Diodo Retificador: Funcionamento e Testes

Prévia do material em texto

Universidade Federal do Ceará
Centro de Ciências
Departamento de Física
06 – DIODO RETIFICADOR
Taynara Rocha de Oliveira Soria
Matrícula: 538059
Turma 02
Data: 15 de maio de 2023
Nome do Professor: José Alves de Lima Junior
Integrantes da bancada: Carlos Wagner Nóbrega Andriola, Gabriel Werneck de Oliveira Linhares, Taynara Rocha de Oliveira Soria
2023.1
1. OBJETIVOS
- Levantar a curva característica de um diodo retificador.
- Determinar o ponto de trabalho de um diodo, utilizando uma reta de carga.
2. MATERIAL
- Fonte de alimentação 0 a 30 V - DC;
- Resistor (470 );
- Diodos (um de Silício 1N 4007 ou equivalente e um de Germânio 1N60);
- Multímetros digitais (dois de modelos diferentes);
- Cabos (dois pequenos, dois médios e dois grandes).
3. INTRODUÇÃO
	A princípio, como explica o site Mundo da Elétrica (2023), sabe-se que o diodo é uma peça eletrônica que permite a passagem da corrente elétrica em apenas um sentido, respeitando sua polaridade (do ânodo (+) para o cátodo (-)). Quanto a esse componente, consta-se que existem diversos tipos de diodos para diferentes aplicações, entre eles, está o diodo retificador.
	O diodo retificador é um dispositivo semicondutor que pode ser aplicado para realizar a conversão de sinais em corrente alternada para corrente contínua. Considera-se que os materiais semicondutores mais utilizados em dispositivos eletrônicos são o de silício e germânio. Segundo o site VFG Engenharia (2023), seu funcionamento baseia-se em: quando um diodo está polarizado diretamente, ele conduz corrente elétrica, e quando se encontra polarizado reversamente, a corrente é bloqueada. Porém, é relevante saber que existe uma tensão limite nesse bloqueio, a tensão de ruptura, e caso a tensão da fonte seja maior que ela, o diodo perderá seu funcionamento.
Fonte: https://vfgengenharia.com/diodo-retificador-com-exemplos-de-uso/. Acesso em: 18 mai. 2023.
Percebe-se que seu funcionamento pode ser bastante útil para evitar a queima de diversos equipamentos eletrônicos, caso houvesse uma ligação invertida. Além disso, como explica o site Flávio Babos (2023), o termo “retificador” refere-se a sua função que faz com que de acordo com a sua polaridade no circuito, seja eliminado um semiciclo da onda senoidal. 
Uma vez que o sinal senoidal é aplicado no ânodo do diodo, é no ânodo que se terá uma forma de onda resultante com apenas o semiciclo positivo. Enquanto que, quando a polaridade do diodo é invertida, a onda resultante terá apenas o semiciclo negativo. Ambos casos são mostrados nas figuras abaixo.
Fonte: https://flaviobabos.com.br/diodo-retificador/. Acesso em: 18 mai. 2023.
Como demonstra o site VFG Engenharia (2023) o diodo pode ser representado como na figura abaixo, a partir dele é verificado se está diretamente ou reversamente polarizado. Se estiver diretamente polarizado, o triângulo estará apontando para o sentido da corrente, caso contrário ele está reversamente polarizado.
Fonte: https://vfgengenharia.com/diodo-retificador-com-exemplos-de-uso/. Acesso em: 18 mai. 2023.
Ademais, é essencial também ter conhecimento da curva característica de um diodo. Nela, é possível perceber a região de condução quando o diodo está diretamente polarizado, enquanto que a região de tensão de ruptura pode ser visível quando a polaridade é reversa.
Fonte: https://vfgengenharia.com/diodo-retificador-com-exemplos-de-uso/. Acesso em: 18 mai. 2023.
Como os circuitos que serão trabalhados estão em série, então é válida a aplicação da Lei das Malhas, ou seja, tem-se que E – RI – V = 0. Onde E é a tensão na fonte, R é a resistência, I é a corrente no diodo e V é a tensão no diodo. Outro ponto importante é a reta de carga, que é um gráfico de relação linear que é representado onde I é plotado em função do V. Para obter o ponto sobre o eixo I, calcula-se: V = 0, I = E/R. Já para calcular o ponto sobre o eixo V, calcula-se I = 0, V = E. Além disso, por meio do ponto de interseção entre a curva do diodo e a reta de carga, obtém-se o ponto de trabalho (ponto Q), também chamado de ponto quiescente. 
4. PROCEDIMENTO
4.1 – Procedimento 1: Teste de diodo com multímetro.
4.1.1. Inicialmente, o diodo fornecido foi testado com os dois modelos de multímetros digitais, de forma diretamente e reversamente polarizado. Anotou-se o modelo dos multímetros utilizados e as leituras em cada caso, e também, foi interpretado o resultado quanto ao estado do diodo.
Tabela 4.1.1 – Teste de diodo com multímetros digitais.
	Multímetro modelo
	Diodo de Silício
	Diodo de Germânio
	
	Polarização direta ()
	Polarização reversa ()
	Polarização direta ()
	Polarização reversa ()
	ET-2042E
	0,575
	∞
	0,392
	∞
	DT-830B
	0,591
	∞
	0,383
	∞
	Interpretação dos resultados:
Percebeu-se que quando é feita a polarização reversa, o valor obtido tende a ser muito alto, passando-se a considerar como infinito (∞). Além disso, notou-se também uma pequena diferença entre os valores obtidos através de multímetros digitais distintos, podendo ser devido às suas especificações e outros recursos como precisão, faixa de medição, entre outros fatores. 
4.2 – Procedimento 2: Levantamento da curva característica de um diodo de Silício.
4.2.1. De início, foi montado o circuito da figura abaixo.
Figura 4.2.1 – Circuito com diodo diretamente polarizado.
Fonte: Roteiro da Prática 6 de Laboratório de Eletricidade, UFC. Acesso em: 14 mai. 2023.
4.2.2. A tensão foi ajustada de maneira a ter no diodo os valores de tensão indicados na tabela abaixo. Para cada valor de tensão, foi medida e anotada a corrente no circuito.
Tabela 4.2.1 – Corrente versus tensão sob polarização direta.
	VD (V)
	0
	0,2
	0,4
	0,5
	0,6
	0,65
	0,7
	0,75
	0,8
	ID (mA)
	0
	0
	0,04
	0,27
	1,79
	4,18
	8,88
	17,33
	27,8
4.2.3. Nesta parte, foi invertida a polaridade do diodo, conforme a figura abaixo.
Figura 4.2.2 – Circuito com diodo reversamente polarizado.
Fonte: Roteiro da Prática 6 de Laboratório de Eletricidade, UFC. Acesso em: 14 mai. 2023.
4.2.4. O procedimento 4.2.2 foi repetido, e obtiveram-se os valores de tensão da tabela abaixo.
Tabela 4.2.2 – Corrente versus tensão sob polarização reversa.
	VD (V)
	0
	5
	10
	15
	20
	25
	30
	ID (mA)
	0
	0
	0
	0
	0
	0
	0
 
4.3 – Procedimento 3: Levantamento da curva característica de um diodo de Germânio.
4.3.1. Nesta etapa, foi substituído o diodo utilizado anteriormente pelo diodo de germânio. Após isso, ajustou-se a tensão da fonte de tal forma a ter no diodo os valores de tensão indicados na tabela abaixo. Para cada valor de tensão aplicada sobre o diodo, foi medida e anotada a corrente no circuito.
Tabela 4.3.1 – Corrente versus tensão sob polarização direta.
	VD (V)
	0
	0,2
	0,3
	0,4
	0,5
	0,6
	0,7
	0,8
	0,9
	ID (mA)
	0
	0,1
	0,5
	1,0
	1,5
	2,3
	3,0
	3,7
	4,5
4.3.2. Foi invertida a polaridade do diodo e repetido o mesmo procedimento feito anteriormente, para a obtenção dos valores da tensão da tabela abaixo.
Tabela 4.3.2 – Corrente versus tensão sob polarização reversa.
	VD (V)
	0
	3
	6
	9
	12
	15
	Cuidado
	ID (mA)
	0
	0
	0
	0
	0
	0
	XXXXX
5. QUESTIONÁRIO
1) Como você pode identificar os terminais de um diodo com o ohmímetro?
R: A princípio, mede-se as resistências tanto no sentido direto como reverso. Quando esta apresenta um valor infinito, significa que está polarizado reversamente, ou seja, a polaridade de cada terminal está inversa à polaridade correspondente da ponta de prova. Quando é obtido um valor de resistência baixo, isso remete à polarização direta, o que indica que os terminais terão a mesma polaridade que cada ponta de prova.
2) Ao medir-se a resistência de um diodo, obteve-se um valor baixo tanto para a resistência direta como para a reversa. O que aconteceu com o diodo?
R: Caso os valores obtidos das resistências sejam baixos em ambos os sentidos, isso significa que o diodo está danificado ou em curto.
3) Com os dados experimentais da Tabela 4.2.1 construa a curva característica do diodo de silício: I = f (V). 
R: 
4) Com os dados experimentais da Tabela 4.3.1 construa a curva característicado diodo de germânio: I = f (V).
R: 
5) Considere que a fonte da Figura 4.2.1 está regulada em 4,0 V. Trace a reta de carga no gráfico da questão anterior e determine o ponto de trabalho do diodo. Verifique se os valores obtidos para I e V são compatíveis com os valores experimentais.
R: 
Para obter a reta de carga realizou-se o seguinte cálculo:
Com V = 0 temos que I = E / R:
I = 4 / 470
I = 0,0085 = 8,5 mA
Com I = 0 temos que V = E:
V = 4 V
Para determinar o ponto de trabalho (Q) do diodo verifica-se a interseção entre a curva do diodo e a reta de carga. No gráfico percebe-se que o valor é aproximadamente 4 mA para 0,85 V, e esta relação condiz com os valores experimentais.
6. CONCLUSÃO
	A partir dos procedimentos realizados nesta prática foi possível compreender o comportamento e funcionamento dos diodos, pelos quais foi possível calcular e obter diversas variáveis distintas como o valor da corrente elétrica e da tensão no diodo, da tensão da fonte, da resistência, do ponto quiescente (ponto de trabalho Q), entre outras.
Ademais, através dos experimentos produzidos pode haver também uma melhor observação e entendimento relacionado tanto às curvas características dos diodos de silício e germânio, quanto à reta de carga e ponto de trabalho, além da diferença entre os valores alcançados quando um diodo está polarizado direta ou reversamente.
Com relação aos resultados obtidos experimentalmente, algumas possíveis causas de erro podem ter ocorrido devido ao desgaste das peças, por serem equipamentos muito utilizados e antigos, fazendo com que houvesse um mau funcionamento de alguns cabos, à medição equivocada de algum valor podendo ser pelo posicionamento inadequado dos cabos ou até por algum cálculo incorreto.
Além disso, foi possível concluir nesta prática a importância dos diodos retificadores e de suas diversas formas de aplicações, as quais servem de grande utilidade principalmente para evitar a queima de diversos tipos de dispositivos eletrônicos, se houvesse uma ligação invertida, e também no uso de diversos equipamentos como em fontes de alimentação, na retificação de sinais de áudio e vídeo, em carregadores de bateria, na eletrônica automotiva, entre outros. 
7. REFERÊNCIAS
Flávio Babos. Diodo Retificador: Definição, Aplicação e Principais Tipos. Disponível em: https://flaviobabos.com.br/diodo-retificador/. Acesso em: 18 mai. 2023.
Mundo da Elétrica. Diodo retificador! O que é? Para que serve? Disponível em: https://www.mundodaeletrica.com.br/diodo-retificador-o-que-e-pra-que-serve/. Acesso em: 18 mai. 2023.
Mundo da Elétrica. O que é um diodo? Disponível em: https://www.mundodaeletrica.com.br/o-que-e-um-diodo/. Acesso em: 18 mai. 2023.
VFG Engenharia. Diodo retificador: como funcionam e como utilizar. Disponível em: https://vfgengenharia.com/diodo-retificador-com-exemplos-de-uso/. Acesso em: 18 mai. 2023.
Diodo de Silício	0	0.2	0.4	0.5	0.6	0.65	0.7	0.75	0.	8	0	0	0.04	0.27	1.79	4.18	8.8800000000000008	17.329999999999998	27.8	VD (V)
I (mA)
Diodo de Germânio
Diodo de Germânio	0	0.2	0.3	0.4	0.5	0.6	0.7	0.8	0.9	0	0.1	0.5	1	1.5	2.2999999999999998	3	3.7	4.5	VD (V)
I (mA)
Diodo de Germânio
Diodo de Germânio	0	0.2	0.3	0.4	0.5	0.6	0.7	0.8	0.9	1	1.5	2	2.5	3	3.5	4	0	0.1	0.5	1	1.5	2.2999999999999998	3	3.7	4.5	Reta de Carga	0	0.2	0.3	0.4	0.5	0.6	0.7	0.8	0.9	1	1.5	2	2.5	3	3.5	4	8.5	0	VD (V)
I (mA)
image3.jpeg
image4.jpeg
image5.png
image6.png
image7.png
image8.png
image1.jpeg
image2.png