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 ( V D ) 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 (tensão de Break Down). A partir desse valor, iniciase um processo de condução no sentido inverso. Diz-se que nesta condição BR 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 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.