Diodos Semicondutores e Curvas Características

EXPERIÊNCIA 9 – DIODOS SEMICONDUTORES E CURVAS
CARACTERÍSTICAS
1. – INTRODUÇÃO
Existem diversos tipos de diodos, muitos deles projetados e
construídos com finalidades específicas. Os diodos semicondutores são
apresentados comercialmente encapsulados em invólucros de vários tipos e
materiais, como por exemplo, vidro, plástico ou metal. Quando o diodo
deve suportar corrente elevada, o invólucro é feito de material bom
condutor térmico o que permite sua instalação em dissipadores ou
radiadores de calor que irradiam o calor mais facilmente.
Os fabricantes fornecem folhas de dados sobre os diodos que trazem
curvas características e especificações do diodo em condições de teste.
Além da identificação do diodo e do conhecimento de suas características
elétricas é importante que se possa a partir de ensaios simples e rápidos
realizados em laboratório serem constatadas algumas de suas características
elétricas.
1.1
– Identificação dos diodos
Em geral, o símbolo do diodo ou alguma marca é utilizado para a
identificação dos terminais do diodo. Veja alguns exemplos a seguir:
Embora a identificação dos terminais do dispositivo possa ser feita
através de inspeção de seu corpo, é necessário saber se o diodo está em
condições de ser utilizado. Um teste rápido com o multímetro possibilita a
verificação dessa condição.
1.2 – Diodos especiais
Existem diversos tipos de diodos com características especiais para
aplicações específicas. Os LED´s ( Light Emitting Diode – Diodo emissor
de luz ) pertencem a categoria dos dispositivos opto-eletrônicos. Embora
com um comportamento semelhante ao diodo de silício ou germânio é
utilizado outro tipo de semicondutor na construção dos LED´s, o arsenieto
de gálio (AsGa) e outros materiais como o fósforo. Os LED´s tem por
função emitir luz, quando diretamente polarizados.
1.3 – Teste do diodo com o multímetro
Com o multímetro analógico selecionado como ohmímetro, pode-se
testar diodos através da análise das resistências encontradas, nos sentidos,
direto e inverso.
No sentido direto, o diodo deve apresentar baixa resistência, pois
conduz muito bem. No sentido inverso deve apresentar resistência elevada.
Embora seja um teste rápido, não permite constatar características
elétricas fornecidas pelo fabricante. Esse teste permite verificar somente a
função básica do diodo.
O teste com o multímetro consiste basicamente em conectar-se os
terminais do diodo com a bateria interna do instrumento de medida. Dessa
forma pode-se medir a resistência ôhmica do diodo quando diretamente e
reversamente polarizado, invertendo-se as pontas de prova do multímetro.
Ao utilizar-se de multímetros digitais, o processo é ainda mais
simples, pois em sua maioria, os multímetros digitais possuem uma função
especial para teste de semicondutores que indica a tensão de condução do
diodo.
1.4 – Curvas características
A curva característica de um dispositivo é a representação gráfica da
corrente elétrica em função da tensão aplicada em seus terminais.
A curva característica I D  f (VD ) de um diodo mostra que em
polarização direta só haverá corrente significativa depois de vencida
completamente a barreira de potencial interna que impõem uma queda de
tensão de aproximadamente 0,7 V entre seus terminais. A partir desse
ponto a corrente aumenta muito para pequenos acréscimos de tensão
aplicada. Pode-se dizer que a tensão entre seus terminais permanece
praticamente constante quando o diodo conduz.
Em polarização reversa, a corrente é praticamente nula até que se
atinja certo valor de tensão, diferente para diferentes tipos de diodos,
conhecida como V BR (tensão de Break Down). A partir desse valor, iniciase um processo de condução no sentido inverso. Diz-se que nesta condição
o diodo está no estado de ruptura, pois foi vencida a barreira de potencial
interna. Há diodos fabricados para trabalhar na condição de polarização
inversa e suportar a dissipação de potência que ocorre nessa situação. São
os diodos conhecidos como ZENER e diodos de efeito avalanche.
A curva característica de um diodo seguir é mostrada a seguir.
2 – OBJETIVOS
 Familiarização do aluno com diodos semicondutores;
 Identificação dos terminais do diodo com uso do multímetro digital;
 Obtenção das curvas características de diodos através de medidas de
tensão e corrente.
3 – DESENVOLVIMENTO
3.1 – Materiais Utilizados
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1 multilab;
1 multímetro digital;
1 amostra de diodos;
2 multímetros digitais;
1 placa experimental nº 1;
1 jumper;
6 cabos de ligação;
3.2 – Procedimento Experimental
3.2.1 – Teste dos diodos
1. Teste os diodos da amostra fornecida, utilizando um multímetro digital,
para verificar seu estado de condução e identificar seus terminais.
3.2.2 – Curvas características
2. Monte o circuito descrito a seguir no multilab, conectando um
miliamperímetro em J3 e um voltímetro entre o comum do
miliamperímetro e J7.
3. Conecte através de cabos de ligação a fonte CC ajustável do multilab
aos pontos J1(+) e J2(-).
4. Varie a fonte de tensão CC de 0 a 10 volts, de 1 em 1 volt
aproximadamente. Utilize a tensão indicada na fonte apenas como uma
referência de valores. Faça as leituras de tensão e corrente no diodo
ensaio e anote os valores lidos.
5. Inverta a polaridade da tensão CC do circuito, ligando a fonte de tensão
CC ajustável do multilab aos pontos J1(-) e J2(+).
6. Varie a fonte de tensão de 0 a 10 volts, de 1 em 1 volt. Faça leituras de
tensão e corrente no diodo em ensaio e anote os valores lidos.
Obs: os valores no sentido inverso são negativos.
7. Mude a ligação do miliamperímetro para J4.
8. Repita o procedimento experimental dos itens 3, 4, e 5.
9. Com os dados obtidos obtenha a curva característica de cada diodo.
10. Organize todo o material fornecido em seu local de trabalho.
11. Realize uma pesquisa com sua equipe de trabalho no laboratório sobre
o assunto do experimento e juntamente com os dados ou informações
obtidas, elabore um relatório da aula prática.