Teoria de semi-condutores, levantamento de curva característica do diodo de junção

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A região após a tensão de ruptura nós chamamos região de avalanche, onde a tensão fica constante e o diodo passa a conduzir inversamente, essa tensão chamamos de tensão Zener. Existe um diodo, chamado diodo Zener que é projetado à fim de trabalhar nestas condições.

OBJETIVOS

Este relatório tem por objetivo explanar sobre os diodos de uma maneira geral, ensinar as maneiras de se fazer testes laboratoriais neste componente para verificar se ele encontra-se em seu estado perfeito de funcionamento, e apresentar algumas características do diodo 1N4148.

MATERIAIS E MÉTODOS

Para os testes envolvendo diodos, foi escolhido o 1N4148, pois, trata-se do diodo desenvolvido pela empresa em questão. Os dados a seguir foram tirados de um datasheet, que é o manual do componente, em inglês. Como trata-se de um componente fabricados por várias empresas, esses dados têm de ser iguais para todos os fabricantes.

Características do 1n4148:

Velocidade máxima de chaveamento rápido: 4ns

Tensão reversa continua máxima: 75V

Tensão de pico repetitiva máxima: 75V

Corrente repetitiva máxima em condução: 450mA

O 1n4148 é um diodo de chaveamento em alta velocidade, fabricado em tecnologia planar e encapsulamento hermético de vidro (SOD27 ou D0-35)

Os primeiros testes à serem realizados foram os testes envolvendo o uso do multímetro. Neste teste verificamos apenas valores de tensão e corrente.

A montagem no proto-board foi realizada utilizando o diodo em série com um resistor de 1Kohms e multímetros, um ajustado como amperímetro e o outro como voltímetro, e uma fonte variável, com valores de 0VDC a 12VDC.

Como explicado anteriormente, os instrumentos utilizados no experimento podem ser vistos nas imagens abaixo.

[pic 7]

Figura 7- montagem prática.

Para visualização da curva característica, precisamos de um osciloscópio e um gerador de sinais.

Antes de se fazer algum teste no osciloscópio, primeiramente deve-se observar se as pontas de prova estão em 1X (ganho) assim como o osciloscópio.

Após verificadas, deve-se ligar o gerador de sinais no mesmo circuito a ser testado. A configuração do gerador deve ser de 10Vpp e sinal senoidal de 100 Hz.

[pic 8]

Figura 9- gerador de sinais.

Após isso, uma ponta de prova deve-se ser ligada no CH1 em paralelo com o diodo, que será responsável pela medição da tensão do diodo, e no CH2 em paralelo ao resistor, que será responsável pela medição da corrente pela lei de ohm, já que o osciloscópio não mede corrente diretamente.

Importante: deve-se lembrar que as referências serão no mesmo ponto a fim de evitar um curto, ou seja, o canal 2 será invertido, como mostra a figura a seguir:

[pic 9]

Figura 10- montagem na protoboard.

Para visualização da curva característica do diodo no osciloscópio, deve-se configurar o osciloscópio da seguinte maneira:

Primeiramente deve-se saber que o gráfico do diodo se dá por tensão e corrente, onde, a corrente no eixo das ordenadas (eixo Y) e tensão no eixo das abscissas (eixo X).

Sabendo-se disso, configura-se o CH1 do osciloscópio para tensão, e o CH2 devemos inverter o sinal de entrada, devido à alta impedância do osciloscópio, a corrente flui somente através do circuito série. Os terminais do resistor estão conectados no canal 2 do osciloscópio, enquanto que os terminais do componente diodo estão conectados no CH1. Veja que os terras dos dois canais estão no mesmo ponto. Assim, uma queda de tensão no diodo aparece como positiva, e uma queda de tensão no resistor aparece como negativa. Para visualizarmos corretamente na tela do osciloscópio, devemos ativar a função CH2 Invert.

Para visualização do tempo de recuperação reverso do diodo, deve-se mudar as configurações do gerador de sinais. O sinal de saída será quadrado de 1000KHz e 10Vpp. A configuração no osciloscópio será apenas a visualização da tensão em cima do diodo, e para tal, basta ligar apenas o CH1 em paralelo com o diodo.

[pic 10]

Figura 11- sinal de saída do gerador.

Para calcular o tempo de recuperação, basta contar no número de divisões e multiplicar pela escala de tempo do osciloscópio.

RESULTADOS

Os resultados obtidos com a montagem do circuito diodo e resistor série, são explicitados abaixo:

O primeiro teste realizado foi o teste de condução direta.

Tensão da fonte (V)

Tensão do Diodo (V)

Corrente do Diodo (uA)

0

0,006

0,0

0,1

0,11

0,0

0,2

0,18

0,1

0,3

0,28

1,5

0,4

0,39

10,8

0,5

0,45

45,1

0,6

0,5

107,0

0,7

0,53

143,7

0,8