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UNIVERSIDADE FEDERAL FLUMINENSE INSTITUTO DE FÍSICA FÍSICA EXPERIMENTAL IV - TURMA AA – 29/06/2018 LABORATÓRIO X: DIODO EMISSOR DE LUZ ANA CAROLINA LEITE BEATRIZ FREITAS LUCAS SEIJI RESUMO: O presente experimento tem como objetivos a obtenção da curva característica de um “led” e o potencial de barreira, além da verificação da relação do potencial de barreira com a constante de Planck. O material utilizado para a prática foi uma fonte de tensão DC variável, um kit de circuito com três resistores e um led, dois multímetros, um para medir a tensão e outro para corrente e, por fim, três fios com terminais banana. RESULTADOS EXPERIMENTAIS: Neste experimento foi utilizado o multímetro digital como amperímetro, ajustando o seletor de funções, primeiramente na escala de 200 μ e depois foi necessária uma variação na escala para se melhor interpretar os valores apresentados no mesmo, todas as escalas em corrente contínua. O circuito foi montado da maneira apresentada na figura 1 abaixo: Figura 1 – Diagrama de ligações Depois do circuito montado, com a adição de um outro multímetro para ler a tensão DC, este foi configurada na escala de 200m. Após esses procedimentos foi observado como a tensão aplicada pela fonte DC interfere no valor da corrente e também na intensidade da luz do diodo emissor. Foi possível preencher uma tabela que relaciona a tensão mostrada no multímetro () emitida pela fonte DC, com a corrente (I) registrada no multímetro. Essa relação é dada pela tabela 1 abaixo: Tabela 1 – Dados registrados A partir da tabela 1 foi se feito um gráfico (em anexo) com a curva característica de corrente (I) versus tensão (volts) do led. E a partir deste foi possível determinar o potencial de barreira do diodo, obtido graficamente no eixo das tensões quando a corrente é nula, indicado pela interseção da reta tangente a curva característica na região de correntes mais altas. No gráfico deste experimento para se determinar o potencial de barreira foi feita a seguinte regra de três: V escala real V escala obs. 11,8 Vb 3 0,5 (1) O cálculo do erro de é dado por: E aplicando se novamente a regra de três utilizada no cálculo anterior, tem se ao final a medida de: V Foi também calculada a resistência R do diodo nas regiões de altas e baixas correntes do gráfico, através da fórmula (3). Para regiões mais baixas (escolhe-se dois pontos dessa região) a resistência calculada é: Para regiões mais altas (escolhe-se dois pontos dessa região) a resistência calculada é: E usando a equação λ = hC/ se pode calcular o comprimento de onda, onde (5), logo se tem: O cálculo do erro do comprimento de onda foi feito como mostrado abaixo: 25 nm DISCUSSÃO: O gráfico I x V para o Diodo, demonstra a relação entre a corrente e a tensão exercida no sistema do LED. Nota-se que os primeiros pontos são muito próximos e não sofrem muita alteração. Isso muda quando a voltagem se aproxima do valor do potencial de barreira do diodo. Esse potencial foi calculado a partir de uma linha reta de ajuste manual tentando alcançar o máximo de pontos possíveis após a barreira de potencial ter sido detectada no gráfico. Com isso, foi possível estudar o comportando do LED e da atuação do elétrons na barreira. Além disso, a partir da equação 4 (λ = hc/Egap), foi possível calcular o comprimento de onda λ = 634,24 25 nm e posteriormente verificar na Tabela de Faixas espectrais básicas qual é o cor referente ao LED estudado. Com o uso da tabela, verificamos que o comprimento de onda do nosso semicondutor varia entre 620mm-750mm, emitindo assim uma luz vermelha. Esse dado experimental foi verificado visualmente durante o experimento conforme a tensão aplicada no sistema ia crescendo, confirmando assim os valores experimentais. PÓS LAB! É possível mostrar que a luz emitida pelo LED muda de cor com a temperatura? Sim. A frequência da luz emitida está relacionada com o gap da banda do semicondutor. Com isso, podemos observar que apesar dos diferentes tipos de materiais que compõem diferentes cores de LED, temos a temperatura como um fator influenciador. Para que os elétrons atravessem a barreira (junção) é preciso de uma certa Tensão e a temperatura pode influenciar nesse agindo sobre a condução do material e com isso com a sua Tensão. Por exemplo, quando imerso em nitrogênio líquido, a região de gap do LED se altera e depois a frequência muda, alterando assim a sua cor. O gráfico abaixo pode demonstrar uma relação entre a voltagem do sistema e a cor emitida pelo semicondutor.