[SUAM 2019 2] [Lab Eletronica BG] Apostila Diodos (1)

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Laboratório de Eletrônica 
GELT1027 
Turma ELT0801N – BG 
2o Semestre de 2019 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Professora Thaís Winkert 
 
Grupo: 
_________________________________________-_____________ 
_________________________________________-_____________ 
_________________________________________-_____________ 
 
 
3 
 
Sumário 
Experiência 01 – Diodos semicondutores ..................................................................................... 4 
1. Objetivos ................................................................................................................................ 4 
2. Lista de Materiais ................................................................................................................. 4 
3. Especificações do Diodo ...................................................................................................... 4 
4. Prática..................................................................................................................................... 6 
4.1. Teste com diodos semicondutores ............................................................................. 6 
4.2. Curva Característica ..................................................................................................... 8 
4.3. Circuitos Alternativos ................................................................................................ 10 
4.4. Construção do Gráfico ............................................................................................... 10 
4.5. Características V x I obtidas com o Osciloscópio ..................................................... 4 
5. Observações teóricas ............................................................................................................ 5 
6. Discussões ............................................................................................................................. 6 
7. Conclusões ............................................................................................................................. 6 
Experiência 02 – Circuitos com diodos retificadores e diodo Zener ......................................... 7 
1. Objetivos ................................................................................................................................ 7 
2. Lista de Materiais ................................................................................................................. 7 
3. Prática..................................................................................................................................... 8 
3.1. Circuitos básicos ........................................................................................................... 8 
3.2. Grampeador ................................................................................................................ 10 
3.3. Dobrador de tensão de ½ onda ................................................................................ 11 
3.4. Dobrador de tensão de onda completa ................................................................... 12 
3.5. Diodo Zener – Curva Característica ........................................................................ 14 
4. Observações teóricas .......................................................................................................... 16 
5. Discussões ........................................................................................................................... 17 
6. Conclusões ........................................................................................................................... 18 
 
 
 
 
 
4 
 
Experiência 01 – Diodos semicondutores 
1. Objetivos 
• Testar diodos utilizando multímetro digital. 
• Desenhar a curva característica tensão vs. corrente. 
• Comparação dos resultados práticos com os teóricos. 
2. Lista de Materiais 
• Fonte de tensão contínua ajustável 15V/1A 
• Multímetro digital 
• Osciloscópio de dois canais 
• Gerador de funções 
• Resistor 1/3 W, 5%,1 kΩ(1) 10 kΩ(1) 100 kΩ(1) 1 MΩ(1) 
• Potenciômetro 4k7 ou 10 kΩ 
• Diodos semicondutores: 
o 1N4001/1N4007 - retificador (1) 
o 1N4148 - retificador rápido (1) 
o 1N758/C10 - zener 10V, 400mW (1) 
o LED (1) 
 
3. Especificações do Diodo 
Diodo é o termo utilizado para dispositivo eletrônico de dois terminais (eletrodos). Diodos 
semicondutores de silício, não necessariamente elementos de apenas uma junção, são designados por 
1Nxxxx. 
Diodos retificadores são componentes eletrônicos de dois terminais com a propriedade de 
permitir a passagem de corrente em apenas um sentido. Diodo retificador semicondutor é constituído 
de apenas uma junção PN. 
Para utilizar o diodo retificador devemos verificar, no mínimo, as seguintes 
especificações: 
• Tensão (PIV, VRR) 
• Corrente (eficaz, média, pico) 
• Potência (média, pico) 
• Resistência térmica e dissipador de calor. 
O valor máximo de corrente que o diodo pode conduzir, que deve ser menor que o máximo 
absoluto (maximum ratings), é limitado pela máxima temperatura suportável pela junção (125oC a 
200oC). 
 
5 
 
Em regime de operação contínuo esta temperatura pode ser calculada da seguinte forma: 
𝜃𝐽 = 𝜃𝐴 + 𝑃𝐷 . 𝑅𝜃(𝐽−𝐴) 
𝜃𝐽 𝑇𝑒𝑚𝑝𝑒𝑟𝑎𝑡𝑢𝑟𝑎 𝑑𝑒 𝑗𝑢𝑛çã𝑜 [º𝐶] 
𝜃𝐴 = 𝑇𝑒𝑚𝑝𝑒𝑟𝑎𝑡𝑢𝑟𝑎 𝐴𝑚𝑏𝑖𝑒𝑛𝑡𝑒 [º𝐶] 
𝑃𝐷 = 𝑃𝑜𝑡𝑒𝑛𝑐𝑖𝑎 𝑑𝑖𝑠𝑠𝑖𝑝𝑎𝑑𝑎 [𝑊] 
 𝑅𝜃(𝐽−𝐴) = 𝑅𝑒𝑠𝑖𝑠𝑡ê𝑛𝑐𝑖𝑎 𝑡é𝑟𝑚𝑖𝑐𝑎 𝑒𝑛𝑡𝑟𝑒 𝑗𝑢𝑛çã𝑜 𝑒 𝑎𝑚𝑏𝑖𝑒𝑛𝑡𝑒 [º𝐶/𝑊] 
 
Quanto maior a corrente, maior será a dissipação de potência no diodo. A potência média 
dissipada no diodo pode ser calculada pela seguinte equação: 
A resistência térmica depende da montagem, do tamanho do dissipador de calor e da 
ventilação disponível. Quanto maior o dissipador de calor, menor será esta resistência térmica. Em 
regime pulsado ou em ciclos intermitentes, o cálculo da temperatura da junção é muito mais 
complexo. Recomendamos a leitura dos manuais fornecidos pelos fabricantes de diodos. 
Para diodos retificadores de potência devemos especificar: tensão reversa de pico repetitivo 
e não repetitivo, corrente eficaz, média, de pico repetitivo e não repetitivo, corrente de sobrecarga, 
corrente de surto, di/dt, dv/dt, I² t, tempo de comutação ou recuperação, corrente reversa, queda de 
tensão direta, carga de recuperação reversa, etc. Devemos ainda especificar o dissipador de calor, o 
circuito snubber e fusíveis. 
 
Na Tabela abaixo temos alguns valores típicos para diodos de potência. 
IFAV 15 200 A 
IFSM (Tj = 25ºC) 320 6.000 A 
IFSM (Tj = 125ºC) 390 5.000 A 
I2t (Tj = 125ºC) 390 125.000 A2s 
IR (Tj = 125ºC) 2,5 9 mA 
VF (Tj = 25ºC) 1,85(75A) 1,35 (600A) V 
Vt 0,85 0,8 V 
Rt 15 0,8 mΩ 
RthJC 2 0,2 ºC/W 
 
 
6 
 
4. Prática 
4.1. Teste com diodos semicondutores 
 
Podemos testar um diodo rapidamente através de um multímetro. Na maioria dos casos 
podemos verificar se o diodo está queimado ou não. 
 
ATENÇÃO: Nos multímetros digitais devemos utilizar a escala especial para teste de 
diodos. 
 
Se o teste do diodo indicar a mesma leitura em ambas direções (menor que 0.5) 
provavelmente esta junção estará em curto-circuito. Por outro lado, se indicar OL em ambas direções, 
esta junção estará aberta ou trata-se de outro elemento. 
 
ATENÇÃO: Nos multímetros digitais a tensão produzida na função RESISTENCIA (Ω) é 
menor que 0,2V, menor que a barreira de potencial do diodo, portanto indicará ABERTO 
(over load) nas duas direções (ou polaridades). Nos multímetros analógicos o teste é feito na 
escala de resistência. O resultado será oposto ao do DMM uma vez que a polaridadedos 
terminais do Ohmimetro é invertida. O terminal negativo da bateria está conectada ao 
terminal (+) ou (V/Ω) do multímetro analógico 
 
Testar os diodos semicondutores utilizando dois multímetros digitais diferentes. 
• Siga o procedimento conforme manual de operação do multímetro: 
• Utilizar a escala especial para teste de diodos. 
• Ligar a ponta de prova vermelha ao conector (V/Ω) e a ponta de prova preta ao 
conector (COM) do DMM (Digital MultiMeter). 
• Conectar a extremidade da ponta de prova vermelha (+) ao anodo do diodo e a 
extremidade da ponta de prova preta (-) ao catodo do diodo. 
 
ATENÇÃO: NUNCA tocar na parte metálica da ponta de prova 
 
• Desta forma o diodo estará polarizado diretamente. O multímetro deverá indicar um 
valor entre 0.6 e 0.8. Este valor é a barreira de potencial do diodo e depende do diodo 
7 
 
testado e principalmente da corrente de teste fornecida pelo multímetro (entre 0,5 e 
2mA). 
• Os LED’s apresentam uma barreira de potencial superior a 2 V, limite na maioria dos 
multímetros digitais, portanto o teste indicará Over Load mesmo na polarização 
direta. Porém será possível observar uma pequena emissão de luz. 
• Polarizando o diodo reversamente, terminal vermelho no catodo e terminal preto no 
anodo do diodo, o multímetro indicará Over Load (ou 1). 
 
 
Figura 01 – Teste com Diodos 
 
 
Tabela de Respostas 01 – Teste com Diodos 
DMM 
Diodo Direto Reverso Direto Reverso 
1N4001 
1N4148 
1N758* 
LED** 
 
 
8 
 
4.2. Curva Característica 
4.2.1. Polarização Direta 
 
O procedimento para obter a curva característica do diodo na polarização direta é medir a 
tensão no diodo para vários valores de corrente. O método utilizado depende do tipo de fonte de 
corrente contínua disponível. Pode ser uma fonte de corrente ou uma fonte de tensão, fixa ou 
ajustável. Se a fonte de tensão for fixa será necessária a utilização de potenciômetro. O método 
apresentado na Figura 2 utiliza uma fonte de tensão ajustável em série com um resistor. O valor da 
resistência depende da faixa do valor da corrente desejada. 
 
Figura 02 – Circuito para levantamento da curva característica do diodo na polarização direta. 
 
ATENÇÃO: Devido ao baixo valor da tensão a ser medida recomenda-se utilizar a 
configuração “tensão real” ou “curta derivação”. 
 
Medir e anotar os valores de Vd para os valores de Id indicados na Tabela de resultados 2. 
Observe que a faixa de varredura da corrente é muito alta 20mA/2uA=10.000:1, ou seja, quatro 
décadas. Por este motivo adotamos uma varredura logarítmica com sequência 1-2-5. 
Calcular a “resistência dinâmica” do diodo “rd” somente para alguns pontos. 
𝑟𝑑 = 
∆𝑉
∆𝐼
 
Para corrente de 10µ considere os valores para 5µA e 20µA. 
Compare este resultado com a equação 
𝑟𝑑 = 
25𝑚
𝐼𝐷
 
Calcular o valor real da corrente no diodo quando o amperímetro indicar 1mA. Considere 
10MΩ como resistência do voltímetro. 
 
 
 
9 
 
 
R [Ω] Id [A] Vd [V] Rd [Ω] E [V] 
1M 2µ - 
5 µ - 
10u 
100k 20 µ - 
50 µ - 
100 µ 
10k 200 µ - 
500 µ - 
1m 
1k 2m - 
5m - 
10m 
100 20m - 
 
 
4.2.2. Polarização Reversa 
 
Na polarização reversa o procedimento deve ser oposto ao da polarização direta. Agora 
devemos medir a corrente para vários valores de tensão. 
 
ATENÇÃO: Devido ao alto valor da resistência do diodo na polarização reversa, 
recomenda-se utilizar a configuração “corrente real” ou “Londa Derivação”. 
 
Montar o circuito da Figura 3 - basta inverter a polaridade do diodo. 
Medir e anotar os valores de IR, VR e E indicados na Tabela de resultados 3. 
**Verificar o efeito de carregamento causado pelo voltímetro configurado como “tensão 
real” medindo a corrente com e sem o voltímetro conectado em paralelo ao diodo. Esta corrente é na 
realidade a corrente que circula no Voltímetro e não no diodo, uma vez que a corrente reversa do 
diodo não ultrapassa algumas dezenas de nA (10-9A). 
 
 
10 
 
 
Figura 03 – Circuito para levantamento da curva característica do diodo na polarização reversa. 
 
 
Tabela de Respostas 03 – Polarização reversa do Diodo 
E [V] Vr [V] IR [A] IR** [A] 
5,0 
10,0 
15,0 
** com voltímetro em paralelo ao diodo 
4.3. Circuitos Alternativos 
 
Desenhar o esquema e descrever o procedimento para realização da Etapa II (curva 
característica) utilizando uma fonte de alimentação fixa de +12V e um potenciômetro de a) 1MΩ e 
b) 10kΩ. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
4.4. Construção do Gráfico 
Com os dados da Tabela de resultado 2, desenhe a curva característica I x V em gráfico linear 
(Figura 4) utilizando duas escalas para o eixo Y (200uA e 20mA) e em gráfico logarítmico (Figura 
5). 
Desenhar, no gráfico linear, as retas de carga para E=2V e R= 1kΩ 
3 
 
 
Figura 04 – Curva característica do diodo na polarização direta – gráfico linear. 
 
3 
 
 
 
Figura 05 – Curva característica do diodo na polarização direta – gráfico logaritmo. 
4 
 
4.5. Características V x I obtidas com o Osciloscópio 
 
Para observar a curva característica do diodo através do osciloscópio basta configurar o 
circuito como retificador, utilizando um transformador ou um gerador de sinais com GND isolado, e 
conectar o osciloscópio conforme a Figura 6. 
 
Atenção: Isolar o GND de um dos instrumentos, osciloscópio ou gerador de funções, 
utilizando um plug adaptador para o cabo de força. Lembre-se que o terceiro pino do cabo de 
força está ligado à carcaça e ao GND do equipamento. 
 
Figura 6: Circuito para observação da curva característica do diodo retificador com osciloscópio. 
 
Ajuste o osciloscópio no modo X-Y com o canal 2 INVERTIDO e com os eixos no centro 
da tela. 
Canal CH1 (eixo X) – tensão do diodo; 
Canal CH2 (eixo Y) – tensão no resistor 
 
Ajuste a amplitude da onda triangular em 20V pico a pico (sem off set) e observe a curva 
na tela do osciloscópio 
Desenhe a curva na Figura 7 com Y=5V/DIV-DC e com X=5V/DIV-DC ou X=0,5V/DIV-
DC. 
 
5 
 
 
Figura 7: Curva característica do diodo. 
5. Observações teóricas 
Comente sobre os dados teóricos retirados dos datasheets dos componentes utilizados. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
6 
 
6. Discussões 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
7. Conclusões 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Data 
 
 
 
 
 
Observações 
 
 
Thaís Winkert 
7 
 
Experiência 02 – Circuitos com diodos retificadores e diodo Zener 
 
1. Objetivos 
O objetivo desta aula é verificar experimentalmente o funcionamento de alguns circuitos 
com diodo retificador e diodo zener. 
• Limitadores (clippers) 
• Grampeadores (clampers) 
• Dobrador e multiplicador de tensão 
• Regulador zener 
2. Lista de Materiais 
• Osciloscópio de dois canais 
• Multímetro digital 
• Fonte +15VDC ajustável 
• Gerador de funções 
• Diodo retificador 1N4148 (4) 
• Diodo Zener 1N751A/5V1/400mW (2) 
• Capacitores 100nF/250V~ (3) 
• Resistores 1/3W, 5% 
o 200(1) 
o 1k (2) 
o 2k(2) 
o 10k (1) 
o 200k (1) 
o 1M (1) 
 
 
 
 
8 
 
3. Prática 
3.1. Circuitos básicos 
 
Monte os circuitos retificadores ½ onda a seguir. Ajuste o gerador de funções com uma 
onda senoidal, ______Vp-p com frequência de ______kHz. Desenhe a curva nas Figuras 2 e 3. 
 
Figura 1 – Circuitos retificadores ½ onda 
 
Figura 2 – Tensão de entrada e na carga para o circuito a 
9 
 
 
 
Figura 3– Tensãode entrada e na carga para o circuito b 
 
Discussões 
 
a) Qual foi o efeito da adição do capacitor em série com o gerador de funções? 
b) Por que isso aconteceu? Pesquise a teoria e explique 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
10 
 
3.2. Grampeador 
 
Monte o circuito grampeador ½ onda a seguir. Ajuste o gerador de funções com uma onda 
senoidal, ______ Vp-p com frequência de _____ kHz. Desenhe a curva na Figura 5. 
 
 
Figura 4– Circuito grampeador de tensão 
 
 
Figura 5 – Tensão de entrada e na carga para o circuito grampeador 
 
Observe Vi(t) através do CH1 e Vo(t) através de CH2 do osciloscópio. 
Medir a tensão média e a tensão de pico através do osciloscópio. 
Ajuste o OffSet de Vi(t) e verifique que a componente contínua em Vi(t) NÃO altera o 
resultado em Vo(t). Esta componente contínua é absorvida pelo capacitor C1. 
11 
 
Tabela de Respostas 01 – Circuito Grampeador 
Vi p-p [V] 10 10 10 20 
Vi DC [V] 0 -5 +5 0 
Vomax [V] 
VoAve [V] 
VC1Ave [V] 
 
Atenção: Não desmonte este circuito. Adicione o segundo diodo conforme o 
diagrama esquemático do dobrador de tensão. 
3.3. Dobrador de tensão de ½ onda 
Monte o circuito dobrador de tensão de ½ onda a seguir. Ajuste o gerador de funções com 
uma onda senoidal, ______ Vp-p com frequência de _____ kHz. Desenhe a curva na Figura 7. 
 
Figura 6– Circuito dobrador de tensão de ½ onda 
 
*Calcular o valor teórico da tensão de ondulação. Ver Anexo 1 no final deste roteiro. 
Frequência da ondulação: ___________Hz 
Observe que a componente contínua em Vi(t) NÃO altera o resultado em Vo(t). Esta 
componente contínua é absorvida pelo capacitor C1. 
12 
 
 
Figura 7 – Tensão de entrada e na carga para o circuito dobrador de tensão 
 
Tabela de Respostas 02 – Circuito Dobrador de Tensão 
Vi p-p [V] 10 10 10 20 
Vi DC [V] 0 -5 +5 0 
Vomax [V] 
VoAve [V] 
VC1Ave [V] 
VOPP [V] 
VOPP (T)[V] 
3.4. Dobrador de tensão de onda completa 
 
Monte o circuito dobrador de tensão de ½ onda a seguir. Ajuste o gerador de funções com 
uma onda senoidal, ______ Vp-p com frequência de _____ kHz. Desenhe a curva na Figura 9. 
Neste circuito o capacitor C1 carrega no semiciclo positivo de Vi enquanto que C2 carrega 
no semi-ciclo negativo de Vi. 
13 
 
 
ATENÇÂO: ISOLAR o GND do gerador de funções para executar a próxima etapa. 
 
Provavelmente o GND do osciloscópio estará ligado ao GND do gerador de funções através 
do cabo de força de três pinos. 
Atenção: Neste circuito o GND do gerador de funções não é o mesmo do GND da 
carga RL, portanto não será possível observar simultaneamente os dois sinais Vi(t) e Vo(t). 
 
*Calcular o valor teórico da tensão de ondulação. Ver Anexo 1 no final deste roteiro. 
 
Figura 8– Circuito dobrador de tensão de ½ onda 
 
Figura 9 – Tensão de entrada e na carga para o circuito dobrador de tensão 
14 
 
Tabela de Respostas 03 – Circuito Dobrador de Tensão onda completa 
Vi p-p [V] 10 10 10 20 
Vi DC [V] 0 -5 +5 0 
Vomax [V] 
VoAv [V] 
VC1Av [V] 
VC2Av [V] 
VO PP [V] 
VO PP (T)[V] 
 
 Vi Vo VC1 VC2 
Frequência [Hz] 
 
 
3.5. Diodo Zener – Curva Característica 
 
 
Figura 10 – Circuito para obtenção da curva característica do diodo Zener 
 
 
 
 
 
 
15 
 
Tabela de Respostas 04 – Curva característica do diodo Zener 
 Iz = Ii = (Vi-Vz)/Rs 
Vi [V] Vz [V] Iz [V] Pz [mW] rz [Ω] 
0 0 0 - 
2 - 
4 - 
 - 
 0,1 - 
 0,2 - 
 0,5 - 
 1 
 2 - 
 5 - 
 10 
 20 - 
 
 
 
Figura 11 – Curva característica do diodo zener 
16 
 
4. Observações teóricas 
Pesquise a teoria dos circuitos estudados no laboratório. Qual o funcionamento teórico 
deles? Como funcionam? Onde são utilizados? Como calcular seus parâmetros? 
 
4.1. Retificador ½ onda 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
4.2. Grampeados 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
4.3. Dobrador de tensão de ½ onda 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
17 
 
4.4. Dobrador de tensão de onda completa 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
4.5. Diodo Zener 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
5. Discussões 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
18 
 
6. Conclusões 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Data 
 
 
 
 
 
Observações 
 
 
Thaís Winkert