Relatório 08 - Diodo Semicondutor

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Turma: PU4 Data: 25/03/2021 
Alunas: Paula Rodrigues da Cruz Grupo: F 
 
Prática 08: Diodo Semicondutor 
• Objetivo 
 Observar o comportamento de um LED em polarização direta e reversa e levantar sua curva 
característica I x V. 
 Medir o comprimento de onda da luz emitida por um LED e determinar o valor da constante de 
Planck. 
• Introdução Teórica 
Um diodo semicondutor consiste numa junção de uma camada de semicondutores do tipo n (ou seja, 
composta por átomos com tendência a gerar elétrons livres) com outra de semicondutor tipo p (elementos 
eletroafins). A junção desses dois materiais, promove em sua camada limítrofe, a junção, ou aniquilação dos 
“buracos positivos” com os elétrons, criando uma região desprovida de portadores de carga, chamada de 
região de depleção. Os íons que se localizam foram 
dessa região, criam então, um campo elétrico que 
impede a continuidade da difusão de cargas. (Fig 01) 
Ao ser conectada com uma fornte de força 
eletromotriz, uma junção p – n permite o fluxo de 
corrente em apenas um sentido: da região p para n, 
pois nesse sentido, a partir de um certo valor de tensão – chamada de tensão de corte, 𝑉𝐹 – a região de 
depleção se estreita, permitindo o fluxo elétrico. A está configuração atribui-se o nome de polarização direta. 
Analisando o comportamento elétrico de um diodo, vemos a utilidade do mesmo para circuitos 
eletroeletrônicos. Torna-se necessário então, desenvolver conhecimento aprofundado acerca desse 
equipamento. 
• Método 
Com o vídeo do experimento, vemos o circuito montado e 
observamos a variação de tensão da fonte e, com o auxilio dos 
multímetros, encontramos a cada momento, um par ordenado 
(tensão, corrente) que caracteriza a família desses componentes 
(diodo). Assim, variando a tensão da fonte experimentalmente, 
obteve-se a tabela 1, fornecida pelo professor. 
Figura 01 
 Ainda, para o circuito da fig. 02, podemos aplicar as leis de Kirchhoff, e encontrar a partir de modelos 
matemáticos, a corrente do circuito. Assim, aplicando a lei da Malhas: 
ε − VF − IR = 0 ∴ I =
ε − VF
R
 (𝐢) 
 Avançando rumo a determinação da constante de Planck. Para a segunda etapa, precisaremos do 
espectrômetro, aparelho utilizado para medir o comprimento de onda que compõe a luz visível em questão, 
através da difração dos raios de acordo com seu comprimento de onda, espalhando-os. Utilizando o mesmo 
LED, nos foi fornecido pelo professor 𝜆 = (630 ± 10)𝑛𝑚. 
 Os fótons são emitidos pela eletroluminescência do LED com energia dada por 𝐸 = ℎ. 𝑓, sendo f a 
frequência da radiação emitida, e h a constante de Planck. Utilizando algumas manipulações algébricas, e 
outros princípios físicos, encontramos uma equação com n incógnitas, dentre as quais, conheceremos ao 
final desse experimento (n-1): 
ℎ𝑓 =
ℎ𝑐
𝜆
= 𝑞𝑉𝑓 (𝐢𝐢) 
 Sendo q a carga elementar 𝑞 = 1,6𝑥10−19𝐶 e 𝑉𝐹 a tensão de corte do diodo. A partir da equação (ii), 
seremos capazes de encontrar o calor da constante de Planck. 
• Resultados 
Tabela 01: Dados 
Experimentais 
I (mA) I (A) V (V) 
0 0 0,82 
0 0 0,95 
0 0 1,08 
0 0 1,24 
0,07 0,00007 1,65 
0,44 0,00044 1,73 
2,29 0,00229 1,8 
4,39 0,00439 1,84 
7,45 0,00745 1,87 
9,63 0,00963 1,88 
11,5 0,0115 1,89 
13 0,013 1,9 
 
 
𝑌 = 𝑌0 + 𝐴 . 𝑒
𝑥
𝑡
 
𝐼 = 𝐼𝑠 . 𝑒
𝑉
𝑛.𝑉𝑇 
𝐴 = 𝐼𝑠 = 2,136𝑥10
−17𝐴 
 
𝑉 = 𝑥 
𝑡 = 𝑛. 𝑉𝑇 ∴ 0,056 = 𝑛. 0,026 
𝑛 =
0,056
0.026
 ∴ 𝑛 = 2,15 
2.1
• Discussão 
Para o LED utilizado no experimento, LED vermelho, o fator idealidade n é próximo de 2 (2,15). 
Comprovamos assim, que a elevada similaridade entre as equações matemáticas nos permite obter diversos 
dados experimentais de certa confiabilidade. 
• Conclusão 
A partir do experimento e dos cálculos fomos capazes de entender com clareza o princípio de 
funcionamento de um diodo LED, e suas propriedades determinantes. Fomos capazes, também, de encontrar 
um valor aproximado da constante de Planck ℎ = (6,05 ± 0,10)𝑥10−34𝐽. 𝑠. No entanto, a precisão desta não 
foi confiável, nem seu intervalo de grandeza, pois seu valor real é ℎ = 6,6𝑥10−34𝐽. 𝑠. Boa parte do erro se 
deve a baixa densidade de amostragens para realização da montagem do gráfico. 
• Referência 
 HALLIDAY, David, RESNICK, Robert, WALKER, Jearl. Fundamentos de Física - Vol. 3 - Eletromagnetismo, 
10ª edição. LTC, 06/2016. VitalBook file. 
 
𝑉𝐹 ≈ 1,8𝑉 
ℎ𝑐
𝜆
= 𝑞𝑉𝑓 ∴ ℎ =
𝑞𝑉𝑓𝜆
𝑐
 
ℎ =
(1,6𝑥10−19. 1,8. 630𝑥10−9)
3,0𝑥108
 
ℎ =
1,814𝑥10−25
3,0𝑥108 
 
ℎ = 6,046𝑥10−34𝐽. 𝑠 
∆ℎ =
𝑞. 𝑉𝐹 . ∆𝜆
𝑐
 
∆ℎ =
1,6𝑥10−19. 1,8.10𝑥10−9
3𝑥108
 
∆ℎ = 0,096𝑥10−34 𝐽. 𝑠 
 
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3.1
Índice de comentários
2.1 Incluir incertezas das medidas no cabeçalho da tabela (-5)
3.1 faltou ajustar os 5 ultimos pontos por uma reta, e linearizar os dados para obter eta e Is com menor incerteza
(-15)
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