NAESTA00-3SA FUNDAMENTOS DE ELETRÔNICA LABORATÓRIO Prof. Rodrigo Reina Muñoz REGULADOR A DIODO ZENER. OBJETIVOS Após completar estas atividades de laboratório, você deverá ser capaz de observar o funcionamento de um circuito regulador de tensão utilizando diodo Zener 2. LISTA DE EQUIPAMENTOS, MATERIAIS E COMPONENTES Equipamentos/Componentes Multímetros Portáteis com adaptador jacaré em ambas as pontas de prova Multímetro de Bancada com adaptador jacaré nas pontas de prova Quantidade por grupo: Osciloscópio com duas pontas de prova Gerador de sinais Fonte de tensão contínua variável Proto-board Diodo Zener N4736 de 6,8V Transistor BC 547 Potenciômetro 00 Ohm (linear - um fio soldado em cada terminal) Potenciômetro k Ohm (linear - um fio soldado em cada terminal) Resistor 22 Ohm Resistor 00 Ohm 2 Resistor 220 Ohm Resistor 470 Ohm Resistor de K Ohm 4 Resistor 2,7k Ohm Resistor 4,7k Ohm 2 3. INTRODUÇÃO Diodo Zener. Os diodos zener são diodos especialmente projetados para funcionamento em sua região de ruptura, sendo também conhecidos como diodos de avalanche controlada e, portanto, construídos para trabalhar com polarização reversa. Em um diodo reversamente (inversamente) página
polarizado, a corrente verificada na junção é de portadores minoritários, sendo normalmente bastante reduzida. Num diodo comum, aumentando-se a tensão reversa aplicada acarretará a ruptura, quando a corrente reversa aumenta rapidamente. Nos diodos Zener, após a ruptura, a tensão nos seus terminais pouco se altera, sendo por isso, utilizados para produzir tensões de referência e em circuitos reguladores de tensão. Se a tensão reversa excede atenção de ruptura do diodo (breakdown voltage), o diodo operará na região de ruptura. Nesta região, a corrente aumenta rapidamente. Operação nesta região não é destrutiva desde que a corrente seja limitada pelo circuito externo, de forma que a potência dissipada internamente esteja dentro dos limites especificados pelo fabricante. Um diodo projetado para ter uma característica abrupta na região de ruptura é chamado de diodo Zener. O símbolo do diodo Zener é ilustrado na figura. Figura. Símbolo do diodo Zener. 4. PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL MEDIDAS DE REGULAÇÃO DE TENSÃO. Monte o circuito da Fig. 2. Fig. 2 Circuito de Polarização do Diodo Zener 2. Insira a resistência de carga RV de kω no Proto-board. página 2
3. Com V variando entre 5V e 6V, meça as tensões correspondentes, Vz nos terminais da carga e anote-as na Tabela. 4. Repita o procedimento para outros valores de RV e complete os outros campos da Tabela. V [V] 5 7 9 3 6 Vz (RV= kω) [V] Vz (RV= 470 Ω) [V] Vz (RV= 220 Ω) [V] Vz (RV= 00 Ω) [V] REGULAÇÃO (%) Tabela - Regulação de Tensão e Carga 5. Calcule a regulação e complete a tabela, utilizando a seguinte expressão: Regulação(%) V ( R = kω) V (00Ω) = x00% V ( R = kω) 6. Trace a curva de Regulação de Tensão versus Tensão de Entrada na Fig. 3, e trace as curvas de Tensão na Saída versus Tensão de Entrada na Fig. 4, para os quatro valores de carga experimentados (todos no mesmo gráfico). página 3
Fig. 3 Regulação de Tensão X Tensão de Entrada Fig. 4 Tensão de Saída X Tensão de Entrada QUESTÕES a. Analise os gráficos traçados e conclua se o comportamento do circuito quanto à regulação de tensão é o esperado. Por que? b. E quanto à regulação de carga, a variação da tensão de saída é a esperada? Por que? página 4
Atividade2: TRANSISTOR BIPOLAR DE JUNÇÃO (TBJ) GANHO DE CORRENTE 7. Monte o circuito da Figura 5. Figura 5. Características de Entrada do Transistor Bipolar 8. Ajuste a tensão da fonte V em 0V. 9. Ajuste a corrente de base através do potenciômetro de kω e meça os valores de corrente I C, mantendo constante, por meio do potenciômetro de 00 Ω, a tensão V CE em 3 V. Repita as medidas, para os valores de corrente de base mostrados na tabela da Tabela 2. I B [µa] 0 40 60 80 00 20 40 60 80 200 I C [ma] β CC = Ic / Ib Tabela 2 - Valores para Ganho de Corrente CC 0. Calcule o valor do ganho de corrente β CC a partir dos resultados registrados na Tabela 2 e obtenha o gráfico correspondente I C x β CC. QUESTÃO O valor de β CC varia durante a experiência? Dê uma possível justificativa para sua resposta. página 5
CARACTERÍSTICAS DE SAÍDA. Utilize o circuito da Figura 5. 2. Ajuste o potenciômetro de kω para obter a corrente de aproximadamente 0 µa na base e ajuste o potenciômetro de 00 Ω de modo a obter 0,5 V entre coletor e emissor; meça o valor da corrente de coletor com o amperímetro e anote na tabela da Tabela 3. 3. Mude o valor do potenciômetro de 00 Ω de modo a obter todos os valores de V CE listados na Tabela 3. Para cada tensão V CE, anote o valor da corrente de coletor correspondente. Obs: NÃO altere o potenciômetro de kω durante as medidas. Preencha a tabela por colunas, não por linhas. I B [µa] 0 40 80 20 60 200 V CE [V] I C [ma] 0,5 2 4 6 8 0 Tabela 3 Dados para Levantamento das Características de Saída 4. Trace a família de curvas de I C versus V CE para I B constante na Figura 6. Trace uma curva para cada valor de corrente de base, construindo o conjunto de curvas de coletor para o transistor sob experimento. página 6
I [ ma] C 20 5 0 5 2 3 4 5 6 7 8 9 0 Figura 6. Curvas de Coletor V [V] CE QUESTÕES d. Identifique as regiões de corte, saturação e ativa no gráfico construído. e. Determine o ganho de corrente β CC a partir da família de curvas de saída. f. Qual seriam os circuitos capazes de produzir, respectivamente, as regiões de operação Ativa, Corte e Saturação? página 7