Apostila experimentos UFCG

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UNIVERSIDADE FEDERAL DE CAMPINA GRANDE 
CENTRO DE ENGENHARIA ELÉTRICA E INFORMÁTICA 
DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA ELÉTRICA 
LABORATÓRIO DE DISPOSITIVOS ELETRÔNICOS 
 
 
 
 
 
 
 
 
LABORATÓRIO 1 
DIODOS 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Experimento 1 
 
Características e Aplicações de Diodos 
LABORATÓRIO DE 
DISPOSITIVOS ELETRÔNICOS 
Guia de Experimentos 
 1
Experimento 1 – Características e Aplicações de Diodos (Parte 1) 
 
 
Objetivos 
 
Os experimentos de laboratório aqui apresentados têm por objetivo o estudo 
das características elétricas do diodo de junção de silício, bem como algumas de suas 
principais aplicações, tais como: retificadores, portas lógicas, grampeadores e 
multiplicadores de tensão (dobradores/triplicadores). 
 
 
Introdução Teórica 
 
 
Diodo Ideal 
 
O diodo semicondutor é um dos elementos básicos constituinte de uma 
grande variedade de sistemas eletrônicos atuais. Ele aparece em aplicações simples ou 
complexas. Antes de examinar as características de um dispositivo real, consideraremos 
primeiro o dispositivo ideal, que serve como base de comparação. O diodo ideal é um 
dispositivo de dois terminais, cujo símbolo e curva característica estão mostrados nas 
Figuras 1a e 1b, respectivamente. 
 
 
+ 
vd 
id 
- 
 
 
0 vd 
id +
-
- + 
 
 (a) (b) 
Figura 1 – Diodo ideal: (a) símbolo; (b) características. 
 
Analisando a curva característica descrita acima, conclui-se que com a 
polaridade apresentada na Figura 1a o diodo se comporta como um curto-circuito (região 
de condução direta), caso se inverta a polaridade, o diodo se comporta como um circuito 
aberto (região de não-condução). 
 
Diodo Real 
 
O diodo semicondutor é formado da junção de um material tipo P com um 
material tipo N, construídos a partir da mesma base de Silício. Outros tipos de 
semicondutores, como o de Germânio, também são usados, mas o diodo de Silício é mais 
difundido comercialmente porque possui capacidade de corrente, tensão de pico inversa 
(TPI) e faixa de temperatura mais altas. A vantagem do diodo de Germânio sobre o de 
Silício é que sua região ativa se inicia com tensões mais baixas. Para diodos de Silício 
VO=0,7 V e para diodos de Germânio VO=0,3 V. 
 2
A Figura 2 mostra a curva característica do diodo de Silício. A mesma 
curva é mostrada na Figura 3, com as escalas expandidas ou comprimidas de forma a 
apresentar melhor os detalhes. 
 
 
id
vd 
 
Figura 2 – Característica do diodo de Silício – escala contínua nos eixos vertical e 
horizontal. 
 
 
id 
vdvz 
(2)
(1)
(3) 
0,7 V
 
Figura 3 – Característica do diodo de Silício – escalas diferentes nos eixos vertical e 
horizontal. 
 
Na curva da Figura 3 pode-se observar três regiões distintas: 
 
(1) Região de polarização direta, determinada por vd>0; 
(2) Região de polarização reversa, determinada por vd<0; 
(3) Região de ruptura, determinada por vd<vz. 
 
A Região de Polarização Direta 
 
A condição de polarização direta é estabelecida quando aplicado o potencial 
positivo ao anodo e o potencial negativo ao catodo. A relação id×vd pode ser bem 
aproximada pela equação 2.1. Equation Section 2 
 
d
T
v
V
d si I e 1
η⎛ ⎞= −⎜⎝ ⎠⎟ (2.1) 
 
 
 3
IS é a Corrente de Saturação Reversa ou Corrente, que é constante para um 
determinado diodo numa dada temperatura, dependendo das dimensões da junção e da 
estrutura física. IS é da ordem de 10-15 A e tem uma forte dependência com a temperatura, 
dobrando a cada acréscimo de 10° C. A tensão VT é uma constante chamada tensão 
térmica, dada por 
 T
kTV
q
= (2.2) 
 k é a constante de Boltzman que vale 1,38×10-23 Joules/Kelvin 
T é a temperatura absoluta em Kelvin 
 q é a carga elétrica do elétron que vale 1,602×10-19 Coulomb 
 
Na temperatura ambiente (27°C = 300K) o valor de VT é de 
aproximadamente 26 mV. A constante η da equação do diodo tem um valor entre 1 e 2, 
dependendo do material e da estrutura física do diodo. η=1 para diodos de Germânio e 
η=2 para diodos de Silício para correntes nominais. 
Para Vd>>ηVT, ou seja, considerando η=2 para Vd>>52mV a equação do 
diodo pode ser aproximada por 
 
d
T
v
V
d si I e
η= (2.3) 
ou na forma logarítmica 
 dd T
s
iv V ln
I
= η (2.4) 
Esta dependência logarítmica indica que, para grandes variações na corrente 
do diodo, tem-se uma pequena variação da sua tensão. Pela equação 2.4 observa-se que 
para η=1, a tensão do diodo aumenta 60 mV para um aumento de 10 vezes na corrente. 
Para uma dada temperatura, a característica do diodo fica completamente 
determinada conhecendo-se IS e η. Estes parâmetros podem ser determinados 
experimentalmente tomando dois valores diferentes de ID e VD. 
Para a primeira medição, tem-se 
 
S
D
TD I
ILnVV 11 η= e 
d1
T
v
V
d1 si I e
η= (2.5) 
Para a segunda medição, tem-se 
 
S
D
TD I
ILnVV 22 η= e 
d 2
T
v
V
d2 si I e
η= (2.6) 
Dividindo-se a equação 2.6 pela equação 2.5, tem-se 
 T
DD
V
VV
D
D e
I
I η
12
1
2
−
= (2.7) 
Aplicando-se logaritmo a ambos os termos obtém-se 
 
⎟⎟⎠
⎞
⎜⎜⎝
⎛
−=
1
2
12
D
D
T
DD
I
ILnV
VVη (2.8) 
De onde se calcula η. De posse do valor de η pode-se calcular o valor de IS 
utilizando a equação 2.5 ou a equação 2.6. 
Esta medição é realizada aplicando-se uma corrente sobre o diodo e 
medindo-se a sua tensão. Fazendo isso para vários valores pode-se produzir a curva 
completa. A curva característica do diodo também pode ser visualizada no osciloscópio 
 4
usando os canais horizontal e vertical do mesmo e uma fonte de sinal com uma forma de 
onda dente de serra ou triangular. Aplicando na entrada X a tensão dos terminais do diodo e 
na entrada Y uma amostra da corrente do diodo retirada através de um resistor em série 
como mostrado no circuito da Figura 4, obtém-se a curva característica do diodo. 
 
 
X 
Y 
Gnd 
R 
D 
 
Figura 4 – Conexões para observar a curva característica no osciloscópio. 
 
Deve-se observar que a tensão sobre o resistor é tomada com polaridade 
invertida com relação a corrente do circuito. Desta forma, a curva do diodo aparece 
invertida na tela do osciloscópio (4° quadrante). É importante observar que o osciloscópio 
e o gerador não podem ser ambos aterrados. 
 
Teste do Diodo com Ohmímetro 
 
A condição de um diodo semicondutor pode ser rapidamente determinada 
usando-se um ohmímetro. A bateria interna do ohmímetro polarizará direta ou reversamente o 
diodo quando aplicada. Se o terminal positivo for ligado ao ânodo e o terminal negativo ao 
cátodo, então o diodo fica diretamente polarizado e o medidor deve indicar uma resistência 
baixa. Com a polaridade contrária, a bateria interna polarizará o diodo reversamente e a 
resistência será muito alta. Esta análise vale apenas para o ohmímetro digital. Com o 
ohmímetro analógico, a análise que deve ser feita é a inversa da descrita anteriormente. Isto 
acontece porque a bateria interna do multímetro analógico polariza os componentes de forma 
invertida em relação ao multímetro digital. Caso ocorra uma medição pequena de resistência 
em ambas as polaridades, o diodo está danificado (curto-circuito ou em fuga). Caso ocorra 
uma medição de alta de resistência em ambas as polaridades, o diodo está danificado (aberto). 
A Figura 5 mostra a forma física de um diodo de baixa/média potência. 
 
Anodo Catodo
 
Figura 5 – Forma física de um diodo de baixa/média potência. 
 
Aplicações de Diodos 
 
Retificadores 
 
A principal aplicação de diodos é na construção de retificadores para uso 
em fontes de alimentação. Um retificador obtém uma tensão DC a partir de uma tensão
alternada. O circuito com diodo transforma o sinal alternado de entrada em um sinal 
unipolar pulsante. Um filtro capacitivo separa a componente DC na tensão de saída. 
Para se ter um sinal de saída DC estável, normalmente se utiliza um 
regulador de tensão, que é um circuito que controla a tensão de saída modificando a sua 
 5
própria queda de tensão (no caso do regulador série), absorvendo as variações. Um 
diagrama genérico pode ser visto na Figura 6. 
 
 
Linha AC 
220V/60Hz VS VO 
IL 
Retificador 
com Diodo
Filtro Regulador 
de Tensão 
Carga 
 
Figura 6 – Diagrama de uma fonte de alimentação. 
 
Em uma fonte de alimentação, o transformador tem a função de isolar a 
fonte da rede elétrica e reduzir ou elevar a tensão alternada da rede de forma a aproximar 
da tensão desejada. Ele consiste de dois indutores enrolados em torno de um núcleo de 
ferro laminado que acopla os dois enrolamentos magneticamente. O primário é ligado a 
rede e o secundário é conectado ao circuito. A relação entre a tensão de entrada e a de 
saída é dada pela relação entre o número de espiras do enrolamento primário e do 
secundário. 
É importante relembrar os conceitos de valor médio e valor eficaz ou RMS 
de uma forma de onda periódica. O valor médio do sinal f(t) de período T é 
 
T
m 0
1V f (
T
= ∫ t)dt (2.8) 
O valor médio de um sinal senoidal é zero. O valor médio de um sinal DC é 
o próprio valor DC. 
O valor RMS (Root Mean Squared) ou valor médio quadrático, é o valor 
que uma fonte DC teria para prover a mesma potência numa carga alimentada pela tensão 
AC. Matematicamente, o valor RMS do sinal f(t) de período T é 
 [ ]T 2rms 01V f (tT= ∫ ) dt (2.9) 
O valor RMS de um sinal senoidal é P
V
2
, onde VP é a tensão de pico. O 
valor RMS de um sinal DC é o próprio valor DC. 
Para que o projeto de um retificador seja bem sucedido, devem-se saber 
quais componentes serão necessários e suas características. Para a determinação do 
transformador, deve-se saber qual a tensão e corrente máxima que a fonte irá fornecer. 
Estes são os valores nominais do transformador. Lembrando que a tensão indicada no 
invólucro do transformador é a tensão eficaz. 
Determinado VP e IMAX calculam-se os parâmetros que determinarão qual 
diodo se adequará ao projeto, tais como: Potência total máxima (PDMAX), Tensão reversa 
máxima (VDRMAX) e Corrente de pico máxima (IPDMAX). O cálculo destes parâmetros 
depende do tipo de retificador utilizado. 
 
 
 
 
 
 6
Retificador de Meia Onda 
 
O circuito retificador de meia onda pode ser visto na Figura 7 e as formas 
de onda correspondentes nas Figuras 8 e 9. 
 
 
 
D
RVS
+
VO
-
 
+
D
RCVS
+
VO
-
 
(a) (b) 
Figura 7 – Retificador de meia onda: (a) sem filtro; (b) com filtro 
 
VD VS
VO
 
Figura 8 – Forma de onda da saída de um retificador de meia onda sem filtro. 
 
Na saída do retificador de meia onda obtemos um sinal pulsado com tensão 
em apenas meio ciclo. Assim não está havendo aproveitamento total da entrada. 
Ao colocarmos um capacitor como filtro, este se carregará quando a entrada 
for maior do que a saída. Nas descidas do sinal, o diodo para de conduzir e o capacitor 
fornece a corrente para a carga. Nesse período a forma de onda de saída é exponencial 
decrescente. A variação da tensão de saída é denominada ripple e é dada por 
 Pr
VV
fRC
= (2.10) 
O valor médio da tensão de saída é diferente de zero, como pode ser 
observado na Figura 9 
 
 VR VS VO 
 
Figura 9 – Forma de onda da saída de um retificador de meia onda com filtro. 
 
No retificador de meia onda, VDRMAX e IPDMAX são dados pelas seguintes 
equações respectivamente: 
 7
 DRMAX PV 2V= (2.11) 
 PPDMAX MAX
r
2VI I 1 2
V
⎛ ⎞= + π⎜⎜⎝ ⎠⎟⎟ (2.12) 
 
 
Retificador de Onda Completa 
 
O retificador de onda completa aproveita os dois ciclos do sinal de entrada, 
gerando um sinal pulsado com um período igual ao dobro da freqüência de entrada. Temos 
basicamente dois tipos de circuito retificador de onda completa: retificador com center tap 
(derivação central) e retificador em ponte. 
 
Retificador com Center Tap 
 
O retificador com center tap utiliza um transformador com derivação central no 
secundário, o que equivale a dois enrolamentos, ambos com o mesmo sentido (o sentido é 
explicitado em circuitos com transformadores através de pontos no símbolo que mostram a 
relação de fase entre primário e secundário). O circuito do retificador com center tap pode ser 
visto na Figura 10. A forma de onda resultante é mostrada na Figura 11. 
 
.VS
VS
+
VO
-
R
D1
D2
 
.
+
VS
VS
+
VO
-
RC
D1
D2
 
(a) (b) 
Figura 10 – Retificador com center tap: (a) sem filtro; (b) com filtro 
 
VD
-VS VS 
VO 
 
Figura 11 – Forma de onda de um retificador em onda completa sem filtro. 
 
Como os picos são mais próximos no retificador em onda completa, o 
tempo de descarga do capacitor é menor e, por conseguinte o ripple é menor, para a 
mesma corrente de carga. A variação da tensão de saída é dada por 
 Pr
VV
2fRC
= (2.13) 
 
 8
No retificador de onda completa com center tap, VDRMAX e IPDMAX são 
dados pelas seguintes equações respectivamente: 
 DRMAX PV 2V= (2.14) 
 PPDMAX MAX
r
VI I 1 2
2V
⎛ ⎞= + π⎜⎜⎝ ⎠⎟⎟ (2.15) 
Retificador em Ponte 
 
A ponte de diodos é uma construção muito conhecida. O circuito de um 
retificador em ponte pode ser visto na Figura 12. Quando a tensão VS é positiva, D1 e D2 
conduzem e a corrente na carga é positiva. Quando VS é negativa, D3 e D4 conduzem, 
mantendo o mesmo sentido da corrente, conseqüentemente a corrente na carga também é 
positiva. O resultado é o mesmo do retificador em center tap e é mostrado na Figura 13. 
 
VS
D1
+
VO
-
D2 D3
D4
R
+
VS
D1
+
VO
-
D2 D3
D4
C R
 
(a) (b) 
Figura 12 – Retificador de onda completa em ponte: (a) sem filtro; (b) com filtro 
 
VR 
-VS VS 
VO 
 
Figura 13– Forma de onda de um retificador em onda completa com filtro: Center tap ou 
ponte. 
 
No retificador de onda completa em ponte, VDRMAX e IPDMAX são dados 
pelas seguintes equações respectivamente: 
 DRMAX PV V= (2.16) 
 PDPMAX MAX
r
VI I 1 2
2V
⎛ ⎞= + π⎜⎜⎝ ⎠⎟⎟ (2.17) 
 
 
 
 9
 
 
 
UNIVERSIDADE FEDERAL DE CAMPINA GRANDE 
CENTRO DE ENGENHARIA ELÉTRICA E INFORMÁTICA 
DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA ELÉTRICA 
LABORATÓRIO DE DISPOSITIVOS ELETRÔNICOS 
Parte Experimental 
 
Aluno: Mat: __________ 
 
Objetivos 
Montagem e observação experimental com diversos circuitos usando diodos a 
semicondutor. 
 
1° Experimento – Estudo da Curva Característica do Diodo a 
Semicondutor 
a) Dado o diodo de sinal 1N4148, identifique o anodo e o catodo com 
o ohmímetro. 
b) Monte o circuito da Figura 1. 
c) Aplique uma tensão VDC = 10V e meça a tensão sobre o diodo VD 
(leitura do voltímetro) considerando R= 220Ω, 470Ω, 1KΩ, 4,7KΩ, 
10KΩ, 47KΩ e 100KΩ. Anote os dados na Tabela 1. O valor de ID 
pode ser obtido pela relação 
R
VV
I DDCD
−= . 
d) Com os valores medidos, encontre Is e η. 
e) Observe a variação da tensão (mínima e máxima) sobre o diodo 
quando comparada com a variação da corrente (mínima e 
máxima) pelo mesmo. Comente. 
f) Com VDC = 10V e R = 1KΩ, inverta a posição do diodo e meça a 
tensão sobre o diodo VD (leitura do voltímetro). Comente. 
 
Figura 1 
 
R(Ω) 220Ω 470Ω 1kΩ 2,2kΩ 4,7kΩ 10kΩ 47kΩ 100kΩ
Vd(V) 
Id(mA) 
Tabela 1 
 
Is 
η 
 10
2° Experimento - Comparador de Tensão e Portas Lógicas 
 
 No circuito a seguir o sinal de saída corresponde ao maior entre os 
dois sinais de entrada, realizando a função max(V1,V2). Este circuito é denominado
comparador de tensão, sendo a saída Vo o maior entre os valores das tensões V1 e V2. 
Por outro lado, se os sinais de entrada forem digitais binários, com dois valores de tensão 
(V e 0) a saída do circuito realiza a função lógica OU. 
V1
V2 VO
D1
D2
R
 
COMPARADORDE TENSÃO e PORTA LÓGICA OU com diodos. 
 
a) Monte o circuito da Figura 2a. 
b) Preencha as Tabelas com os valores de Vo1 e Vo2 em função de V1 e 
V2. As entradas V1 e V2 só podem assumir os valores 0 V ou 5 V. 
c) Repita os itens (a) e (b) para o circuito da Figura 2b. 
d) Com base nas Tabelas obtidas identifique os circuitos lógicos 
correspondentes. 
 
V1
V2 VO1
1N4007
1N4007 10 kΩ
 
V1
V2
VO2
10 kΩ
5 V
1N4007
1N4007 
Figura 2a Figura 2b 
 
V1 V2 V01 V1 V2 V02 
 
 
 
 
 
 
 11
3° Experimento – Retificadores de Tensão 
 
a) Monte os circuitos das Figuras 3a, 3b e 3c. 
b) Aplique uma tensão senoidal de 1 kHz com VP = 10V e R=1KΩ. 
c) Observe o sinal na entrada e saída simultaneamente. Comente. 
d) Meça os valores das tensões de pico VP na entrada e na saída. 
Existe alguma diferença nas amplitudes (entrada/saída)? Justifique. 
e) Mude a forma de onda na entrada para onda triangular e 
quadrada. Observe a saída. 
 
Retificador de Meia Onda 
 
 
Figura 3a 
 
 
Figura 3b – Conversor AC/DC 
 
Retificador de Onda Completa 
 
 
 
Figura 3c 
 
 
 12
4° Experimento – Grampeador (Deslocador de Nível de Tensão) 
 
Os circuitos grampeadores ou deslocadores de níveis possuem aplicações muito 
importantes em circuitos eletrônicos. Têm como função deslocar a tensão alternada de 
entrada, adicionando ou subtraindo um valor CC à forma de onda alternada. 
Estes circuitos são utilizados também como restauradores de nível DC após 
acoplamento capacitivo. 
Os circuitos grampeadores baseiam seu funcionamento na ação do diodo, porém, 
não modificam a forma de onda de entrada, apenas acrescentam um nível de tensão 
contínua ao sinal. A função do circuito grampeador é deslocar a tensão de entrada de tal 
forma que o valor resultante máximo da saída permanecerá em um valor fixo, sem que 
ocorra distorção da forma de onda aplicada. Um grampeador tem por finalidade elevar um 
sinal, abaixo ou acima de um determinado nível. A tensão de saída é dita grampeada 
positivamente e o circuito está mostrado na Figura 9. Este circuito pode ser necessário 
quando as variações de um sinal devem ocorrer em torno de um nível DC, ou quando, um 
determinado sinal que sofreu desacoplamento capacitivo, onde teremos a retirada de sua 
componente contínua, e esta deve ser restaurada. 
 
a) Monte o circuito grampeador da Figura 4. A tensão de alimentação 
Vs do circuito pode ser a tensão do secundário do transformador ou 
de um gerador de sinais (Sinal senoidal 1kHz e 10VP). Verifique o 
funcionamento deste circuito. 
b) Inverta a polaridade do diodo. Verifique o funcionamento deste 
circuito. Tire suas conclusões. 
 
Figura 4 
 
 
5° Experimento – Multiplicadores de Tensão 
 
Os multiplicadores da tensão são dispositivos de conversão de potência AC-DC 
geralmente representados por um conjunto de diodos e capacitores interligados de forma a 
produzirem uma alta tensão DC a partir do potencial de uma fonte AC de uma mais baixa 
tensão. Os multiplicadores são dispostos de múltiplos estágios sendo cada estágio 
representado por um diodo e um capacitor. 
São circuitos usados para obter grandes valores de tensões DC. O circuito 
multiplicador de tensão é aquele que aumenta o valor de uma tensão AC (senoide) por um 
número inteiro maior ou igual a dois. Os circuitos multiplicadores de tensão mais comuns 
são: os dobradores, os triplicadores e os quadruplicadores de tensão. O circuito 
dobrador de tensão permite que se obtenha uma tensão DC que equivale a duas vezes o 
 13
valor da tensão de pico positiva ou duas vezes o valor da tensão de pico negativa de um 
sinal senoidal de entrada. 
Usando apenas capacitores e diodos, estes multiplicadores de tensão podem 
intensificar tensões relativamente baixas a valores extremamente elevados, ao mesmo 
tempo em que são mais economicamente viáveis do que transformadores. 
Para cada montagem a seguir meça a tensão sobre cada capacitor. 
 
 
a) Monte o circuito dobrador de tensão da Figura 5a. Use um gerador 
de sinais (Sinal senoidal 1kHz e 10VP). Verifique o funcionamento 
deste circuito. Observe e meça o valor da tensão Vo. 
b) Monte o circuito dobrador de tensão da Figura 5b. Use um gerador 
de sinais (Sinal senoidal 1kHz e 10VP). Verifique o funcionamento 
deste circuito. Observe e meça o valor da tensão Vo. 
c) Monte o circuito triplicador de tensão da Figura 5d. Use um gerador 
de sinais (Sinal senoidal 1kHz e 10VP). Verifique o funcionamento 
deste circuito. Observe e meça o valor da tensão VDC. 
d) Para cada um das medições efetuadas nos itens a, b e c compare 
e comente sobre os valores da tensão de pico na entrada e saída. 
Justifique. 
 
Dobrador de tensão de meia onda 
 
Figura 5a 
 
Dobrador de tensão de onda completa 
 
Figura 5b 
 
 14
 
Figura 5c 
 
Observe que as Figuras 5b e 5c são representantes de um mesmo circuito. 
Chama-se dobrador de tensão de onda completa porque cada um dos capacitores de 
saída é carregado durante cada semiciclo. Durante o semiciclo positivo D1 conduz 
carregando C1. Durante o semiciclo negativo D2 conduz carregando C2. Como a tensão 
de carga dos capacitores é o valor da tensão de pico da onda e eles estão dispostos em 
série a tensão sobre a resistência será de 2Vp. 
 
Triplicador de tensão 
 
 
Figura 5d 
 
 Funcionamento: O primeiro estágio funciona como um duplicador de tensão de 
meia onda carregando C2 com 2VP Como no semiciclo negativo D3 fica diretamente 
polarizado C3 também se carrega com 2VP e entre C1 e C3 teremos uma tensão de 3VP 
(triplicador de tensão). 
 
 
 
 
 
 
 
 
 15
 
Quadruplicador de tensão 
 
 
 
Uma vantagem adicional desta configuração de circuito é que a tensão através de 
cada estágio é somente igual a duas vezes à tensão de entrada máxima, assim tem-se a 
vantagem de exigir componentes de custo relativamente baixo (tensão menor sobre cada 
capacitor individualmente) e de fácil isolação. 
 
Aplicações 
 
Usado originalmente para a obtenção de alta tensão nos tubos de imagem de 
televisores de raios catódicos, os multiplicadores de tensão atualmente encontram varias 
aplicações práticas: em fontes de alimentação de alta tensão, em sistemas de raio X, 
sistemas para lasers, em aceleradores de partícula, tubos de fotomultiplicadores, bombas 
de íons, ionisadores de ar, sistemas eletrostáticos, máquinas copiadoras, em backlighting 
de LCD, na instrumentação científica, nos osciloscópios e em muitas outras aplicações que 
utilizam alta tensão em DC. 
 
6° Experimento – LED (Light Emitting Diode) 
 Diodos Emissores de Luz 
 
 O LED é um diodo semicondutor (junção P-N) que quando energizado emite luz 
visível por isso LED (Diodo Emissor de Luz). A luz não é monocromática (como em um 
laser), mas consiste de uma banda espectral relativamente estreita e é produzida pelas 
interações energéticas do elétron. O processo de emissão de luz pela aplicação de uma 
fonte elétrica de energia é chamado eletroluminescência. Em qualquer junção P-N 
polarizada diretamente, dentro da estrutura, próximo à junção, ocorrem recombinações de 
lacunas e elétrons. Essa recombinação exige que a energia possuída por esse elétron, que 
até então era livre, seja liberada, o que ocorre na forma de calor ou fótons de luz. A cor, 
portanto, dependente do cristal e da impureza de dopagem com que o componente é 
fabricado. O led que utiliza o arseneto de gálio emite radiações infravermelhas. Dopando-
se com fósforo, a emissão pode ser vermelha ou amarela, de acordo com a concentração. 
Utilizando-se fosfeto de gálio com dopagem de nitrogênio, a luz emitida pode ser verde ou 
amarela. A cor da luz emitida (comprimento de onda) depende, portanto do material 
semicondutor usado na sua fabricação conforme a Tabela a seguir. 
 16
 Os LEDs não suportam tensão reversa (Vr) de valor significativo, podendo-se 
danificá-los com apenas 5V de tensão nesse sentido. 
 Os LEDs são mais duráveis, mais eficientes do ponto de vista luminoso (mais 
brilho), não emitem calor e consomem menos energia. 
 
Tabela 
 
 Considere o circuito da Figura 6. Observe que tensão de alimentação de um LED 
depende de suas características e que variam com o tipo e cor de cada LED. 
(a) Aplique uma tensão V = 5V em série com um resistor R = 470Ω e utilizando 
LED´s de diferentes cores (vermelho, verde, amarelo) meça a tensão sobre cada 
LED. 
(b) Substitua a fonte DC por uma onda quadrada com V=5VP, freqüência de 5 Hz e 
observe o comportamento do LED. 
 
 Figura 6 
 
 17
 
 
Aplicações 
 
 Os LED´s possuem uma vasta gama de aplicações na pratica, desde sua indicação 
luminosa em equipamentos eletrônicos, iluminação residencial até a realização em 
semáforos e pistas de aeroportos, devido as suas características de luminosidade, 
eficiência, durabilidade e confiabilidade. 
 Com a substituição dos sistemas de iluminação atual pela tecnologia dos LEDs, 
principalmente pelos HB-LEDs (High-Brightness LED) - LEDs de alto brilho - teremos 
grandes reduções no consumo energético global e redução dos custos em manutenção. 
 Os LED´s infra-vermelho emitem uma luz que não se vê, e que é usada tipicamente 
no controle remoto de TV, sistemas de segurança e outros aparelhos. 
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	LABORATÓRIO DE DISPOSITIVOS ELETRÔNICOS
	Experimento 1 – Características e Aplicações de Diodos (Parte 1)
	Objetivos
	Introdução Teórica
	Diodo Ideal
	LABORATÓRIO DE DISPOSITIVOS ELETRÔNICOS
	Retificador de Meia Onda
	Retificador de Onda Completa