Relatorio ESTUDO DO COMPORTAMENTO DA TENSÃO NO RESISTORES E DIODO

Prévia do material em texto

ESTUDO DO COMPORTAMENTO DA TENSÃO NO RESISTORES E 
DIODO 
 
 
Resumo – Neste relatório de Conversão 
Estática de energia 1 propõe-se a plotagem 
do gráfico característico a curva de tensão 
do diodo e o cálculo da resistência do 
diodo 
(𝑽𝑹𝑺). 
Palavras-Chave – Conversão Estática de 
Energia 1, Tensão, Diodo, Gráfico e 
Resistência do Diodo. 
I. INTRODUÇÃO 
 
Com a necessidade crescente pelo 
controle do fluxo de energia entre sistemas 
elétricos, foram desenvolvidos pela General 
Eletric nos anos 60 interruptores mais 
eficientes tal como o tiristor. O diodo em sua 
composição é um composto de cristal 
semicondutor de silício ou germânio em 
uma película onde faces opostas dopadas por 
diferentes materiais durante sua formação 
ocasionam, a polarização de cada uma das 
extremidades. Dependendo da forma como 
são polarizados assume características de 
condutores ou isolantes. Existem vários 
tipos de diodos, muitos deles construídos 
com finalidades mais específicas. 
 
II. FUNCIONAMENTO 
 
Por ser o tipo mais simples de 
componente eletrônico semicondutor, usado 
como retificador de corrente elétrica, o 
funcionamento do diodo permite a passagem 
de corrente em um só sentido. O diodo ideal 
possui uma queda de tensão de 
aproximadamente 0,3V (germânio) e 0,7 
(silício) enquanto que o diodo real essa 
queda varia entre 0,38 e 0,7V. 
 
O mais comum dos diodos é o do tipo 
semicondutor com propriedades 
elétricas entre as do condutor e as do 
isolante, cuja Figura 1 esquemática 
abaixo. 
 
 
 Figura 1- Representação do esquema do 
diodo 
Deste modo através do experimento 
obtemos as curvas de polarização de 
cada uma das extremidades, através de 
medidas de tensão e corrente para 
comprovar o funcionamento do diodo 
diretamente e traçar o ponto de operação 
do diodo (ponto quiescente) com o valor 
da corrente direta e o valor da tensão 
direta. 
A polarização acontece quando se 
aplica uma tensão no diodo, onde 
podemos observar a polarização direta e 
a polarização reversa. Na polarização 
direta com um diodo polarizado 
diretamente, o terminal do positivo da 
fonte fica mais próximo do ânodo e o 
terminal negativo mais próximo do 
cátodo. Assim, o diodo ideal polarizado 
diretamente, se comporta como uma 
chave fechada, permitindo a circulação 
de corrente. Ao se comportar como uma 
chave fechada é necessário a presença de 
um resistor em série para limitar a 
corrente. 
Já na polarização reversa com um 
diodo polarizado reversamente, o 
terminal positivo da fonte está mais 
perto do cátodo e o terminal negativo do 
ânodo, assim, o 
1 
diodo se comporta como uma chave aberta 
impedindo a passagem de corrente elétrica. 
Os diodos ideais são usados para a 
finalidade de cálculos pois são modelos 
didáticos; enquanto que os reais, tem o 
mesmo comportamento, porém com 
valores ligeiramente diferente pois depende 
do tipo. 
. 
 
 III. EXPERIMENTO 
 
Foi montado o circuito no protoboard 
como ilustrado a seguir: 
 
 
Figura 2- Ilustração do experimento feito 
Na aula prática de número 1 foi proposto 
o uso de diodo como mostrado na Figura 2, 
utilizando para este experimento uma fonte 
de tensão ajustável, um resistor de 100Ω 
que após feita a aferição no multímetro 
contatou um valor de 99,97Ω que será 
usado nos cálculos e um diodo 1N4007, que 
antes de fazer o experimento foi realizado 
um ajustar na fonte de amperagem 0.75A, 
e a tensão para o teste foi proposta variando 
de 0V á 5 V, foi feito a variação da tensão 
nos 10 primeiros pontos do gráfico com 
uma variação de 0,1V e os outros 10 com 
uma variação de até 1V. 
Após montado no protoboard o 
esquemático da Figura 2, onde foi colocado 
o diodo polarizado reversamente, notou-se 
que a tensão recaia toda em cima do diodo, 
onde está tensão vista no multímetro 
aparecia com valor inverso ao que estava 
sendo fornecido pela fonte, estando o diodo 
em aberto. 
Após ter reparado que o diodo estava 
polarizado reversamente inverteu-se seus 
polos para que o diodo esteja polarizado 
diretamente, onde após este ajuste foi 
anotado os valores obtidos da tensão em 
cima do resistor (com o valor real de 
99,97Ω) e do diodo, onde estes valores se 
encontram na Tabela 1 e foi obtido o valor 
da corrente que passa no diodo. 
Onde para obtermos o valor da corrente 
utilizamos a seguinte equação: 
 
 𝑉𝑅 = 𝑖 ∗ 𝑅 
 (1) 
Onde o a resistência R utilizada é a 
resistência medida no início do experimento 
de 99,97Ω, manipulamos a Equação (1), 
para que pudéssemos obter o valor da 
corrente que passa no circuito (no diodo). 
Após manipulamos obtemos a seguinte 
equação: 
 𝑉𝑅 
 𝑖 = 𝑅 (2) 
 
Tensão 
da fonte 
(V) 
Tensão 
no 
resistor 
(VR) 
Tensão 
no 
diodo 
(VD) 
Corrente 
no diodo 
(mA) 
0 0 -0,0175 0 
0,1 0 0,1005 0 
0,2 0 0,2267 0 
0,3 0,0003 0,3774 0,0031009 
0,4 0,0061 0,482 0,0611183 
0,5 0,0316 0,545 0,3163949 
0,6 0,073 0,58 0,7302191 
0,7 0,1372 0,606 1,3726118 
0,8 0,175 0,617 1,7505252 
0,9 0,259 0,634 2,5905772 
1 0,3258 0,644 3,2591778 
1,5 0,703 0,677 7,0321096 
Conversão Estática de Energia 1, Bagé-RS, março 2017 
2 Conversão Estática de Energia 1, Bagé-RS, março 2017 
2 1,19 0,699 11,903571 
2,25 1,4 0,707 14,004201 
2,5 1,625 0,712 16,254876 
3 2,156 0,724 21,56647 
3,5 2,66 0,733 26,607982 
4 3,12 0,74 31,209363 
4,25 3,31 0,742 33,109933 
4,5 3,6 0,745 36,010803 
5 4,18 0,751 41,812544 
Tabela 1- Resultados experimentais 
Com os dados da Tabela 1 plotamos o 
gráfico utilizando as tensões obtidas no 
diodo e o valor da corrente encontrada que 
passa no mesmo, para gerar o gráfico da 
potência. Pode ser verificado baixo o ponto 
quiescente (Q), obtido através de uma reta, 
ligando os valores máximos de Id e Vd; onde 
a reta corta o gráfico temos o ponto Q.. 
 
 Gráfico 1- Potência no Diodo 
Utilizando-se dos dados do Gráfico 1 
para obter o valor da resistência do diodo 
entre dois pontos da curva, pode-se 
observar pela legenda no gráfico os pontos 
utilizados. Manipulamos a Equação (1), 
onde no lugar do VR usamos o VD que é a 
tensão que está atuando sobre o diodo, 
ficando a equação da seguinte maneira: 
 
 𝑉𝑑 
 𝑅𝐷 = 𝑖 (3) 
= 
 
Obtivemos que o valor da resistência 
interna do diodo, encontrado entre esses 
pontos, é de aproximadamente de 1,04 Ω. 
 
 
 
 
 
 
 
 IV. CONCLUSÃO 
O interessante do experimento é 
poder comparar o comportamento de um 
diodo ideal e do diodo real. Ao polarizarmos 
o diodo real a curva dá uma tensão de joelho, 
gerando uma queda de tensão em cima dele 
por conta da resistência interna que foi 
calculada. Acima de um pequeno valor a 
corrente aumentou consideravelmente na 
polarização direta. Verificamos que acima 
de um determinado valor ocorre um efeito 
de ruptura, quebrando a barreira do 
potencial e aumentando a corrente quase 
verticalmente. O diodo polarizado 
diretamente conduz corrente significativa a 
partir de 0,7V após vencer a barreira de 
depleção. 
 
REFERÊNCIAS 
 
[1] AHMED A. “Eletrônica de 
Potência”, São Paulo: Prentice Hall, 2004. 
 
[2] NILSON, J. W. “Circuitos 
Eletrônicos”, 8ª edição – São Paulo: 
Pearson Prentice Hall, 2009. 
 
DADOS BIOGRÁFICOS 
 
CAVALCANTE P.A.F. nascido em 08/04/1993 em 
Fortaleza-Ceará, atualmente discente do curso de 
Engenharia de Energias na Universidade Federal do 
Pampa, campus Bagé. 
 
SILVA Y.C. nascido em 02/03/1984 no Rio de 
Janeiro - Rio de janeiro, atualmente discente do curso 
de Engenharia de Energias na Universidade Federal 
do Pampa, campus Bagé. 
 
PEREIRA, E. J. nascida em 22/09/1995 em Ijuí –Rio Grande do Sul. Atualmente discente do curso de 
Engenharia de Energia na Universidade Federal do 
Pampa, campus Bagé. 
3 
Conversão Estática de Energia 1, Bagé-RS, março 2017