UNIVERSIDADE FEDERAL DE MATO GROSSO
CURSO DE ENGENHARIA ELÉTRICA
LABORATÓRIO DE ELETRÔNICA I
PROFESSOR: Dr. Fabricio Parra Santilio
Alunos (as):
Turma: ( ) N1 ( ) N2
( ) N3
( ) N4
Data: ___/___/_____
Laboratório 02: DIODO E RESPOSTA EM FREQUÊNCIA DO DIODO
Objetivo: Levantar a curva característica de um diodo. Diodo como retificador meia onda. Verificar
as formas de onda de sinais de tensão em retificadores de meia onda. Verificar a resposta em
frequência do diodo.
Introdução e fundamentos teóricos:
Todos os materiais semicondutores são formados por dois tipos de materiais: material P, que
possui lacunas majoritárias devido à adição de Al (alumínio) ao Si (silício); e o material N, que possui
elétrons livres majoritários devido à adição de P (fósforo) ao Si. Para constituir os dispositivos
semicondutores, é necessário unir os materiais P e N de maneira a formar a junção PN, Figura 1.
Figura 1 (a) Material P; (b) Material N; (c) Junção PN
(a)
(b)
(c)
Na junção PN não polarizada, isto é, sem conexão de fonte externa, há um deslocamento de
elétrons da região N para a região P e, simultaneamente, um deslocamento de lacunas da região P para
a região N, originando uma corrente, denominada corrente de difusão. Durante esse deslocamento de
portadores de cargas, elétrons e lacunas recombinam-se, anulando suas cargas, surgindo ao lado da
junção uma região neutra, ou seja, de carga elétrica nula, denominada barreira de potencial (B.P.).
À medida que elétrons e lacunas vão se recombinando, ocorre um aumento da barreira de
potencial até atingir um ponto de equilíbrio, isolando um material do outro. A Figura 2 (a) mostra uma
junção PN não polarizada com a barreira de potencial.
Podemos polarizar a junção PN de duas maneiras: diretamente ou reversamente. A polarização
direta consiste em ligar o polo positivo de uma fonte no lado P e o negativo no lado N, conforme a
Figura 2 (b).
Na polarização direta da Figura 2 (b), o polo positivo atrai os elétrons livres do lado N, fazendoos vencer a barreira de potencial, originando assim uma corrente de elétrons do polo negativo para o
positivo da bateria. Simultaneamente sai uma corrente de lacunas do polo positivo para o negativo da
bateria, sendo esta última adotada, para fins de análise, em circuitos com dispositivos semicondutores.
O material, nesse caso, tem características condutivas, pois circulando uma corrente, apresenta
uma resistência ôhmica de valor baixo, na ordem de algumas dezenas de ohms. Devido aos íons
formados na barreira, entre os terminais de junção aparece uma diferença de potencial, que para o
semicondutor de silício está compreendida entre 0,5 e 0,8V.
A polarização reversa consiste em ligar o polo positivo de uma fonte no lado N e o negativo
no lado P, conforme apresenta a Figura 2 (c).
Figura 2 Junção PN.
(a) Junção PN não polarizada com a barreira potencial
(b) Junção PN diretamente polarizada
(c) Junção PN reversamente polarizada
Na polarização reversa, o polo positivo atrai os elétrons e o polo negativo, as lacunas,
aumentando a barreira de potencial, não havendo, portanto, condução de corrente elétrica devido aos
portadores majoritários, existindo apenas uma corrente devido aos portadores minoritários,
denominada corrente de fuga, que para o semicondutor de Silício é da ordem da nanoampéres (nA),
tornando-se desprezível. O material nesse caso apresenta características isolantes, pois devido ao
aumento da barreira de potencial, não há corrente, sendo sua resistência ôhmica de alto valor.
Com o devido encapsulamento e a conexão de terminais, a junção PN se torna um componente
eletrônico conhecido como diodo semicondutor, ou simplesmente diodo, cuja simbologia é vista na
Figura 3.
Figura 3 Simbologia.
O lado P da Junção PN é conhecido como anodo (A) do diodo e o lado N como catodo (K).
Quando polarizado diretamente, conduz uma corrente de ânodo para o catodo, e quando polarizado
reversamente, não conduz corrente. A Figura 4 mostra as polarizações direta e reversa de um diodo,
em que a corrente é limitada por um resistor.
2
Figura 4 (a) Polarização direta; (b) polarização reversa
(a)
(b)
A curva característica de um diodo I = f(V), Figura 5, mostra que em polarização direta só
haverá condução de corrente depois de vencida a barreira de potencial. A partir daí, a corrente aumenta
de valor, enquanto a tensão permanece praticamente constante (VD).
Em polarização reversa, a corrente é praticamente nula até atingir um determinado valor de
tensão reversa máxima (VRM). A partir desse valor inicia-se um processo de avalanche, aumento do
número de portadores minoritários, aumentando a corrente reversa até um valor limite, permanecendo
a tensão praticamente constante. Essa propriedade é denominada efeito Zener, e os diodos fabricados
especialmente para aproveitá-la em estabilização de tensão são denominados diodos Zener.
Figura 5 Curva característica do diodo.
Comercialmente, os diodos são especificados por parâmetros que indicam suas características
máximas de trabalho, tais como corrente direta máxima (IDM) ou do inglês (IF) e máxima tensão
repetitiva reversa (VRRM), que são importantes para o dimensionamento do componente em projetos.
Além disso, os diodos em seus encapsulamentos apresentam uma faixa indicando o terminal catodo
para a devida ligação em um circuito.
Materiais e métodos
Materiais a serem utilizados:
 Resistor de 680Ω/5W;
 Fonte variável 0 a 30 volts;
 Protoboard;
 Gerador de sinal;
 Multímetro;
 Osciloscópio;
 Diodo 1N4007 (ou equivalente).
 Diodo 1N4148
Simbologia:
Diodo
3
Procedimento para realização do experimento:
Obs: Antes de iniciar qualquer energização do circuito, certifique-se que a fonte DC foi ajustada para
a tensão adequada solicitada no experimento. Calibre a corrente de curto da fonte para um valor entre
0,3 e 0,5A. Assegure que todos os jumpers e cabos estão em perfeito estado de condução por meio do
teste de continuidade. Cada aluno deve realize a conferência da montagem do circuito, o mesmo se
aplica se houver modificações no circuito.
1) Monte o circuito da Figura 6. Ajuste a tensão da fonte de acordo com os valores de tensão do
quadro abaixo. Meça e anote os dados solicitados na tabela.
Vin (V)
VR (V)
VD (V)
I (mA)
0
Figura 6
0,2
0,4
0,6
0,8
1
3
Legenda:
Vin  Tensão da fonte;
VR  Tensão na carga ou resistor;
VD  Tensão no diodo;
I  Corrente do circuito.
5
7
9
12
15
2) Inverta a polaridade do diodo, conforme mostra a Figura 7. Repita o item 2 para os valores
da tabela abaixo.
Figura 7
Vin (V)
VR (V)
VD (V)
I (uA)
0
2
5
10
15
20
25
3) Montar o circuito da Figura 8. Aplicar, na entrada, um sinal de onda quadrada de 14 volts de
tensão de pico a pico e frequência de 60Hz. Usar o osciloscópio, para observar e registrar as
formas de onda sobre o diodo e sobre o resistor R.
OBS: Usar o modo DC do canal do
osciloscópio para medir a tensão sobre
os elementos do circuito retificado.
Figura 8
4
4) Mudar o sinal do gerador para uma senóide nas mesmas condições anteriores. Usar o
osciloscópio, para observar e registrar as formas de onda sobre o diodo e sobre o resistor R.
5) Mudar o sinal do gerador para uma onda triangular nas mesmas condições anteriores. Usar o
osciloscópio, para observar e registrar as formas de onda sobre o diodo e sobre o resistor R.
Utilize os quadros para desenhar as formas de ondas da tensão na carga
Onda Quadrada
Onda senoidal
Onda Triangular
6) Pode-se afirmar que o circuito da figura 8 é capaz de retificar os sinais observados sobre o
resistor R para os diversos sinais de entrada? Justificar.
7) Repetir o item 4 para uma frequência de 30kHz. Pode-se afirmar que o circuito da Figura 8 é
capaz de retificar os sinais observados sobre o resistor R para os diversos sinais de entrada?
Justificar.
8) Repetir o item 7 utilizando o diodo rápido 1N4148. Pode-se afirmar que agora o circuito é
capaz de retificar os sinais observados sobre o resistor R para os diversos sinais de entrada?
Justificar.
9) Com os dados obtidos nas tabelas dos itens 2 e 3, construa a curva característica do diodo:
I (mA) x VD (V).
10) Como você pode identificar os terminais de um diodo com um multímetro?
5
Bibliografia
MALVINO, A.P. Eletrônica. Vol. I e II. São Paulo: Makron Books, 2009.
BOYLESTAD, R.; NASHELSKY, L. Dispositivos Eletrônicos e Teoria de Circuitos. São Paulo:
Prentice Hall do Brasil, 2007.
MILLMAN, J.; HALKIAS, C. Eletrônica: Dispositivos e Circuitos. São Paulo: McGraw-Hill do
Brasil, 1981.
CAPUANO, F.; IDOETA, I. V. Elementos de Eletrônica Digital. São Paulo: Érica, 1984.
SEDRA, A. S.; SMITH, K. C. Microeletrônica. São Paulo: Makron Books, 2000.
LALOND, D. E.; ROSS, J.A. Princípios de Dispositivos e Circuitos Eletrônicos. São Paulo: Makron
Books, 1999.
GRONNER, I. Análise de Circuitos Transistorizados. Rio de Janeiro: Livros Técnicos e Científicos,
1976.
6