Laboratório: Introdução aos Diodos e Leds

Este laboratório foi baseado no material disponibilizado pela Analog Devices, fabricante do módulo educacional M1K Analog Devices: ^[1]

Objetivos

Conhecer o funcionamento básico dos diodos de sinal e dos leds (diodos emissores de luz).

Modulo Analog Devices M1K e software Pixelpulse
Componentes Eletrônicos:
- Resistor: 100 Ω e 470 Ω
- Leds vermelho, verde e amarelo
- Diodo 1N914

Identifique os leds e o diodo que serão utilizados no experimento. Observe a polaridade, anodo (positivo) e catodo (negativo), dos leds e do diodo. Tanto leds quanto diodos somente conduzem corrente somente quando polarizados diretamente, ou seja, do anodo para o catodo.
Na configuração do módulo Analog Devices M1K, desabilite Repeated Mode e habilite X-Y plots.
Selecione o canal A para gerar uma onda triangular variando entre 0 V e 2.0 V e frequência de 10 Hz.
Usando a matriz de contatos e fios, conecte o terra ao catodo e o canal A ao anodo do led amarelo
Ajuste a escala do eixo Y do gráfico X-Y para medir corrente na faixa de 0.00 A até 0.09 A (90 mA), usando o botão direito do mouse.
Observe o led piscando, a forma de onda triangular aplicada sobre o led, a forma de onda da corrente e também o gráfico X-Y, que mostra a corrente versus tensão sobre o led.
Varie a tensão de pico da onda triangular de 1,8 V até 2,4 V e observe na forma de onda da corrente o ponto em que o led começa a conduzir (próximo de 2 V). Analise também o gráfico X-Y e identifique a tensão em que a corrente sobre o led começa a aumentar.
Repita os procedimentos para o led vermelho e verde e compare os resultados.

A análises da formas de onda da corrente e dos gráfico X-Y mostram que os leds amarelo, vermelho e verde começam a conduzir em tensões diferentes, entre 1,7 e 2,2 V. Isto é devido ao espectro de frequência da luz emitida pelo led. Na prática considera-se a tensão de condução dos leds em 2 V.
Outra questão que as curvas características da corrente versus tensão mostram é um aumento rápido da corrente com a tensão a partir do ponto de condução. Portanto, é obrigatório conectar um resistor em série com o led para limitar a corrente. Caso contrário o led poderá queimar.

Altere a onda triangular gerada pelo canal A variar entre 0 V e 0,6 V e e troque o led pelo diodo 1N914, observando a polaridade do diodo.
Ajuste a escala do eixo Y do gráfico X-Y para medir corrente na faixa de 0.00 A até 0.09 A (90 mA).
Varie a tensão de pico da onda triangular de 0,5 V até 0,9 V e observe na forma de onda da corrente o ponto em que o diodo começa a conduzir (próximo de 0,7 V). Analise também o gráfico X-Y e identifique a tensão em que a corrente sobre o diodo começa a aumentar.

A análise do gráfico X-Y para o diodo de sinal mostra que o mesmo é mais preciso que as curvas I versus V dos leds, pois estes componentes são construídos justamente para operarem em circuitos de precisão.
Diodos de silício têm a tensão de condução em torno de 0,7 V. Diodos de germânio têm a tensão de condução em torno de 0,2 V.

Selecione o canal A para gerar uma tensão constante de 5 V e o canal B para Medir Tensão.
Monte na matriz de contatos o circuito com resistor de 100 Ω e led amarelo da figura: ^[1]
Verifique a tensão sobre o led no canal B e a corrente no circuito no canal A. Compare o valor da corrente com o valor teórico calculado.
Repita o procedimento para os leds vermelho e verde.
Troque o resistor por um de 470 Ω, verifique a diferença no brilho do led e também a nova corrente no circuito.

Diodos e leds (ideais) conduzem corrente em um único sentido e se comportam como um circuito aberto no sentido contrário.
Os diodos são construídos de junções pn de materiais semicondutores e apresentam uma característica exponencial na relação I/V, conduzindo corrente a partir da tensão de condução.
As junções pn emitem fótons e são utilizados para produzirem leds de várias cores.
Quando em condução leds (ou diodos) apresentam resistência muito baixa, portanto, necessitam de resistores para limitar a corrente sobre o led (ou diodo).

Evandro.cantu (discussão) 12h29min de 6 de julho de 2020 (-03)