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CEFET-MG Física Experimental II 1 Centro Federal de Educação Tecnológica de Minas Gerais Física Experimental II Diodo emissor de luz (LED) Objetivos - Estudar o comportamento de um diodo emissor de luz e determinar o comprimento de onda da luz emitida por ele. Material Utilizado - LEDs diversos, fonte de tensão DC, multímetros, cabos. Teoria Um tipo bem comum de resistor fabricado à base de materiais semicondutores é o diodo, em que a resistência depende da tensão aplicada. Um diodo consiste na junção de um semicondutor tipo n, onde os portadores de carga são elétrons livres, com um semicondutor tipo p, onde os portadores de carga são buracos (vacâncias, consideradas como cargas positivas). Essa configuração é chamada junção p-n. Quando conectada a uma fonte de força eletromotriz, uma junção p-n permite o fluxo de corrente elétrica apenas em um sentido, da região p para a região n. Na situação mostrada na Figura 1, em que a região p do diodo está em contato com o terminal positivo de uma fonte de tensão. Esta configuração é chamada polarização direta, e é a única em que a condução de corrente ocorre. Nessa situação, a fonte injeta continuamente elétrons na região n e remove elétrons (injeta buracos) na região p, criando assim, um fluxo constante de cargas. Figura 1 - Representação de um diodo ligado em polarização direta. A curva I x V típica para um diodo é mostrada na Figura 2, onde se pode ver o valor VF, chamado tensão de corte, a partir do qual haverá corrente no circuito. CEFET-MG Física Experimental II 2 Figura 2 - Curva I x V característica para um diodo. A dependência da corrente com a tensão, para um diodo, pode ser aproximada por � ≅ �� ∙ ��� �� �� � onde IS é uma pequena corrente, aproximadamente constante, que aparece em polarização reversa, η é o “fator de idealidade” que depende de parâmetros de fabricação do diodo e VT é uma constante térmica, que em temperatura ambiente vale aproximadamente 26 mV. O LED (diodo emissor de luz) é um dos vários tipos de diodos, sendo este capaz de emitir luz quando começa a conduzir corrente. O comprimento de onda da radiação emitida pelo LED se relaciona com a tensão de corte da seguinte forma: � � � ��� em que h é a constante de Planck (h = 6,62∙10-34 J∙s), q é a carga do elétron (q = 1,60∙10-19 C) e c é a velocidade da luz no vácuo (c = 3∙108 m/s). Procedimentos 1 - Monte o circuito indicado na Figura 3. Descubra qual a polarização direta do LED. Figura 3 - Circuito com LED. CEFET-MG Física Experimental II 3 2 - Faça medidas da corrente que passa pelo diodo em função da diferença de potencial sobre ele. Sugestão: para obter um gráfico de fácil interpretação, faça incrementos de 0,05 V na tensão aplicada. VARIE A TENSÃO COM MUITO CUIDADO E NÃO ULTRAPASSE O VALOR MÁXIMO INFORMADO PELO PROFESSOR 3 - Faça a curva I x V para o LED e determine seu potencial de corte VF. 4 – Tente também determinar, através de um ajuste, os parâmetros IS e η. 5 - Determine o comprimento de onda da luz emitida pelo LED. Está de acordo com o observado?
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