Curva Característica de um Díodo Zener

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1 Curva Característica de um Díodo Zener Ano Lectivo 2003/2004-2º Semestre O presente trabalho prático é composto por duas secções : Protocolo Descrição dos procedimentos a efectuar pelo aluno. O protocolo fica para o aluno e contém os mesmos campos de resposta para registo posterior. Relatório Secção onde o aluno preenche com os cálculos efectuados, respostas e resultados obtidos, que será entregue ao docente no final do trabalho. Diodo Zener Pág - 1 de 9

2 Material necessário: (*) indica que deve ser requisitado nas oficinas 1 Fonte de alimentação 1 Multimetro 1 Osciloscópio 1 Placa de experiências (*) 1 Díodo Zener (Vz=5.1V ou 4.7V ou outro disponível) (*) 1 Resistência de 1kΩ ¼W (*) 1 Resistência de 100Ω ¼W (*) Objectivos: Estudo do funcionamento de um díodo Zener; Compreender as suas zonas de funcionamento (directa e inversa); Determinar a sua característica vi; Visualizar no osciloscópio a sua curva característica. Introdução: Um díodo zener é similar, na sua característica directa, ao díodo de junção. Na sua zona inversa de funcionamento, o díodo Zener apresenta uma curva que é dependente da denominada tensão de zener. Esta característica, é bastante útil quando se pretende obter uma tensão de referência a partir de uma outra. Assim, o modo de funcionamento normal é a polarização inversa e, para uma determinada corrente de polarização inversa, o díodo zener apresenta aos seus terminais uma tensão (de zener) constante. Este valor de tensão, marcado no envólucro do díodo, é variável com o fabrico, existindo deste modo díodos com uma larga gama de tensões disponíveis. No entanto, e como trabalha na zona inversa de funcionamento, este tipo de díodo apenas suporta um determinado valor de potência que é dado pelo produto vi, em que v é a tensão de zener (tensão inversa) e i a corrente inversa que o polariza. Diodo Zener Pág - 2 de 9

3 1 Característica vi de um Díodo Zener Pretende-se determinar, graficamente, a característica VI de um díodo Zener. Para tal irá proceder-se à medição da tensão e corrente a que o díodo está sujeito, para diversos valores (positivos e negativos) de tensão de entrada. Monte o circuito representado na figura seguinte e regule convenientemente a fonte de alimentação de modo a completar o quadro de resultados. (a) Polarização Directa (b) Polarização Inversa Circuito 1 Circuito para determinar a característica VI de um díodo Zener. Para cada circuito, varie a tensão de alimentação de modo a preencher os respectivos quadros. Para cada valor de tensão V, anote o valor exacto, recorrendo a um multimetro digital. Quadro 1 (a) (Polarização Directa 1º Quadrante) Quadro 1 (b) (Polarização Inversa 3º Quadrante) V (V) VR (V) VD (V) ID (ma) V (V) VR (V) VD (V) ID (ma) 0.0 ( ) 0.2 ( ) 0.4 ( ) 0.6 ( ) 0.8 ( ) 1.0 ( ) 2.0 ( ) 4.0 ( ) 6.0 ( ) 8.0 ( ) 10.0 ( ) Nota: No quadro 1(b), deve aplicar alguns valores de tensão V e, consoante o valor da tensão de zener do díodo em uso, os valores da tensão aplicada devem ser na sua vizinhança, por forma a caracterizar correctamente essa zona. Diodo Zener Pág - 3 de 9

4 Com base nos valores obtidos, esboçe no gráfico 1 a característica VI do díodo. Teça as considerações julgadas convenientes. Gráfico 1 Esboço da característica VI do díodo Zener (Vz = V). Considerações relativas ao gráfico 1 2 Característica de um Díodo Zener recorrendo ao Osciloscópio Monte o circuito representado na figura seguinte e observe a característica do díodo no osciloscópio. Circuito 2 Esquema de ligações para visualização da característica do díodo. Para a visualização no osciloscópio coloque-o no modo X-Y e com acoplamento DC, ligando as pontas de prova como indicado no esquema de ligações. Diodo Zener Pág - 4 de 9

5 Esboçe a imagem visualizada no osciloscópio. Figura 1 Curva característica do díodo observada no osciloscópio. Faça a linearização da curva característica do díodo (no gráfico 2) e, com base neste, determine analiticamente os valores de RDIR e RINV. Desenhe os modelos linearizados do díodo zener, nas respectivas zonas de polarização inversa e directa. Gráfico 2 Modelo linearizado da característica VI do díodo Zener. Caracterização do Funcionamento do Díodo e Conclusões Diodo Zener Pág - 5 de 9

6 Curva Característica de um Díodo Zener Relatório Ano Lectivo 2003/2004-2º Semestre Elementos do Grupo Número Nome Classificação Obtida (%) Por : Data : / / Diodo Zener Pág - 6 de 9

7 1 Característica vi de um Díodo Zener Quadro 1 (a) (Polarização Directa 1º Quadrante) Quadro 1 (b) (Polarização Inversa 3º Quadrante) V (V) VR (V) VD (V) ID (ma) V (V) VR (V) VD (V) ID (ma) 0.0 ( ) 0.2 ( ) 0.4 ( ) 0.6 ( ) 0.8 ( ) 1.0 ( ) 2.0 ( ) 4.0 ( ) 6.0 ( ) 8.0 ( ) 10.0 ( ) Gráfico 1 Esboço da característica VI do díodo Zener (Vz = V). Diodo Zener Pág - 7 de 9

8 Considerações relativas ao gráfico 1 2 Característica de um Díodo Zener recorrendo ao Osciloscópio Esboçe a imagem visualizada no osciloscópio. Figura 1 Curva característica do díodo observada no osciloscópio. Diodo Zener Pág - 8 de 9

9 Gráfico 2 Modelo linearizado da característica VI do díodo Zener. Caracterização do Funcionamento do Díodo e Conclusões Diodo Zener Pág - 9 de 9