Relatório - RETIFICADORES A 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 02 
RETIFICADORES A DIODO 
 
 
 
 
ALUNO MATRÍCULA 
 
FRANCISCO DENILSON MESQUITA RIBEIRO 400306 
 
 
 
 
 
 
SOBRAL – CE 
2020 
SUMÁRIO 
1. Introdução ................................................................................................................................ 3 
2. Objetivos da Prática ................................................................................................................ 5 
3. Material Utilizado ................................................................................................................... 5 
4. Procedimento Experimental ................................................................................................... 6 
5. Questionário ........................................................................................................................... 14 
6. Conclusão ............................................................................................................................... 17 
7. Referências Bibliográficas .................................................................................................... 18 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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, 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 
O fornecimento de energia elétrica é feito, essencialmente, a partir de uma rede de 
distribuição em corrente alternada, devido, principalmente, à facilidade de adaptação do 
nível de tensão por meio de transformadores. Em muitas aplicações, no entanto, a carga 
alimentada exige uma tensão contínua. Logo, a conversão CA-CC é realizada por 
conversores chamados retificadores. 
O diodo retificador é um dispositivo semicondutor utilizado para converter sinais 
em corrente alternada para corrente contínua, mantendo apenas um semiciclo da onda 
senoidal que é a característica da corrente alternada, daí o seu nome “retificador”. Além 
disso, o diodo retificador pode ser utilizado normalmente como um diodo para qualquer 
aplicação que se necessite a passagem da corrente em apenas um sentido, por exemplo, 
ele pode ser utilizado para evitar a ligação invertida na alimentação de uma TV de 12 
volts ligada na bateria de um automóvel. (Mundo da Elétrica, n.d) 
Figura 02 – Diodos Retificadores 
 
Fonte: Google Images 
Os retificadores podem ser classificados segundo a sua capacidade de ajustar o 
valor da tensão de saída (controlados x não controlados); de acordo com o número de 
fases da tensão alternada de entrada (monofásico, trifásico, hexafásico, etc.); em função 
do tipo de conexão dos elementos retificadores (meia ponte x ponte completa). 
Os retificadores não-controlados são aqueles que utilizam diodos como elementos 
de retificação, enquanto os controlados utilizam tiristores ou transistores. Usualmente 
topologias em meia ponte não são aplicadas. A principal razão é que, nesta conexão, a 
corrente média da entrada apresenta um nível médio diferente de zero. Tal nível contínuo 
pode levar elementos magnéticos presentes no sistema (indutores e transformadores) à 
saturação, o que é prejudicial ao sistema. Topologias em ponte completa absorvem uma 
corrente média nula da rede, não afetando, assim, tais elementos magnéticos. 
 
 
 
 
 
 
2. Objetivos da Prática 
 
 Conhecer o funcionamento dos diodos; 
 Montar as topologias de retificadores (meia onda e onda completa); 
 Comparar as topologias experimentalmente. 
 
3. Material Utilizado 
 
 Fonte de tensão alternada 220V 60Hz; 
 Transformador 220V/12V; 
 Resistor de 1 kΩ; 
 Diodos 1N4007; 
 Multímetro e osciloscópio. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
4. Procedimento Experimental 
 
Parte A – Retificador de meia-onda com transformador 
A parte A da prática iniciou montando-se o circuito da figura 03, com um resistor 
de 𝑅 = 1𝑘Ω e sendo aplicada uma tensão de entrada senoidal de 220 𝑉𝑟𝑚𝑠 e 60 𝐻𝑧. 
Figura 03 – Retificador de Meia Onda 
 
Fonte: Manual da Prática 
Observou-se então a tensão de saída 𝑉 , a tensão sobre o díodo e a corrente de 
entrada, como mostrado na figura 04. 
Figura 04 – Circuito A montado 
 
Fonte: Próprio Autor 
As figuras 05, 06 e 07, mostram respectivamente a forma de onda da tensão de 
saída 𝑉 , a forma de onda da tensão no díodo e a forma de onda da corrente de entrada. É 
visível no gráfico que a tensão de saída sofreu uma retificação de meia-onda. 
Figura 05 – Forma de onda da tensão de saída 
 
Fonte: Próprio Autor 
Figura 06 – Forma de onda da tensão no diodo 
 
Fonte: Próprio Autor 
Figura 07 – Forma de onda da corrente de entrada 
 
Fonte: Próprio Autor 
Parte B – Retificador de onda completa com transformador de TAP central 
A parte B da prática iniciou montando-se o circuito da figura 08, com um resistor 
de 𝑅 = 1𝑘Ω e sendo aplicada uma tensão de entrada senoidal de 220 𝑉𝑟𝑚𝑠 e 60 Hz. 
Figura 08 – Retificador de Onda Completa com transformador de TAP central 
 
Fonte: Manual da Prática 
Observou-se então a tensão de saída 𝑉 , a tensão sobre o díodo e a corrente de 
entrada, como mostrado na figura 09. 
Figura 09 – Circuito B montado 
 
Fonte: Próprio Autor 
As figuras 10, 11 e 12, mostram respectivamente a forma de onda da tensão de 
saída 𝑉 , a forma de onda da tensão no díodo e a forma de onda da corrente de entrada. 
Cabe ressaltar que a forma de onda da corrente de entrada é praticamente idêntica a 
mostrada no circuito A. É visível no gráfico que a tensão de saída sofreu uma retificação 
de onda completa. 
Figura 10 – Forma de onda da tensão de saída 
 
Fonte: Próprio Autor 
Figura 11 – Forma de onda da tensão no diodo 
 
Fonte: Próprio Autor 
Figura 12 – Forma de onda da corrente de entrada 
 
Fonte: Próprio Autor 
 
Parte C – Retificador de onda completa em ponte completa 
A parte C da prática iniciou montando-se o circuito da figura 13, com um resistor 
de 𝑅 = 1𝑘Ω e sendo aplicada uma tensão de entrada senoidal de 220 𝑉𝑟𝑚𝑠 e 60 Hz. 
Figura 13 – Retificador de Onda Completa em ponte completa 
 
Fonte: Manual da Prática 
Observou-se então a tensão de saída 𝑉 , a tensão sobre o díodo e a corrente de 
entrada, como mostrado na figura 14. 
Figura 14 – Circuito C montado 
 
Fonte: Próprio Autor 
As figuras 15, 16 e 17, mostram respectivamente a forma de onda da tensão de 
saída 𝑉 , a forma de onda da tensão no díodo e a forma de onda da corrente de entrada. 
Cabe ressaltar que a forma de onda da corrente de entrada é idêntica as mostrada no 
circuito A e B. É visível no gráfico que a tensão de saída sofreu uma retificação de onda 
completa. 
Figura 15 – Forma de onda da tensão de saída 
 
Fonte: Próprio Autor 
Figura 16 – Forma de onda da tensão no diodo 
 
Fonte: Próprio Autor 
Figura 17 – Forma de onda da corrente de entrada 
 
Fonte: PróprioAutor 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
5. Questionário 
 
a) Explique a principal diferença observada nos circuitos montados. Cite as 
vantagens/desvantagens de cada topologia. 
R: 
 Os circuitos tem diferentes quantidades e posicionamentos de diodos, sendo cada 
uma delas referentes a uma determinada topologia. 
O retificador de meia-onda é o tipo mais simples possível. Usa apenas um diodo, 
tem algumas vantagens e uma porção de desvantagens. O circuito básico é ilustrado 
abaixo e sua simplicidade fica evidente. A vantagem que se pode citar deste circuito é o 
uso de poucos componentes. Apenas um diodo e nada mais. Funciona, mas, como 
veremos mais a diante, a qualidade do serviço fica muito comprometida. A principal 
desvantagem é justamente o uso de apenas um semiciclo da tensão fornecida. 
Retificadores de meia-onda criam ruído na rede de força e prejudicam a eficiência do 
serviço de distribuição como um todo. Por sorte nuca houve retificadores de meia onda 
em aparelhos de grande potência. Eram normalmente usados em rádios de baixo custo. 
As válvulas retificadoras de meia onda mais comuns eram as HY90, 35W4, 35Z5, UY41, 
entre outras, destinadas aos aparelhos conhecidos como "rabo-quente". Esses aparelhos, 
normalmente rádios e a grande maioria dos televisores, se caracterizam pela ausência de 
um transformador de força. O diodo retifica a tensão direta da rede, tornando o aparelho 
potencialmente perigoso. 
A ponte retificadora é uma forma de se conseguir aproveitar os dois semiciclos da 
tensão usando um transformador simples. São necessários quatro diodos para executar a 
proeza. O circuito abaixo mostra a disposição dos componentes. Este circuito tem uma 
vantágem óbvia em relação ao retificador de meia-onda por aproveitar os dois semiciclos 
da rede. Isso torna a filtragem muito mais simples e eficiente. Também há um certo grau 
de isolamento dos estágios anteriores pela ponte, permitindo seu uso em conexões diretas 
na rede com relativa segurança. A esmagadora maioria dos equipamentos eletrônicos hoje 
no mercado usam fontes chaveadas. O primeiro estágio de uma fonte chaveada é uma 
ponte retificadora conectada diretamente à rede. Existem outros estágios após este para 
garantir maior isolamento, mas não há nenhum fio da rede caindo direto nos chassis como 
no caso dos retificadores de meia-onda. A desvantagem da ponte aparece na queda de 
tensão no retificador. Cada vez que a corrente atravessa um diodo, ocorre uma queda de 
tensão. Nos retificadores de silício esta queda é de aproximadamente 0,7V. Para o caso 
da ponte, cada semiciclo irá atravessar dois diodos, dando uma queda de 1,4V. Na maior 
parte das aplicações essa queda não é um problema, sendo preocupante apenas quando se 
trata de tensões abaixo de 10V. No entanto, quando passamos para retificadores a válvula 
a coisa muda de figura drasticamente. Válvulas retificadoras apresentam quedas de tensão 
altas, da ordem de 20V até 60V. Isso inviabiliza o uso da ponte retificadora com válvulas 
por ficar muito ineficiente. 
No transformador com tomada central um transformador é usado para inverter um 
dos semiciclos para que possa ser retificado em serviço de meia onda. Assim, com dois 
retificadores de meia-onda operando defasados, obtém-se uma retificação de onda 
completa. Neste circuito o problema da queda de tensão no diodo fica minimizado. Existe 
também uma economia de componentes, já que apenas dois diodos fazem todo o serviço. 
Este é de longe o circuito mais comum em aparelhos valvulados e também é muito 
popular nos transistorizados. As válvulas mais comuns usadas neste tipo de circuito são 
as 5Y3, 5U4, GZ34, EZ80, EZ81, EZ90, 5AR4 entre outras. Uma desvantagem deste 
circuito em relação aos anteriores é a exigência de um transformador com tomada central. 
Estes transformadores costumam ser um pouco mais caros que os de enrolamento simples. 
b) Quais as observações que foram feitas com relação à tensão e corrente sobre os diodos 
nas duas topologias? Os valores de tensões médias, rms, e de pico estão de acordo com a 
teoria apresentada em sala de aula? Demonstre matematicamente os cálculos e compare 
com valores medidos. 
R: De fato, não há diferença nas correntes entre as topologias e sim nas tensões, no 
segundo caso temos dois diodos polarizados diretamente em cada semiciclo da onda, 
nessa configuração em série de diodos iguais pode-se observar a divisão de tensão. 
Também cabe ressaltar que na configuração de ponte completa, a tensão reversa nos 
diodos é reduzida pela metade. No retificador de meia onda a corrente e tensão no diodo 
são calculados pelas correntes e tensões máximas (da entrada), respectivamente, divididos 
por pi. No retificador de onda completa, esse valor é dobrado. 
c) Explique resumidamente e com suas palavras o comportamento da tensão e corrente 
sobre os diodos nas topologias. 
R: A tensão sobre os diodos na topologia de TAP central é quase o dobro da tensão nas 
outras duas topologias, já a corrente é praticamente a mesma nas três topologias. Quanto 
as curvas, na tensão não se tem a parte positiva da onda, enquanto na corrente não se tem 
a parte negativa. 
d) Pesquise a respeito do componente tiristor (SCR). Descreva resumidamente com suas 
palavras a respeito de sua construção, operação, semelhanças e diferenças comparado ao 
diodo e aplicação. 
R: Um tiristor (SCR) nada mais é que um dispositivo semicondutor que opera em regime 
chaveado. O SCR ou Retificador Controlado de Silício é o tiristor de uso mais difundido. 
Este dispositivo é formado por quatro camadas semicondutoras, alternadamente p-n-p-n, 
possuindo três terminais: ânodo e cátodo, no qual flui a corrente, e a porta que, a uma 
injeção de corrente, faz com que se estabeleça uma corrente. De fato, os tiristores podem 
ser utilizados para: controle de relés e motores, fontes de tensão reguladas, variadores de 
tensão CC, inversores CC-CA, carregadores de baterias, etc. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
6. Conclusão 
 
Esta prática realmente cumpriu com o seu objetivo que era conhecer o 
funcionamento do diodo, montar as topologias e compará-las. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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 
[3] NILSSON, J W.: RIEDEL, S A. Circuitos Elétricos. 8 ed. [S.I]: Pearson, 2009.