Relatório - CURVA CARACTERÍSTICA DO DIODO

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UFC – UNIVERSIDADE FEDERAL DO CEARÁ – CAMPUS SOBRAL 
CURSO DE ENGENHARIA ELÉTRICA 
DISCIPLINA: ELETRÔNICA ANALÓGICA 
PROFESSOR: MARCOS ROGERIO DE CASTRO 
 
 
 
 
PRÁTICA Nº 01 
CURVA CARACTERÍSTICA DO DIODO 
 
 
 
 
ALUNO MATRÍCULA 
 
FRANCISCO DENILSON MESQUITA RIBEIRO 400306 
 
 
 
 
 
 
SOBRAL – CE 
2020 
SUMÁRIO 
1. Introdução ................................................................................................................................ 3 
2. Objetivos da Prática ................................................................................................................ 6 
3. Material Utilizado ................................................................................................................... 6 
4. Procedimento Experimental ................................................................................................... 7 
5. Questionário ........................................................................................................................... 12 
6. Conclusão ............................................................................................................................... 14 
7. Referências Bibliográficas .................................................................................................... 15 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
1. Introdução 
 
O diodo é um componente eletrônico composto por um cristal semicondutor, entre 
os principais estão o silício (Si) e germânio (Ge), sendo que destes, o silício é mais 
utilizado na fabricação destes dispositivos, visto que não só possui caraterísticas 
superiores ao germânio, como também é um elemento mais abundante na natureza. 
A respeito de suas propriedades eletrônicas, a principal delas é que o diodo 
permite a passagem da corrente elétrica somente em um sentido, que ocorre quando a 
corrente flui do ânodo para o cátodo, que ocorre quando o diodo está diretamente 
polarizado. Através do esquema do diodo em circuitos eletrônicos é possível notar o 
sentido que há a circulação de corrente pelo sentido da seta do elemento. Na prática, é 
possível notar isto através de uma marcação no cátodo (sentido para qual a corrente flui). 
A figura 01 abaixo mostra um esquema de um diodo e a representação de um diodo real. 
 
Figura 01 – Esquema de diodo em circuitos e diodo real 
 
Fonte: Wikipédia 
Já quando o diodo está inversamente polarizado, ou seja, quando o potencial 
aplicado no cátodo é maior que no ânodo, diz-se que o diodo está em bloqueio, logo, não 
se passa corrente por ele, mas há a diferença de potencial entre os polos do diodo, e essa 
diferença de potencial é característica de cada material. 
São ilustrados nas figuras 02 e 03, respectivamente, o comportamento da curva 
característica 𝐼 = 𝑓(𝑣) do diodo real e o modelo de segmentos lineares utilizados na 
determinação dos seus parâmetros. De fato, o comportamento da curva exponencial é 
dependente do material que constitui a junção, sua área e a variação de temperatura, 
apresentando assim uma queda de tensão específica para o componente (0,6 a 0,8 V para 
o diodo de silício). 
 
Figura 02 – Comportamento da curva característica 𝐼 = 𝑓(𝑣) 
 
Fonte: Manual da Prática 
 
Figura 03 – Modelo de segmentos lineares do diodo 
 
Fonte: Manual da Prática 
É bastante comum em aplicações onde se é desejável analisar as perdas do 
componente quando em condução, ter o conhecimento dos parâmetros do modelo do 
diodo. Claramente, a partir da análise gráfica da figura 02 e do modelo apresentado na 
figura 03, obtemos as equações (1), (2), (3), (4) e (5), que são, em ordem, a resistência 
média do componente (𝑅 ), o modelo de segmentos lineares adotado, a expressão geral 
da potência no componente, a potência média dissipada no componente na forma integral 
do valor médio e resultado da potência média. Cabe ressaltar que a equação (5) é 
composta por uma componente de corrente média e uma componente de corrente eficaz 
ao quadrado. 
𝑅 = (1) 
𝑉𝑑 = 𝑉𝑓 + 𝑅 ∙ 𝐼𝑑 (2) 
𝑝 (𝑡) = 𝐼𝑑 ∙ 𝑉𝑑 = 𝑉𝑓 ∙ 𝐼𝑑 + 𝑅 ∙ 𝐼𝑑² (3) 
𝑃𝑑 (𝑡) = ∙ ∫ 𝑝 (𝑡) 𝑑𝑡 (4) 
𝑃𝑑 (𝑡) = 𝑉𝑓 ∙ 𝐼𝑑 + 𝑅 ∙ 𝐼𝑑 ² (5) 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
2. Objetivos da Prática 
 
 Levantamento das curvas características do diodo mediante simulação. 
 
3. Material Utilizado 
 
 Fonte de Tensão CC 
 Resistores de 1,7 Ω. 
 Diodo 1N4007 
 Amperímetro e voltímetro. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
4. Procedimento Experimental 
 
A prática começou com a determinação e especificação da resistência bem como 
a potência dissipada. De fato, a tensão na fonte de entrada era 𝑉 = 2,7𝑉, a corrente inicial 
no diodo era 𝐼 = 1,0𝐴 e a queda de tensão no diodo era 𝑉 = 1,0𝑉. Logo, temos de (1) 
que 𝑅 = =
, ,
,
= 1,7Ω e 𝑃 = (𝑉 − 𝑉 ) ∙ 𝐼 = (2,7 − 1,0) ∙ 1,0 = 1,7𝑊. 
Comercialmente, encontraríamos um resistor de 1,8Ω com potência de 1/8𝑊. 
Posteriormente, o circuito da figura 04 foi simulado, ligando-se a fonte 𝑉 e 
ajustando a tensão da mesma para que a corrente medida pelo amperímetro fosse igual a 
exigida na tabela 01 e assim se pudesse medir a tensão 𝑉 com o voltímetro para que a 
tabela fosse preenchida. 
Figura 04 – Esquemático a ser montado 
 
Fonte: Manual da Prática 
O circuito inicialmente montado era o mostrado na figura 05. 
Figura 05 – Circuito Montado 
 
Fonte: Autoria própria 
Foram então feitos os ajustes de tensão solicitados para que o amperímetro tivesse 
cada uma das leituras pedidas, como mostrado nas figuras 06 a 14. 
Figura 06 – Amperímetro com leitura 0,1 A 
Fonte: Autoria própria 
 
Figura 07 – Amperímetro com leitura 0,2 A 
Fonte: Autoria própria 
 
Figura 08 – Amperímetro com leitura 0,3 A 
Fonte: Autoria própria 
 
Figura 09 – Amperímetro com leitura 0,4 A 
Fonte: Autoria própria 
Figura 10 – Amperímetro com leitura 0,5 A 
Fonte: Autoria própria 
 
Figura 11 – Amperímetro com leitura 0,6 A 
Fonte: Autoria própria 
 
Figura 12 – Amperímetro com leitura 0,7 A 
Fonte: Autoria própria 
Figura 13 – Amperímetro com leitura 0,8 A 
Fonte: Autoria própria 
 
Figura 14 – Amperímetro com leitura 0,9 A 
Fonte: Autoria própria 
 
Assim, a tabela 01 preenchida ficou como é mostrada abaixo. 
Tabela 01 – Resultados Experimentais 
𝐼 (𝐴) 0,10 0,20 0,30 0,40 0,50 0,60 0,70 0,80 0,90 
𝑉 (𝑉) 0,741 0,778 0,801 0,818 0,833 0,846 0,857 0,867 0,877 
Fonte: Manual da Prática 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
5. Questionário 
 
a) Traçar a curva 𝐼 = 𝑓(𝑣) simulada utilizando a tabela 01. 
R: Segue na figura 15, a curva solicitada. 
Figura 15 – Curva 𝐼 = 𝑓(𝑣) simulada 
 
Fonte: Autoria própria 
b) Determine a resistência média 𝑅 referente a curva 𝐼 = 𝑓(𝑣) simulada traçada 
anteriormente. 
R: A resistência média R =
, ,
,
= 1,7Ω. 
c) Como a temperatura influencia na curva característica do diodo? 
R: Uma junção PN sofre influência da temperatura. A temperatura máxima é 150°C para 
o silício e 100°C para o germânio. Sabemos que para cada 1ºC de aumento na 
temperatura, a queda de tensão sobre o diodo diminui de 2,5mV. Em outras palavras: a 
resistência interna do diodo diminui e a queda de tensão sobre o diodo diminui de 
2,5mV/ºC. 
d) Comente a respeito dos resultados obtidos com a simulação. 
R: Na simulação obtivemos uma curva bastante parecida com a da figura 02 - 
comportamento da curva do diodo -, no entanto há-se uma discrepância na relação entre 
corrente máxima do diodo e sua queda de tensão. Possivelmente, o erro ocorro por não 
estarmos lidando com valores comerciais de resistência nem com diodos reais, por 
exemplo.e) Pesquise a respeito dos tipos de diodos: Schottky, Tunnel e Varicap. 
R: 
Diodo Schottky: Com a estrutura básica dos diodos (N-P), o diferencial deste 
diodo é que o semicondutor P é substituído por um metal, podendo este variar do 
tungstênio à platina, dependendo da necessidade da barreira de potencial. Seu principal 
diferencial é que ele responde melhor à trocas rápidas de tensão com relação aos outros 
diodos, além de possuir baixa barreira potencial com a maioria dos metais. Porém, sua 
corrente inversa aumenta drasticamente quando é aplicada uma tensão reversa sobre ele, 
o que pode danificar rapidamente o dispositivo. Como possui rápida transição, o diodo 
Schottky é utilizado para evitar distorções em sinais, que seriam causadas pelo uso de 
diodos normais, devida a alta barreira diferencial presente em diodos comuns e ao baixo 
tempo de resposta se comparado ao Schottky. 
Diodo Tunnel: A construção do diodo Tunnel se baseia no alto nível de impureza 
dos semicondutores, ou seja, uma alta dopagem destes elementos, fazendo com que a 
zona de condução deste diodo não seja mais linear, e sim distorcida. Assim, é possível 
observar dentro de uma zona específica, um efeito de resistência negativa, onde um 
aumento de tensão gera uma queda no valor da corrente que passa pelo diodo. Outra 
característica importante deste diodo é seu alto tempo de resposta, podendo operar em 
altas frequências sem ruídos devido a respostas lentas. Por sua resistência a altas 
temperaturas, é utilizado em aplicações militares e em usinas nucleares. Seu efeito de 
resistência negativa pode ser utilizado em circuitos osciladores e sua alta capacidade de 
resposta permite que ele seja usado como transistor em vários circuitos digitais. 
Diodo Varicap: Um diodo varicap é basicamente um diodo normal, com os 
semicondutores N e P, porém entre eles, é colocado um material dielétrico entre entre os 
semicondutores, de forma a tornar o diodo um capacitor. Quando variamos a tensão nos 
polos do diodo, variamos também o tamanho do material dielétrico, aumentando assim, 
a capacitância total do diodo. Ou seja, o diodo varicap pode ser utilizado como um 
capacitor variável, que tem valor dependente da tensão aplicada aos seus terminais. Ou 
seja, podemos utilizá-los em filtros ativos e passivos, a fim de variar a frequência de corte, 
já que muitas vezes, essa depende do valor de C. 
6. Conclusão 
 
Esta prática realmente cumpriu com o seu objetivo que era o levantamento das 
curvas características do diodo mediante simulação. Ao realizar a prática, foi possível, 
primeiramente, notar a importância do diodo nos materiais eletrônicos, já que o mesmo 
auxilia o surgimento de novas tecnologias e materiais. Nesse experimento, também 
pudemos conhecer um pouco sobre a curva característica do diodo e a relação entre a sua 
corrente e sua queda de tensão, o que ajuda a entender mais da eletrônica analógica. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
7. Referências Bibliográficas 
 
[1] Diodo: quase tudo que você precisa saber. Disponível em 
<https://www.oficinadanet.com.br >. Acessado em 03 de agosto de 2020. 
[2] DIODES incorporated. 1N4007. Disponível em 
<https://www.diodes.com/assets/Datasheets/ds28002.pdf>. Acessado em 03 de agosto 
de 2020