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ELT313_Lab1r

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UNIFEI - IESTI - GEB - ELM & KN 
ELT313 – Laboratório de Eletrônica Analógica I 
ENGENHARIA ELÉTRICA 
 
Laboratório No1: Diodos Semicondutores 
 
 AVALIAÇÃO 
Data Turma Bancada Pont/Org Estudos Res Exp Obs/Concl 
 
 
matricula nome assinatura 
 
 
 
 
OBJETIVOS 
? Testar diodos utilizando multímetro digi-
tal. 
? Desenhar a curva característica tensão 
vs. corrente. 
? Medir “tempo de recuperação reversa - 
tRR”. 
 
LISTA DE MATERIAL 
? Fonte de tensão contínua ajustável 
15V/1A 
? Multímetro digital 
? Osciloscópio de dois canais 
? Gerador de funções 
 
? Resistor 1/3[W], 5%, 
1[kΩ] 10[kΩ] 100[kΩ] 1[MΩ] 
? Potenciômetro 4k7 ou 10[kΩ] 
? Diodos semicondutores 
1N4001/1N4007 - retificador (1) 
1N4148 - retificador rápido (1) 
1N758/C10 - zener 10V, 400mW (1) 
LED (1) 
ESPECIFICAÇÕES DO DIODO 
Diodo é o termo utilizado para dispositivo 
eletrônico de dois terminais (eletrodos). Dio-
dos semicondutores de silício, não necessa-
riamente elementos de apenas uma junção, 
são designados por 1Nxxxx. 
Diodos retificadores são componentes e-
letrônicos de dois terminais com a proprie-
dade de permitir a passagem de corrente em 
apenas um sentido. Diodo retificador semi-
condutor é constituído de apenas uma jun-
ção PN, 
Para utilizar o diodo retificador, devemos 
verificar, no mínimo, as seguintes especifi-
cações: 
? Tensão (PIV, VRR) 
? Corrente (eficaz, média, pico) 
? Potência (média, pico) 
? Resistência térmica e dissipador de 
calor. 
O valor máximo de corrente que o diodo 
pode conduzir, que deve ser menor que o 
máximo absoluto (maximum ratings), é limi-
tado pela máxima temperatura suportável 
pela junção (125oC a 200oC). 
Em regime de operação contínuo esta 
temperatura pode ser calculada da seguinte 
forma. 
)(. AJDAJ RP −Θ+Θ=Θ 
ΘJ= Temperatura da Junção [oC] 
ΘA= Temperatura Ambiente [oC] 
PD= Potência Dissipada [W] 
RΘ(J-A)= Resistência Térmica entre junção 
e ambiente [oC/W] 
Quanto maior for a corrente, maior será a 
dissipação de potência no diodo. A potência 
média dissipada no diodo pode ser calcula-
da pela seguinte equação: 
)()(
2
)( .. AvDtRMSDtavD IVIRP += 
A resistência térmica depende da monta-
gem, do tamanho do dissipador de calor e 
da ventilação disponível. Quanto maior o 
dissipador de calor, menor será esta resis-
tência térmica. 
ELT313 - Laboratório de Eletrônica Analógica I Laboratório No 1 
 
UNIFEI - IESTI - GEB - ELM & KN 2
 Em regime pulsado ou em ciclos intermi-
tentes, o cálculo da temperatura da junção é 
muito mais complexo. Recomendamos a lei-
tura dos manuais fornecidos pelos fabrican-
tes de diodos. 
 Para diodos retificadores de potência de-
vemos especificar: tensão reversa de pico 
repetitivo e não repetitivo, corrente eficaz, 
média, de pico repetitivo e não repetitivo, 
corrente de sobrecarga, corrente de surto, 
di/dt, dv/dt, I2t, tempo de comutação ou re-
cuperação, corrente reversa, queda de ten-
são direta, carga de recuperação reversa, 
etc. Devemos ainda especificar o dissipa-
dor de calor, o circuito snubber e fusíveis. 
Na Tabela abaixo temos alguns valores 
típicos para diodos de potência. 
IFAV 15 200 A 
IFSM (Tj=25oC) 320 6.000 A 
IFSM (Tj=125oC) 280 5.000 A 
I2t (Tj=125oC) 390 125.000 A2s 
IR (Tj=125oC) 2,5 9 mA 
VF (Tj=25oC) 
1,85 
(75A)
1,35 
(600A) 
V 
Vt 0,85 0,8 V 
Rt 15 0,8 mΩ 
RthJC 2 0.2 oC/W 
 
I-TESTE DE DIODOS SEMICONDUTORES 
Podemos testar um diodo rapidamente 
através de um multímetro. Na maioria dos 
casao podemos verificar se o diodo está 
queimado ou não. 
Nos multímetros digitais devemos utilizar 
a escala especial para teste de diodos. 
 Nos multímetros analógicos o teste é fei-
to na escala de resistência, lembrando ape-
nas que a polaridade é invertida. O terminal 
negativo da bateria está conectada ao ter-
minal (+) ou (V/Ω) do multímetro. 
Nos multímetros digitais a tensão produ-
zida na função RESISTENCIA (Ω) é menor 
que 0,2[V], menor que a barreira de potenci-
al do diodo, portanto indicará ABERTO (over 
load) nas duas direções (ou polaridades). 
 Se o teste do diodo indicar a mesma leitu-
ra em ambas direções (menor que 0.5) pro-
vavelmente esta junção estará em curto-
circuito. Por outro lado, se indicar OL em 
ambas direções, esta junção estará aberta 
ou trata-se de outro elemento. 
? Testar os diodos semicondutores utilizan-
do dois multímetros digitais diferentes. 
? Siga o procedimento conforme manual 
de operação do multímetro: 
? Utilizar a escala especial para teste de 
diodos. 
? Ligar a ponta de prova vermelha ao co-
nector (V/Ω) e a ponta de prova preta ao 
conector (COM) do DMM (Digital Multi-
Meter). 
? Conectar a extremidade da ponta de pro-
va vermelha (+) ao anodo do diodo e a 
extremidade da ponta de prova preta (-) 
ao catodo do diodo. 
ATENÇÃO: NUNCA tocar na parte metáli-
ca da ponta de prova 
? Desta forma o diodo estará polarizado di-
retamente. O multímetro deverá indicar 
um valor entre 0.6 e 0.8. Este valor é a 
barreira de potencial do diodo e depende 
do diodo testado e principalmente da cor-
rente de teste fornecida pelo multímetro 
(geralmente 1mA). 
? Polarizando o diodo reversamente, ter-
minal vermelho no catodo e terminal pre-
to no anodo do diodo, o multímetro indi-
cará Over Load (ou 1.) 
 
 
ANODO (A) CATODO (K)
 
 
ELT313 - Laboratório de Eletrônica Analógica I Laboratório No 1 
 
UNIFEI - IESTI - GEB - ELM & KN 3
OL0.75
COM V/ Ω COM V/ Ω
 
 
Figura1- Teste de diodo 
 
DMM 
Diodo direto reverso direto reverso 
1N4001 
1N4148 
1N758 * 
LED ** 
ATENÇÃO: Graves acidentes ocorrem 
com o multímetro imprudentemente es-
quecido na função amperimétrica. 
Se um curto-circuito for provocado, o 
multímetro poderá explodir, dependendo 
da qualidade do fusível de proteção utili-
zado no multímetro e da potência de cur-
to-circuito da fonte de tensão. 
II - CURVA CARACTERÍSTICA 
Polarização direta 
 O procedimento para obter a curva carac-
terística do diodo na polarização direta é 
medir a tensão no diodo para vários valores 
de corrente. 
 O método utilizado depende do tipo de 
fonte de corrente contínua disponível. Pode 
ser uma fonte de corrente ou uma fonte de 
tensão, fixa ou ajustável. Se a fonte de ten-
são for fixa será necessária a utilização de 
potenciômetro. 
 O método apresentado na Figura 2 utiliza 
uma fonte de tensão ajustável em série com 
um resistor. O valor da resistência depende 
da faixa do valor da corrente desejada. 
 Devido ao baixo valor da tensão a ser 
medida recomenda-se utilizar a configu-
ração “tensão real” 
? Medir e anotar os valores de Vd para os 
valores de Id indicados na Tabela 1. 
? Calcular a resistência dinâmica do diodo 
“rd” somente para alguns pontos. 
? Calcular o valor real da corrente no diodo 
quando o amperímetro indicar 1mA. 
Considere 10MΩ como resistência do 
voltímetro. 
V
mA
+ 
+ 
E
R =1MΩ
Figura 2: Circuito para levantamento da curva 
característica do diodo na polarização direta. 
Tabela 1 
R Id Vd rd E 
Ω A V Ω V 
1M 2µ - 
 5µ - 
 10µ 
100k 20µ - 
 50µ - 
 100µ 
10k 200µ - 
 500µ - 
 1m 
1k 2m - 
 5m - 
 10m 
100 20m - 
 
ELT313 - Laboratório de Eletrônica Analógica I Laboratório No 1 
 
UNIFEI - IESTI - GEB - ELM & KN 4
Polarização reversa 
 Na polarização reversa o procedimento 
deve ser oposto ao da polarização direta. 
Agora devemos medir a corrente para vários 
valores de tensão. 
 Devido ao alto valor da resistência do 
diodo na polarização reversa, recomenda-
se utilizar a configuração “corrente real”.? Montar o circuito da Figura 3 - basta in-
verter a polaridade do diodo. 
? Medir e anotar os valores de IR e VR para 
os valores de E indicados na Tabela 2. 
? **Verificar o efeito de carregamento cau-
sado pelo voltímetro configurado como 
“tensão real” medindo a corrente com e 
sem o voltímetro conectado em paralelo 
ao diodo. 
V
uA+ 
+ E
R =1kΩ
Figura 3: Circuito para levantamento da curva 
característica do diodo na polarização rever-
sa. 
Tabela 2 
E Vr IR IR ** 
V V uA uA 
1,0 
5,0 
10,0 
15,0 
 **com voltímetro em paralelo ao diodo 
? Responda: qual instrumento pode provo-
car erro e qual esse erro para E=10[V]. 
 
Construção do gráfico 
? Com os dados da Tabela 1, desenhe a 
curva característica I x V em gráfico linear 
(Figura 4) utilizando duas escalas para o 
eixo Y (200uA e 20mA) e em gráfico loga-
rítmico (Figura 5). 
uA100
Ω=
=
kR
VE
10
1
mA20
 
Figura 4: Curva característica do diodo na po-
larização direta – gráfico linear 
 
Figura 5: Curva característica do diodo na po-
larização direta – gráfico logarítmico 
 
Circuitos alternativos 
? Desenhar o esquema e descrever o pro-
cedimento para realização da Etapa II 
(curva característica ) utilizando uma fonte 
de alimentação fixa de +12V e um poten-
ciômetro de a) 1MΩ e b) 10kΩ. 
ELT313 - Laboratório de Eletrônica Analógica I Laboratório No 1 
 
UNIFEI - IESTI - GEB - ELM & KN 5
 Figura 4- Gráfico linear 
 
? Desenhar, no gráfico linear, a reta de carga para: 
R=1[kΩ] → E=1[V], E=3[V] e E=10[V] 
 R=100[Ω]→ E=1[V], E=3[V] e E=10[V] 
 
ELT313 - Laboratório de Eletrônica Analógica I Laboratório No 1 
 
UNIFEI - IESTI - GEB - ELM & KN 6
Figura 5- gráfico monolog 
 
III- Influência da TEMPERATURA (OPCIONAL) 
 
? Retornar o diodo à condição de polariza-
ção direta, Figura 2, com R=1[kΩ] e 
E=10[V]. 
? Medir e anotar na Tabela 3 os valores de 
ID e VD . 
 Tabela 3 
temperatura VD ID 
Resfriado 
Ambiente 
Aquecido 
ELT313 - Laboratório de Eletrônica Analógica I Laboratório No 1 
 
UNIFEI - IESTI - GEB - ELM & KN 7
IV- CARACTERÍSTICA I X V OBTIDA COM O OSCI-
LOSCÓPIO 
 
 Para observar a curva característica do 
diodo através do osciloscópio basta configu-
rar o circuito como retificador, utilizando um 
transformador ou um gerador de sinais com 
GND isolado, e conectar o osciloscópio con-
forme a Figura 6. 
 
Atenção: Isolar o GND de um dos instru-
mentos, osciloscópio ou gerador de funções, 
utilizando um plug adaptador para o cabo de 
força. Lembre-se que o terceiro pino do cabo 
de força está ligado à carcaça e ao GND do 
equipamento. 
GND/GF ISOLADO
20Vpp
100Hz
CH1
GND
OSCILOSCÓPIO
- CH2
1k
R1
 
Figura 6: Circuito para observação da curva 
característica do diodo retificador com osci-
loscópio. 
 
? Ajuste o osciloscópio no modo X-Y com o 
canal 2 INVERTIDO e com os eixos no 
centro da tela. 
 
Canal CH1 (eixo X) – tensão do diodo; 
Canal CH2 (eixo Y) – tensão no resistor 
 
? Ajuste a amplitude da onda triangular em 
20V pico a pico (sem off set) e observe a 
curva na tela do osciloscópio 
 
? Desenhe a curva na Figura 7 com 
Y=5V/DIV-DC e com X=5V/DIV-DC ou 
X=0,5V/DIV-DC. 
 
 
CH1: 1V/DIV DC CH2: 5V/DIV H: X-Y 
Figura 7- Curva característica do diodo. 
 
V - RECUPERAÇÃO REVERSA 
 O diodo não passa do estado de condu-
ção para o estado de bloqueio instantanea-
mente. Por alguns instantes (nanosegundos) 
o diodo conduz reversamente. 
 Utilize o esquema apresentado na etapa 
anterior (Figura 6) com gerador de sinais iso-
lado da rede de alimentação. A freqüência 
deve ser ajustada entre 60Hz e 60kHz. 
 O osciloscópio deve ser ligado como indi-
cado na Figura 6. CH1 observará a forma de 
onda da tensão no diodo enquanto que o 
canal CH2 (INVERTIDO) observará a cor-
rente (tensão sobre R1). 
 Observar as duas ondas no tempo na fre-
qüência de 60Hz e depois em 6kHz. 
 
? Medir, aproximadamente, o tempo de re-
cuperação reversa diodo retificador “pha-
se control” 1N4007 e do diodo retificador 
de comutação rápida 1N4148. 
 
tRR catálogo medido 
1N4007 
1N4148 
 
 
 
ELT313 - Laboratório de Eletrônica Analógica I Laboratório No 1 
 
UNIFEI - IESTI - GEB - ELM & KN 8
Id
Vd
5V -5V 20us
Trigger: CH1
5V -5V 20us
Trigger: CH1
 
Figura 8- Oscilograma da condução reversa 
no diodo – 1N4001 
 
? Mude a forma de onda para QUADRADO 
e desenhe a forma de onda observada. 
 
 
CH1: 5V/DIV DC CH2: 5V/DIV H: SEC/DIV 
 
Figura 9- Recuperação reversa do diodo reti-
ficador para onda quadrada – 1N4001 
VI - FONTE DE TENSÃO E FONTE DE CORRENTE 
O diodo retificador é o dispositivo semi-
condutor mais elementar da eletrônica, po-
rém não devemos subestimar sua potencia-
lidade. A análise de circuitos com diodos es-
tá longe de ser fácil e direto uma vez que ele 
é um elemento NÃO LINEAR. 
 Um exemplo interessante é apresentado 
na Figura 10. Os dois circuitos aparentemen-
te semelhantes apresentam resultados to-
talmente diferentes. 
D1
D2
+
-
I1
+
-
I2 Rc1k10mA 5mA
Vo=15V
15mA
D1
D2
Rc
1k
+
-
V2
+
-
V1
5V10V
Vo=9,2V
A)
B)
 
Figura 10- Fonte de corrente e fonte de ten-
são. 
 No circuito (A), com fonte de tensão, ape-
nas o diodo D1 conduz. A tensão na carga é 
a tensão maior V1 menos a queda de tensão 
em D1 (consideramos VD1=0,8V). 
 No circuito (B), com fonte de corrente, os 
dois diodos conduzem. A corrente na carga 
é a soma das duas correntes 
(10mA+5mA=15mA), independente do diodo 
e da carga. Teremos 15V na resistência de 
1[kΩ]. 
Poderíamos dizer que uma fonte de ten-
são tem comportamento oposto ao da fonte 
de corrente. Eles são duais. 
 
Itajubá, MG, feveriro de 2008

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