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UDESC - UNIVERSIDADE DO ESTADO DE SANTA CATARINA CENTRO DE CIÊNCIAS TECNOLÓGICAS - CCT DEPARAMENTO DE ENGENHARIA ELÉTRICA LABORATÓRIO DE ELETRÔNICA I - TURMA A PROFESSOR: MARCOS FÁBIO VIEIRA RELATÓRIO DE LEL PRÁTICA – CARACTERÍSTCAS DOS DIODOS BRUNO BERTOLDI EDUARDO FALCHETTI SOVRANI JOINVILLE/SC 2014-02 Para a apresentação da análise dos dados seguimos o padrão de organização numérica das questões do relatório. PROCEDIMENTOS MÉTODOS DE VARREDURA Em que modo devem ser os sinais acoplados aos canais do osciloscópio: DC ou AC? R: Os sinais devem ser utilizados no modo DC, para levantarmos as curvas e os dados exigidos no relatório. Figura 1 - Esboço da curva IxV do Diodo 1N4148– Polarização Direta Figura 2-- Esboço da curva IxV do Diodo 1N4007 – Polarização Direta Figura 3 - Esboço da curva IxV do Diodo 1N4738 – Polarização Reversa Figura 4 - Esboço da curva IxV do Diodo BZX79C 5V1 – Polarização Reversa Aumente a frequência do gerador e explique por que a curva na tela se modifica. R: Devido aos efeitos capacitivos que aparecem em altas frequências, o comportamento do diodo muda completamente. Na região de polarização reversa tem-se a capacitância da região de depleção (sem portadores) que atua como um isolante entre camadas de cargas opostas. Conforme a tensão de polarização inversa aumenta, o efeito capacitivo diminui, devido ao efeito da capacitância entre placas paralelas (C= ε0A/d). Na região de polarização direta, o efeito da capacitância na região de depleção existe, mas é bem menor em relação ao efeito de capacitância de difusão que depende da taxa com que as cargas são injetadas na região externa à depleção. Altos valores de corrente resultam em valores de capacitância mais elevados. Os efeitos capacitivos não podem ser ignorados em frequências altas, pois um caminho de baixa reatância é estabelecido Xc = (1/(2πfc)). Por que o amperímetro foi colocado antes do voltímetro na figura 12? De fato, a figura apresenta a situação correta para a polarização direta, mas não para a polarização inversa. Por que? R: Não existem amperímetros ideais, portanto eles possuem uma pequena resistência interna. Desse modo, ele foi colocando antes do voltímetro, pois a variação de tensão nos diodos é muito pequena, assim a resistência interna do amperímetro poderia causar alterações na medição. Os diodos são polarizados diretamente porque o maior potencial está no anodo. Para a polarização inversa o diodo deveria estar com o catodo diretamente polarizado no sentido da corrente, ou seja, o “tracinho” (geometricamente) deveria estar para cima. Preencha a Tabela 1 com os valores medidos na polarização direta. Para medir-se tensões e correntes constantes deve-se ajustar o medidor (voltímetro ou amperímetro) para acoplamento “DC”. Que tipo de acoplamento deve ser selecionado se a tensão ou corrente não for constante para obter os valores médios? Qual o acoplamento que deve ser usado para medir o valor eficaz? R: Para medir os valores médios deve-se usar acoplamento DC, já para valores eficazes deve-se usar o acoplamento AC. 1N4148 ESTIMADO 1N4007 ESTIMADO Vf (V) R() I(mA) V(V) I(mA) V(V) I(mA) V(V) I(mA) V(V) 1 10K 0,058 0,471 0,03 0,7 0,063 0,449 0,03 0,7 2 10K 0,152 0,520 0,130 0,7 0,159 0,490 0,130 0,7 4 10K 0,346 0,563 0,330 0,7 0,359 0,530 0,330 0,7 6 10K 0,569 0,580 0,530 0,7 0,560 0,552 0,530 0,7 8 10K 0,754 0,604 0,730 0,7 0,761 0,568 0,730 0,7 10 10K 0,968 0,617 0,930 0,7 0,966 0,580 0,930 0,7 12 10K 1,166 0,628 1,13 0,7 1,173 0,590 1,13 0,7 14 10K 1,374 0,635 1,33 0,7 1,374 0,596 1,33 0,7 16 10K 1,573 0,642 1,53 0,7 1,583 0,605 1,53 0,7 18 10K 1,786 0,648 1,73 0,7 1,781 0,611 1,73 0,7 20 10K 2,01 0,655 1,93 0,7 1,993 0,617 1,93 0,7 4 1K 3,35 0,681 3,30 0,7 3,4 0,643 3,30 0,7 6 1K 5,34 0,707 5,30 0,7 5,5 0,666 5,30 0,7 8 1K 7,34 0,724 7,30 0,7 7,5 0,681 7,30 0,7 10 1K 9,22 0,736 9,30 0,7 9,6 0,692 9,30 0,7 12 1K 11,53 0,747 11,3 0,7 11,7 0,702 11,3 0,7 14 1K 13,51 0,757 13,3 0,7 13,8 0,709 13,3 0,7 16 1K 15,31 0,765 15,3 0,7 15,9 0,715 15,3 0,7 18 1K 17,50 0,773 17,3 0,7 18,1 0,721 17,3 0,7 20 1K 19,70 0,781 19,3 0,7 20,2 0,726 19,3 0,7 4 100 3,6 0,681 33,0 0,7 33,1 0,746 33,0 0,7 6 100 13,4 0,755 53,0 0,7 54,2 0,766 53,0 0,7 8 100 32,9 0,813 73,0 0,7 75,4 0,780 73,0 0,7 10 100 52,8 0,850 93,0 0,7 96,2 0,790 93,0 0,7 Tabela 1 – Característica Ponto-à-Ponto para Polarização Direta Preencha a Tabela 2 com os valores medidos de corrente inversa. Por que se deve tirar o voltímetro do circuito para efetuar a medição da corrente inversa? R: Do mesmo modo que o amperímetro, não existem voltímetros ideais, estes apresentam uma pequena resistência interna. Como a corrente inversa no diodo é muito pequena, essa resistência interna do voltímetro poderia causar alterações na medição. 1N4148 Estimado 1N4007 Estimado Vf(V) R() I(A) I(A) I(A) I(A) 2 1K 0 0 0 0 4 1K 0 0 0 0 6 1K 0 0 0 0 8 1K 0 0 0 0 10 1K 0 0 0 0 15 1K 0 0 0 0 20 1K 0 0 0 0 Tabela 2 – Característica Ponto-à-Ponto para Polarização Inversa Observação: A corrente inversa nos diodos é muito pequena, na escala de microampères. No laboratório não havia equipamentos com uma escala tão pequena. Assim essas medidas não foram realizadas. Construa em papel milimetrado as curvas dos pontos experimentais obtidos. As duas curvas devem ficar no mesmo gráfico. As escalas na polarização direta devem ser diferentes da polarização inversa. Observe que na polarização inversa têm-se tensões mais elevadas e correntes muito pequenas. Levante os parâmetros para o modelo da região de condução direta. Para tanto, determine aproximadamente o limiar de condução direta e a resistência direta de cada diodo. Para isso é necessário traçar uma reta assintótica da curva do diodo na condução direta. O ponto de interseção desta assíntota com o eixo da tensão determina o valor de VD0 (do modelo). A resistência direta obtém-se da inclinação da reta. 1N4148 VDO = ________ Volts e Rf = __________ 1N4007 VDO = ________ Volts e Rf = __________ Construa as curvas da polarização direta (apenas os pontos da Tabela 1) em papel monolog, usando a escala logarítmica para a corrente. Qual a variação da tensão por década de corrente? Qual o valor do parâmetro nVT? Pode-se estimar o valor de IS pela extrapolação da parte linear da curva em direção à tensão igual a zero. No ponto de interseção com o eixo da corrente obtém-se o valor de IS. 1N4148 V/déc _______ mV/déc nVT = _______ mV IS = _______ A 1N4007 V/déc _______ mV/déc nVT = _______ mV IS = _______ A Com os valores obtidos e calculados preencha a Tabela 3. 1N4738 ESTIMADO BZX79C 5V1 ESTIMADO Vf (V) R() I(mA) V(V) I(mA) V(V) I(mA) V(V) I(mA) V(V) 3 1K 0,0003 3,053 0,0051 3,058 5 1K 0,0043 5,090 0,464 4,626 6 1K 0,0887 5,917 1,171 4,883 8 1K 1,849 6,127 3,12 5,076 9 1K 2,99 6,150 4,03 5,113 10 1K 4,12 6,158 5,09 5,143 11 1K 5,07 6,164 6,05 5,163 12 1K 6,12 6,168 7,10 5,180 13 1K 7,12 6,172 8,105,192 14 1K 8,13 6,179 9,06 5,203 15 1K 9,12 6,182 10,06 5,213 16 1K 10,16 6,186 11,09 5,222 9 100 28,2 6,261 38,1 5,334 10 100 37,2 6,287 49,1 5,364 11 100 47,6 6,356 58,5 5,390 12 100 57,6 6,406 68,1 5,413 Tabela 3 – Característica Ponto-à-Ponto para Diodos Zeneres Construa em papel milimetrado as curvas dos pontos experimentais. As duas curvas devem ficar no mesmo gráfico. Determine a partir do gráfico a tensão Vz e a resistência Rz para cada diodo. 1N4738 Vz = _________ Volts Rz = _________ BZX79C Vz = _________ Volts Rz = _________ QUESTIONÁRIO O experimento se mostrou válido? Explique por que? Comente os resultados, erros encontrados e possíveis fontes de erros.
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