Capítulo 5 Diodo e Ponte Retificadora 5.1 Introdução Diodo semicondutor é um componente eletrônico composto de cristal semicondutor de silício ou germânio numa película cristalina cujas faces opostas são dopadas por diferentes gases durante sua formação. É o tipo mais simples de componente eletrônico semicondutor, usado como retificador de corrente elétrica. A polarização do diodo é direta quando o pólo positivo da fonte geradora entra em contato com o lado do cristal P(chamado de anodo) e o pólo negativo da fonte geradora entra em contato com o lado do cristal N(chamado de catodo). O fenômeno da condutividade em um só sentido é aproveitado no diodo como um chaveamento da corrente elétrica para a retificação de sinais senoidais, portanto, este é o efeito diodo semicondutor mais usado na eletrônica, pois permite que a corrente flua entre seus terminais apenas numa direção. Esta propriedade é utilizada em grande número de circuitos eletrônicos e nos retificadores. CC (DC). Os retificadores são circuitos elétricos que convertem a tensão CA (AC) em tensão Um circuito que remove o pico de uma onda é conhecido como clipper. Diodos de silício não conduzem até que a tensão aplicada exceda 0.6V e somente quando o anodo é positivo em relação ao catodo. Assim, o diodo tem uma alta resistência em tensões abaixo de 0.6V, e baixa resistência com tensões acima desse valor. O diodo, então, pode ser usado como uma chave em circuitos eletrônicos. 18
Os diodos são projetados para assumir diferentes características: diodos retificadores são capazes de conduzir altas correntes elétricas em baixa freqüência, diodos de sinal caracterizam-se por retificar sinais de alta freqüência, diodos de chaveamento são indicados na condução de altas correntes em circuitos chaveados. Dependendo das características dos materiais e dopagem dos semicondutores há uma gama de dispositivos eletrônicos variantes do diodo. Alguns tipos de diodos são vistos abaixo: Figura 5.1: Circuitos Clipper1.ms10 Pré-requisitos Os estudantes devem ter uma introdução teórica sobre semicondutores, clippers, clampers e retificação; Os estudantes devem ser capazes de usar o multímetro e osciloscópio no ambiente Multisim e NI Elvis. 19
Prática 04 Integrantes do Grupo: 1: 2: 3: 4: 5: 6: Parte 1: Montagem e simulação do circuito 1. Abra o arquivo Clipper1.ms10 Figura 5.2: Circuitos Clipper1.ms10 2. Monte os circuitos da figura 5.2 no NI ELVIS (Procure orientação do professor). Notas: Os primeiros circuitos são exatamente os mesmos exceto pela tensão DC. Um deles tem +2V e o outro -2V. O último circuíto tem um resistor de 10Ω usado no lugar do resistor de 10KΩ do circuito anterior. 20
Parte 2: Questões 1. Execute a simulação dos circuitos no MultiSim. Desenhe as formas de ondas das respectivas saídas, destacando cada ponto significativo (picos e níveis de DC). 2. Execute a simulação dos circuitos no NI Elvis. Desenhe as formas de ondas das respectivas saídas, destacando cada ponto significativo. 3. Explique quais as principais diferenças entre as saídas dos três circuitos. 21
4. Abra o arquivo ClipperApplications.ms10. Analise os circuítos para entender como eles funcionam. Figura 5.3: Circuito ClipperApplications.ms10 5. Execute a simulação dos circuitos no MultiSim. Desenhe as formas de ondas das respectivas saídas, destacando cada ponto significativo (picos e níveis de DC). 6. Execute a simulação dos circuitos no NI Elvis. Desenhe as formas de ondas das respectivas saídas, destacando cada ponto significativo. 22
7. Explique quais as principais diferenças entre as saídas dos dois circuitos. 8. Abra o arquivo BridgeRectifierWFilter.ms10 relativo ao circuito abaixo: Figura 5.4: Ponte Retificadora 9. Execute a simulação dos circuitos no MultiSim. Desenhe as formas de ondas das respectivas saídas, destacando cada ponto significativo (picos e níveis de DC). 10. Explique, de forma sucinta, como funciona a ponte retificadora do circuito BridgeRectifierWFilter.ms10. 23