FIS EXP ELETROMAG - EXPERIMENTO 6 - DIODO SEMICONDUTOR

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FÍSICA EXPERIMENTAL ELETROMAGNETISMO - PU6
18/09/2023
Anne Danielle Sales Saraiva - n° de matrícula: 2021065892
Drassius Gabriel Paiva Silva - n° de matrícula: 2021036388
Experimento 6 - Diodo Semicondutor
Objetivos
O presente experimento tem como objetivo observar o comportamento de um LED em
polarização direta e reversa atrás de um gráfico com característica I (Corrente) x V (Tensão).
Além disso, definir a constante de Plack utilizando o comprimento de onda emitido pelo LED
usado no experimento.
Métodos
Um diodo semicondutor é caracterizado pela junção de duas camadas, tipo N e tipo P,
sendo o tipo N portadores de elétrons livres e o tipo P são cargas positivas, como pode ser
observado na figura 1 abaixo. A junção desses dois tipos resulta numa região chamada de
região de depleção, ou região isolante, onde não existem portadores de cargas.
Figura 1 - Região de depleção
Fonte:
AULA 2 - Eletrônica Geral 1 - Técnico - Wiki do IF-SC (ifsc.edu.br)
Com o circuito montado, figura 2, em
sala de aula, conseguimos observar a
variação de tensão e da fonte, e com o
auxílio de dois multímetros (tensão e
corrente), encontrando com essa
variação um par ordenado de tensão e
corrente que são característicos dos
diodos.
Figura 2
A corrente do circuito da figura 2, de maneira teórica, pode-se calcular, usando as leis de
Kirchhoff(i):
(i)𝐼 =
𝑉− 𝑉
𝐹
𝑅
https://wiki.ifsc.edu.br/mediawiki/index.php/AULA_2_-_Eletr%C3%B4nica_Geral_1_-_T%C3%A9cnico
No segundo momento, para a definição da constante de Planck, é necessário utilizar um
espectrômetro,que é utilizado para medir o comprimento de onda que compõe a luz visível, do LED.
Com a equação dada no roteiro e com a definição do comprimento de onda, podemos calcular a
constante de planck, utilizando a fórmula (ii) abaixo:
(ii)ℎ𝑓 = ℎ𝑐λ = 𝑞𝑉𝑓
Resultados
Gráfico 1 - Tensão x Corrente medida experimentalmente
Fonte Scidavis
Como proposto no roteiro faz necessário calcular a (fórmula ii) e o fator de idealidade ( ) e,𝐼
𝑠
η
temos a seguinte manipulações algébricas e resultados:
(ii)𝐼 ≈ 𝐼
𝑠
. 𝑒𝑥𝑝(𝑉/η𝑉
𝑟
)
~~ 0,026 V𝑉
𝑇
≈ 26 𝑚𝑉
𝐴 = 𝐼
𝑠
= (1, 8±1, 9)𝐶
𝑡 = η𝑉
𝑇
 ∴ 0, 182 = η. 0, 026 
η = 0,1580,026 = 6, 07 
Levantado todos os dados necessários, pode-se calcular a constante de Planck.
ℎ = 
𝑞𝑉
𝑓λ
𝑐
ℎ = (1,6 𝑥 10
−19.1,691 . 542𝑥10−9)
3,0𝑥 108
≈ 14,66 𝑥10
−26
3,0 𝑥108
= 4, 88𝑥10−34𝐽𝑠
Calculando as incertezas ( )∆ℎ
Dados Experimentais
V (V) I(A)
0.226 0
0.896 0
1.235 0
1.518 0
1.691 0.0001
1.859 0.00175
1.953 0.00418
2.005 0.00595
2.058 0.00806
2.088 0.00920
∆ℎ = (1,6 𝑥 10
−19.1,691.1𝑥10−9)
3,0𝑥 108
= 2,7 𝑥10
−28
3,0 𝑥108
≈ 1𝑥10−36
Discussão
Com a montagem proposta e o desenvolvimento matemático, chegamos em valores
reais e teóricos de funcionamento do diodo LED na polaridade inversa. Comparando com as
referências dadas no relatório, conclui-se que apresenta uma margem de erro dos valores
estimados aos valores calculados, dessa forma, entende-se que os dados não apresentaram
uma boa confiabilidade.
Conclusão
Com a observação real e comparação com o desenvolvimento das equações, pode-se
observar o princípio de funcionamento do diodo LED, com as suas duas particularidades.
Dessa forma, conseguimos realizar os cálculos devidos para encontrar o valor da constante de
planck e suas incertezas ( , sabendo que o valor referência dado em4, 88 ± 0, 01 )𝑥10−34𝐽 𝑠
roteiro é ( , conclui-se que o sistema feito em sala de aula não apresentou6, 6𝑥10−34𝐽 𝑠)
precisão, visto que o erro foi de aproximadamente 26% do valor esperado.