Circuitos Eletrônicos Aplicados Relatório da Prática 4 – Polarização do Diodo

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UNIVERSIDADE ESTÁCIO DE SÁ
ENGENHARIA MECÂNICA
CIRCUITOS ELETRO-ELETRÔNICOS APLICADOS – CCE0205
PROF. WASHINGTON BOMFIM
	
Relatório da Prática 4 – Polarização do Diodo
Realizada em 15/09/2017
	
	Turma xxxx
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Resumo – Este documento tem por objetivo demonstrar a importância dos diodos acrescentando conhecimentos sobre seu funcionamento e aplicações. Através de circuitos pré-estabelecidos, demonstraremos de maneira satisfatória a atuação do diodo em polarização direta e inversa, concluindo se há ou não condução de corrente elétrica.
Palavras-chave – Diodo, polarização, semicondutor.
Introdução
O diodo semicondutor é um componente que pode comportar-se como condutor ou isolante elétrico, dependendo da forma como a tensão é aplicada aos seus terminais. Essa característica permite que o diodo semicondutor possa ser utilizado em diversas aplicações, como, por exemplo, na transformação de corrente alternada em corrente contínua. [1]
Um diodo Semicondutor é formado a partir da junção entre um semicondutor tipo n, que foi dopado com impureza pentavalente, assim possuindo maior número de elétrons livres. E um semicondutor tipo p, que foi dopado com impureza trivalente, desta forma possuindo maior número de lacunas livres. [2]
Principais tipos de diodo:
Retificadores – Fabricados com o objetivo de permitirem a passagem da corrente elétrica em um só sentido (polarização direta), cumprindo um papel indispensável na transformação de corrente alternada em corrente contínua.
Zener – Fabricados para conduzir a corrente elétrica em sentido inverso (polarização inversa) permitindo manter uma tensão constante aos seus terminais, sendo por isso muito utilizado na regulação de tensão nos circuitos.
Varicaps – -É um diodo que tem uma capacidade variável em função da tensão aplicada. São basicamente diodos construídos especificamente para funcionarem como condensadores(capacitores) variáveis cuja capacitância varia de acordo com a tensão aplicada. Tais componentes são bastante empregados em circuitos de sintonia de aparelhos televisores e de rádios, além de equipamentos transmissores.
Túnel – São dispositivos capazes de operar em altas frequências (micro-ondas), por meio de fenômenos de mecânica quântica (efeito de tunelamento). São fabricados utilizando junções PN estreitas e altamente dopadas. Podem ser utilizados em circuitos osciladores, amplificadores e conversores de frequência
LEDs – São diodos semicondutores que quando energizados emitem luz de espectro reduzido. A luz emitida pode ser visível, ou não visível, é monocromática e é produzida pelas interações energéticas dos eletrões. O processo de emissão de luz pela aplicação de uma fonte de energia elétrica é chamado eletroluminescência. 
Figura 1 - Tipos de Diodo
Diodo não polarizado
Um diodo não polarizado tem uma camada de depleção na junção pn. Os íons nessa camada de depleção produzem uma barreira potencial. Na temperatura de ambiente, esta barreira potencial é de 0,7 V aproximadamente para um diodo de silício e de 0,3 V para um diodo germânico.
Figura 2 - Representação de um diodo
Polarização Direta
Quando uma tensão externa se opõe à barreira de potencial, o diodo fica polarizado diretamente. Se a tensão aplicada for maior que a barreira potencial, a corrente é alta. A corrente circula facilmente quando um diodo é polarizado diretamente.
Figura 3 - Polarização direta
Polarização Reversa
Quando uma tensão externa está no mesmo sentido da barreira de potencial, o diodo torna-se reversamente polarizado. A largura da camada de depleção aumenta. A corrente é aproximadamente zero.
Figura 4 - Polarização reversa
MATERIAIS E MÉTODOS
Materiais utilizados
- Fonte de Tensão
- Protoboard
- Diodo 1N400x
- Resistor de 10 k
Métodos
O Experimento visa medir o ponto Vo dos cincos circuitos demonstrados abaixo:
Circuito 1:
Figura 5 - Demonstração do Circuito 1
Circuito 2:
Figura 6 - Demonstração do Circuito 2
Circuito 3:
Figura 7 - Demonstração do Circuito 3
Circuito 4:
Figura 8 - Demonstração do Circuito 4
Utilizamos o protoboard para montar cada circuito de acordo com a figura fornecida. Após montagem, o circuito foi energizado com 5 V pela fonte de alimentação.
Conforme indicado na figura, medimos o ponto Vo de cada circuito para construção das tabelas demonstradas nos resultados.
RESULTADOS E DISCUSSÕES
Circuito 1:
Observa-se neste circuito a passagem livre da corrente elétrica, com isto, podemos observar uma polarização direta. O valor de tensão medido no diodo tem um desvio percentual de 25,71 % em relação ao valor de tensão teórico, tal variação pode ter sido ocasionada por mal contato nas conexões, mal funcionamento do diodo, incorreto ajuste da fonte ou multímetro, entre outros, porém satisfazem o correto entendimento sobre o tipo de polarização.
Tabela 1 - Resultado das medições para o Circuito 1
Circuito 2:
Observa-se o impedimento da passagem de elétrons, tal fato ocorre devido a conexão do terminal negativo da fonte ao lado positivo do semicondutor e vice versa, fazendo com que tenha um aumento da largura da camada de depleção. O valor de tensão medido é nulo, assim como demonstrado na teoria.
Tabela 2 - Resultado das medições para o Circuito 2
Circuito 3:
Observa-se no polo indicado para medição o valor total alimentado pela fonte. Neste caso, por ocorrer um impedimento da passagem de elétrons pelo diodo não temos a diminuição de 0,7 V referente a barreira potencial formada pela camada de depleção do diodo. Sendo assim podemos determinar a polarização inversa do diodo. O desvio percentual do valor medido é de 0,2% em relação ao valor teórico, tal variação é mínima.
Tabela 3 - Resultado das medições para o Circuito 3
Circuito 4:
Observa-se neste caso a diminuição de 0,53 V do valor total fornecido pela fonte de alimentação, tal fato ocorre devido a passagem de eletros através do diodo, em consequência através da barreira potencial formada pela camada de depleção. Sendo assim podemos determinar a polarização direta do diodo. O valor de tensão medido tem um desvio percentual de 3,95 % em relação ao valor de tensão teórico. Tal diferença podem ter as mesmas diretrizes mencionadas no circuito 1.
Tabela 4 - Resultado das medições para o Circuito 4
Conclusões
Podemos concluir a grande importância dos diodos e vasta utilidade dentro do nosso cotidiano. Seu funcionamento possa ser permitindo a passagem elétrons, atuando com uma chave fechada ou impedindo a passagem de elétrons, atuando como uma chave aberta. Observamos que devido a sua barreira potencial, um diodo de silício, retém 0,7 V diminuindo a tensão aplicada pela fonte no circuito.
Por tanto, os experimentos e medições apresentaram valores satisfatórios em relação aos cálculos teóricos, contribuindo para o melhor entendimento sobre os diodos e sua importância.
Referências Bibliográficas
FACULDADE ESTADUAL PAULISTA “JÚLIO DE MESQUITA FILHO” – DIODO SEMI CONDUTOR. Disponível em: http://www.feg.unesp.br/Home/PaginasPessoais/ProfMarceloWendling/2---diodo-semicondutor.pdf
Eletrônica – Vol. I – 8ª Ed. McGraw Hill Brasil, 2016 - Albert Paul Malvino, David J. Bates
ELETRÔNICA DIDÁTICA - Diodo. Disponível em: http://www.eletronicadidatica.com.br/componentes/diodo/diodo.htm