão zener será aquele que se manter mais estável com as variações de corrente.Atenção: para zeners acima de 13V e de pequena potência (400 mW ou 500 mW) , a corrente máxima suportável torna-se menor que a de fundo de escala do circuito, sendo tanto menor quanto maior a tensão de zener (calculada por Imáx= P/Vz ; P= potência do zener e Vz=tensão nominal). Portanto, para não queimar os zeners de pequena potência, não ultrapasse o limite de 10 mA de corrente aplicada. No caso de teste de zeners com tensão inferior a 5V, quando a tensão entre coletor e emissor de Q1 torna-se alta , com correntes acima de 15 mA o transistor Q1 pode aquecer-se, portanto, não demore muito quando testar zeners de baixa tensão com correntes acima de 15 mA para que o transistor não queime.
Para determinar a escala de graduação do pequeno instrumento, coloque o potenciômetro na posição de maior resistência (menor corrente) e ligue aos pontos de teste um zener de tensão nominal entre 10 e 20V, com o multímetro na escala de corrente em série com ele. Anote no painel o valor de corrente lido com o potenciômetro nessa posição (ele deve estar em torno de 2,5 mA).
Mude a posição de P1 até que a leitura seja de 5 mA e marque essa posição, continuando o processo e marcando as posições para 7,5 mA, 10 mA, etc.
Matéria relacionada
Curso de electrónica - parte 07 Retificação de CA



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Artigo sobre o díodo

O diodo tem uma voltagem mínima (polarizado directamente) para operar que anda na ordem dos 0,6 - 0,7 V para o silício e 0,3 - 0,4 V para o germaneo. Isto para romper a barreira de potencial.

José António Flor de Sousa