Relatório 7 PDFE - Mauricio Hoffman

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Aluno: Mauricio Hoffman
Matrícula: 160138574
Data: 30 de março de 2022
Universidade de Brasília
Prática de Física dos Dispositivos Eletrônicos
Lab 7 - Diodos: Zener e Schottky
Objetivo
Este experimento tem como objetivos, realizar a introdução Introdução ao
comportamento dos diodos Schottky e Zener. Além da obtenção das curvas
características de corrente (I) x tensão (V), e também a extração dos parâmetros
principais dos modelos.
Materiais Utilizados
Os materiais utilizados para o experimento foram os seguintes:
- Osciloscópio Digital: Tektronix TBS 1062
- Gerador de Funções: FeelTech FY3200S
- Diodos Zener e Schottky
- 1 resistor 1K Ohm
Procedimentos experimentais e dados obtidos:
Este experimento é dividido em três partes, onde são montados três circuitos
como pode ser visto logo abaixo:
Parte I - Diodo Schottky 1N5819
1.1) Monte o circuito da Figura-1, para obtenção da curva I x V do diodo
Schottky, utilizando o Modo X-Y do Osciloscópio Digital. Use a função senoidal, f =
30Hz, e com amplitude de tensão adequada. Obtenha a curva I x V que passa pelo
1o quadrante (V > 0, I > 0) e pelo 3 o quadrante (V < 0, I < 0). Explique a curva.
Curva obtida em laboratório através do osciloscópio:
- Primeiro quadrante:
- Terceiro quadrante(Alta frequência):
1.2) Estime os valores dos parâmetros (VD, RD) do modelo elétrico do diodo
Schottky a partir da curva I x V.
Resposta:
VD ~ 200 mV;
RD ~ X/Y = (0,2 x 100mV) / (2,00V / 1k) = 10
1.3) Faça a medida da corrente de saturação reversa (IS), polarizando
reversamente o diodo Schottky com uma tensão de alguns volts, e usando um
multímetro em série, no modo amperímetro
Resposta:
IS (V = - 3) = 1,3 uA
Parte II - Diodo Zener (1N4728A 3.3V)
2.1) Monte o circuito da Figura-2, para obtenção da curva I x V do diodo
Zener, utilizando o Modo X-Y do Osciloscópio Digital. Use a função senoidal, f = 30
Hz, e com amplitude de tensão adequada. Obtenha a curva I x V que passa pelo 1o
quadrante (V > 0, I > 0) e pelo 3o quadrante (V < 0, I < 0). Explique a curva.
Resposta:
- Curva do diodo zener a 3,3 Volts:
- Efeito de frequência Alta no diodo Zener a 6,2v
2.2) Estime os valores dos parâmetros (VB,VD, RD) do modelo elétrico do
diodo Zener a partir da curva I x V.
Resposta:
VD ~ 0,7V;
RD ~ X/Y = (0,1 x 1,00V) / (4 x 2,00V / 1k) = 12,5
2.3) Faça a medida da corrente de saturação reversa (IS), polarizando
reversamente o diodo Zener com uma tensão de alguns volts, e usando um
multímetro em série, no modo amperímetro.
Resposta:
IS (V = - 1) = 22,6 A
Parte III - Circuito Clipper Zener 1(1N4735A 6,2V) e Zener 2 (1N4728A 3,3V)
Monte o circuito da Figura-3, para obtenção da curva I x V do Circuito Clipper,
construído com o Par Zener, utilizando o Modo X-Y do Osciloscópio Digital. Use a
função senoidal, f = 30 Hz, e com amplitude de tensão adequada. Obtenha a curva I
x V (1 o e 3 o quadrantes). Explique a curva obtida. Recomendações: Registre cada
curva I x V com uma foto da tela do osciloscópio e inclua no seu relatório. É
necessário isolar o pino terra do Gerador de Sinais, usando um adaptador de
tomada adequado. Identifique o numeral dos diodos usados em cada item, nos
espaços entre parênteses.
Resposta:
- Curva do Clipper Zener 1 (6,2v) e Zener 2(3,3v)
- Efeito da alta frequência Clipper Zener 1 (6,2v) e Zener 2(3,3v)
4) Observe: Em cada circuito, as curvas I x V são afetadas pelo aumento da
frequência? Explique.
Resposta:
Sim, as curvas podem ser afetadas pelo aumento da frequência, quando se
tem uma elevação na frequência é gerada uma alteração na formação da curva de
tensão x corrente, onde ela sai da sua antiga trajetória, gerando um elipse, ou uma
distorção oscilatória, como pode ser visto no gráfico fornecido pelo osciloscópio,
quando o diodo é exposto a elevadas frequências.
Questionário
a) Descreva o funcionamento, e as possíveis aplicações, do Circuito Clipper
(Figura-3).
Resposta:
Um par de diodos zener associados em série com um resistor, configuram um
circuito clipper de tensão, em que a tensão máxima de saída é limitada pelas
tensões de ruptura dos diodos zener. Este tipo de circuito funciona como limitador
de tensão, modelando a onda de entrada e alterando sua forma de saída.Como
exemplo, no caso dos diodos zener, podem ser utilizados para cortar os picos de
onda de tensão, para um valor que seja desejado.
Os circuitos clippers são podem ser aplicados como separadores de sinal de
sincronia relacionados aos sinais em imagem composta, limitadores de picos onde
existem ruídos indesejados em transmissões de banda FM, além de também serem
frequentemente utilizados na proteção de circuitos contra transientes, e também
podem ser utilizados como retificadores de meia onda, limitadores de tensão e
seletores de amplitude.
b) : Liste as aplicações tecnológicas dos diodos Zener e Schottky
Resposta:
Por ter um excelente tempo de resposta, o diodo Schottky pode ser aplicado em
aparelhos de som, amplificadores, aparelhos relacionados a processamento digitais,
dentre outros.
Já os diodos zener são muito utilizados em fontes de energia em geral, como
fontes de computadores e televisores, em circuitos reguladores de tensão, em
transmissores FM, circuitos detectores de nível de tensão, entre várias outras
aplicações.
EC6 - Laboratório 6
i) Desenhe no LTspice o esquemático do circuito da Figura-2, para obter
a curva quase-estática da corrente (I) vs. tensão (V) igual àquela obtida na tela do
osciloscópio, no Modo X-Y, de um dos dois diodos Zener (1N4728A ou 1N4735A)
usados no experimento. Simule um único ciclo da função senoidal de 30 Hz, e com
uma amplitude de tensão adequada. Compare o resultado da simulação com o
obtido experimentalmente. Verifique se os parâmetros usados para o modelo do
diodo Zener foram adequados. Inclua o gráfico obtido e o esquemático do circuito
usado
Resposta:
O circuito simulado no LTspice foi o seguinte:
Após efetuar a simulação, foi gerado o seguinte Gráfico:
Como se pode notar, o gráfico gerado pela simulação neste caso, ficou
semelhante ao gráfico gerado durante o experimento utilizando o osciloscópio.
Nota-se que no primeiro quadrante existe um rompimento abrupto da curva, quando
a tensão se aproxima de 0,6 volts, com uma grande elevação na corrente. No
terceiro quadrante, pode-se perceber que existe uma curva muito mais suave,
quanto mais próxima a tensão está de -4,8 volts.
ii)Desenhe no LTspice o esquemático do circuito da Figura-3, para obter
a curva quase-estática da corrente (I) vs. tensão (V) igual àquela obtida na tela do
osciloscópio, no Modo X-Y, dos dois diodos Zener em série (1N4728A e 1N4735A)
usados no experimento do Clipper. Simule um único ciclo da função senoidal de 30
Hz, e com uma amplitude de tensão adequada. Compare o resultado da simulação
com o obtido experimentalmente. Verifique se os parâmetros usados para os
modelos dos dois diodos Zener foram adequados. Inclua o gráfico obtido e o
esquemático do circuito usado
Resposta:
O circuito simulado no LTspice foi o seguinte:
Após efetuar a simulação, o gráfico obtido é mostrado abaixo:
Como pode-se notar, as curvas no gráfico da simulação ficaram bem
próximas ao gráfico que é plotado no experimento prático pelo osciloscópio,
comprovando o comportamento do circuito. Pode-se notar que no primeiro
Quadrante, tem uma elevação um pouco mais suave de curva, de acordo com a
tensão. Já no terceiro quadrante nota-se um rompimento robusto da curva, a partir
de um determinado valor de tensão.