Fundamentos de Eletrônica Raphael Roberto Ribeiro Silva

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Curso de Formação Profissional Aprendizagem Industrial em Manutenção Elétrica Industrial – Módulo II

Raphael Roberto Ribeiro Silva

Fundamentos de Eletrônica

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Conteúdo Programático

Semicondutores: Cristais de silício; Junção PN.

Diodos: Funcionamento, simbologia, polarização, técnicas de identificação de terminais, teste de funcionamento, circuitos com diodo CC, LED.

Diodo Zener: Funcionamento, simbologia, polarização, técnicas de identificação de terminais.

Retificadores: Retificador de meia onda, retificador de onda completa em ponte, retificador com filtro capacitivo.

Dispositivos de Disparo: Aplicação, operação e teste (SCR, DIAC e TRIAC).

Transistor Bipolar de Junção: Polarização, regiões de operação, operação com chave, técnicas de identificação de terminais, teste de funcionamento.

Fundamentos de Eletrônica

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Conteúdo Programático

Lógica Combinacional: Sistemas de numeração, números binários e decimais, conversões.

Níveis Lógicos

Portas Lógicas: Tabela da verdade, circuitos lógicos, descrição algébrica.

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Forma de Avaliação

Prova – 31/08/2018 – 30 Pontos.

Prova Prática – 19/09/2018 – 30 Pontos.

Atividades Práticas – 30 Pontos.

Participação – 5 Pontos.

Seminário – 14/08/2018 – 5 Pontos

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Seminário

Realizar uma apresentação em power point sobre os tipos de diodos existentes, pontuando seus respectivos princípios de funcionamento, simbologia, polarização, etc.

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Semicondutores

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Tipos de Elementos

Elementos Condutores

São aqueles que possuem elétrons livres em grande quantidade e fracamente ligados ao núcleo, que, sob ação de uma ddp, passam a se locomover no interior do material condutor. Quanto maior o numero de elétrons livres, maior será o fluxo de corrente e, consequentemente, maior sua condutividade. São exemplos de materiais condutores o ouro, a prata, o cobre e outros metais

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Tipos de Elementos

Elementos Isolantes

Os elétrons nos materiais isolantes se encontram fortemente presos aos núcleos, e mesmo quando aquecidos, uma quantidade muito pequena de elétrons torna-se livre, dificultando o fluxo de corrente sob a ação de uma ddp.

São exemplos de isolantes a borracha, mica, porcelana, etc.

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Tipos de Elementos

Elementos Semicondutores

Os semicondutores mais comuns são o silício (Si) e o germânio (Ge), que em estado puro apresentam-se na forma cristalina, significando que seus átomos acham-se dispostos uniformemente em uma configuração rígida.

Em outras palavras, os semicondutores possuem uma capacidade de condução elétrica inferior a de um condutor e ao mesmo tempo superior ao de um material isolante.

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Semicondutores Tipo P e N

Dopagem

O modo de diminuir a resistência do cristal de silício é introduzir de maneira uniforme impurezas, que podem ser átomos de arsênio ou de boro.

Quando introduzimos o arsênio, o semicondutor é chamado de semicondutor de tipo N e quando é introduzido o boro, ele é chamado de semicondutor de tipo P.

Recombinação

Quando os elétrons e as lacunas se movimentam, há a possibilidade de ambos se recombinarem, eliminando um par de portadores moveis (um elétron e uma lacuna). Dessa forma, nem os elétrons e nem as lacunas conservam-se livres indefinidamente.

Observação: Nos materiais semicondutores o aumento da temperatura diminui a sua resistência elétrica devido as suas impurezas.

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Semicondutores Tipo P e N

Semicondutor Tipo N

Na proporção pré-definida de um átomo em um milhão, são introduzidos de maneira uniforme de átomos de arsênio no cristal de silício. O arsênio tende a estabelecer 5 ligações com os átomos vizinhos, enquanto o silício estabelece 4 ligações. O resultado é que teremos um elétron livre que poderá se mover pelo cristal. Isto significa que teremos transportadores de cargas negativas, ou seja, o material semicondutor terá um excesso de elétrons.

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Semicondutores Tipo P e N

Semicondutor Tipo P

Nesta dopagem, há adição de boro ou gálio ao silício. Ambos possuem três elétrons na camada de valência. Quando são adicionados ao silício criam lacunas, que conduzem corrente e a ausência de um elétron cria uma carga positiva (por isso o nome P).

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Diodos

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Junção PN – Diodos

A corrente fornecida pelas empresas energéticas são alternadas, ou seja, mudam sua polaridade entre positivo e negativo com uma frequência de 60 Hz.

Porém, a maioria dos aparelhos eletrônicos que utilizamos funciona somente com corrente contínua, ou seja, uma só polaridade. Dizemos que o diodo funciona como uma chave fechada (resistência zero) para uma polaridade da tensão de entrada e como uma chave aberta (resistência infinita) para a polaridade oposta.

Sendo assim, a função do diodo em um circuito é deixar passar a corrente elétrica em apenas uma polaridade.

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Junção PN – Diodos

O gráfico

mostra a tensão de entrada do diodo oscilando entre o positivo e o negativo.

O gráfico

mostra a tensão de saída do diodo.

Agora ela tem

apenas polaridade

positiva.

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Junção PN – Diodos

O diodo é construído a partir de materiais semicondutores, como o silício ou o germânio, que são fundidos para criar uma junção PN, sendo que P representa a polaridade positiva e N, a negativa. A polaridade positiva P de um diodo é onde há falta de elétrons, sendo essa região também chamada de lacuna ou buraco. A parte negativa N possui excesso de elétrons.

A condução de corrente elétrica dependerá da forma como o diodo está polarizado, podendo ser de duas formas:

• Polarização direta;

• Polarização inversa.

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Junção PN – Diodos

Polarização direta: Nesse tipo de polarização o polo positivo da fonte de tensão está conectado ao lado P do diodo. Isso faz com que o lado positivo torne-se ainda mais positivo, e o lado N, ainda mais negativo. As cargas elétricas conseguem atravessar a barreira de potencial existente entre o lado P e o lado N do diodo, portanto, há condução de corrente;

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Junção PN – Diodos

Polarização inversa: O terminal positivo da fonte de tensão é conectado ao lado N da junção PN do diodo. Isso faz com que a barreira de potencial aumente. Nesse caso, a resistência do circuito é muito alta, e a corrente elétrica não consegue atravessá-la.

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Junção PN – Diodos

A curva característica de um diodo é um gráfico que relaciona cada valor da tensão aplicada com a respectiva corrente elétrica que atravessa o diodo. O gráfico completo é representado abaixo:

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Exercícios – Diodos

1 – Dado os circuitos abaixo, calcule a tensão em cada diodo e em cada resistor e a corrente em cada ramo. Considerar diodo de silício.

a) c)

b) d)

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Retificadores

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Diodo Retificador

O diodo retificador é um dispositivo semicondutor utilizado para converter sinais em corrente alternada para corrente contínua, mantendo apenas um semiciclo da onda senoidal que é a característica da corrente alternada, daí o seu nome “retificador”. Além disso, o diodo retificador pode ser utilizado normalmente como um diodo para qualquer aplicação que se necessite a passagem da corrente em apenas um sentido, por exemplo, ele pode ser utilizado para evitar a ligação invertida na alimentação de uma TV de 12 volts ligada na bateria de um automóvel.

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Circuitos Retificadores

Existem três tipos de circuitos retificadores que podem ser aplicados nas fontes lineares:

1. Retificador de meia onda;

2. Retificador de onda completa center tap;

3. Retificador em ponte.

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Circuitos Retificadores – Meia Onda

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Circuitos Retificadores – Onda Completa Center Tap

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Circuitos Retificadores – Onda Completa com Ponte de Diodos

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Circuitos Retificadores

𝑉

_𝑟

= Tensão de pico na saída do transformador (V); 𝐼

_𝑃

= Corrente de pico (A);

𝑃

_𝐷𝐶

= Potência contínua na carga (W).

Fundamentos de Eletrônica Meia Onda Center Tape Ponte

Tensão Média na Carga 𝑉_𝐷𝐶 𝑉𝑝

𝜋

2𝑉𝑝 𝜋

Tensão eficaz na carga 𝑉_𝐸𝐹 𝑉𝑝

2

𝑉𝑝 2

Tensão reversa de pico sobre diodos 𝑉_𝑅 𝑉_𝑃 2𝑉_𝑃 2𝑉_𝑃

Frequência de ondulação 60 Hz 120 Hz 120 Hz

Fator de ripple 120% 48% 48%

Corrente média 𝐼_𝑑𝑐 nos diodos 𝐼𝑝

𝜋

𝐼𝑝 𝜋

𝐼𝑝 𝜋 Tipo de enrolamento no secundário do transformador Simples Derivação Simples

Capacidade do transformador 3,49𝑃_𝑑𝑐 1,75𝑃_𝑑𝑐 1,23𝑃_𝑑𝑐

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Circuitos Retificadores

Para a escolha do diodo, devemos levar três parâmetros em consideração:

𝑉

_𝑅𝑅𝑀

𝐼

_{𝐹(𝐴𝑉)}

𝐼

_𝐹𝑆𝑀

Quando acrescentamos um filtro ao circuito retificador, o diodo, em todos os tipos de retificadores, estará submetido a duas vezes a tensão de pico.

Sendo assim, a escolha do diodo deve ser de forma que a tensão reversa VRRM seja duas vezes maior que a tensão de pico. Outro parâmetro a ser levado em consideração é a corrente de surto.

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Circuitos Retificadores - Exercícios

1 – Calcule a tensão reversa sobre o diodo e a tensão de saída de um circuito retificador de onda completa, sabendo que a tensão de saída do transformador é de 12 VCA.

2 – Calcule a tensão média na carga, tensão eficaz na carga, tensão reversa de pico sobre os diodos, corrente média nos diodos e a capacidade do transformador para um circuito de onda completa com center tape. Dados:

Vrms = 12 V, Irms = 3 A, P = 30 W.

3 – Calcule a tensão média na carga, tensão eficaz na carga, tensão reversa de pico sobre os diodos, corrente média nos diodos e a capacidade do transformador para um circuito de meia onda. Dados: Vrms = 12 V, Irms = 3 A, P = 30 W.

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Circuitos Retificadores - Exercícios

4 – Calcule a tensão média na carga, tensão eficaz na carga, tensão reversa de pico sobre os diodos, corrente média nos diodos e a capacidade do transformador para um circuito de onda completa em ponte. Dados: Vp = 32 V, Irms = 5 A, Pdc = 100 W.

5 – Calcule a tensão média na carga, tensão eficaz na carga, tensão reversa de pico sobre os diodos, corrente média nos diodos e a capacidade do transformador para um circuito de meia onda. Dados: Vp = 24 V, Irms = 0,5 A, P = 48,3 W.

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Circuito de Filtragem

O circuito de filtragem tem como finalidade eliminar as variações de tensão fornecidas pelo circuito retificado. A figura abaixo demonstra a forma de onda de um circuito com e sem filtro.

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Circuito de Filtragem

O filtro durante a condução do diodo, armazena energia e durante o momento em que o diodo é bloqueado, ele fornece energia a carga.

O valor da capacitância em função de valores medidos é expressa por:

𝐶 = 𝐼 𝑓. 𝑉𝑟 Onde:

C – Capacitância em Farads (F);

I – Corrente de carga em amperes (A);

f – Frequência de condução em hertz (Hz);

Vr – Tensão de ondulação pico a pico em volts (V).

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Circuito de Filtragem

Para o valor da tensão de ondulação, adotamos um pratico de 10% da tensão Vdc.

O capacitor sempre é carregado com a tensão de pico, assim, a tensão média fornecida pelo circuito de filtro será:

𝑉𝑑𝑐 = 𝑉𝑝 − 𝑉𝑟 2

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Circuito de Filtragem

Exemplo:

1 – Determine o valor de um capacitor de filtro para uma fonte linear que fornece uma tensão de saída de 12 V e uma corrente de 100 mA, considerando a frequência de ondulação de 120 Hz. Ache a tensão de pico.

𝐶 = 𝐼 𝑓. 𝑉𝑟 𝑉𝑟 = 𝑉𝑑𝑐. 10

100 = 12.10

100 = 1,2 𝑉 𝐶 = 100𝑥10

⁻³

120𝑥1,2 = 694 𝜇𝐹 𝑉𝑑𝑐 = 𝑉𝑝 − 𝑉𝑟

2 ≫ 12 = 𝑉𝑝 − 1,2

2 ≫ 12 = 𝑉𝑝 − 0,6 ≫ 𝑉𝑝 = 12,6 𝑉

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Circuito de Filtragem – Exercícios

1 – Determine o valor de um capacitor de filtro para uma fonte linear que fornece uma tensão de saída de 24 V e uma corrente de 300 mA, considerando a frequência de ondulação de 120 Hz. Ache a tensão de pico.

1,04mF 25,2V

2 – Determine o valor de um capacitor de filtro para uma fonte linear que fornece uma tensão de saída de 5 V e uma corrente de 500 mA, considerando a frequência de ondulação de 120 Hz. Ache a tensão de pico.

8,3mF 5,25V

3 - Determine o valor de um capacitor de filtro para uma fonte linear que fornece uma tensão de saída de 12 V e uma corrente de 2 A, considerando a frequência de ondulação de 60 Hz. Ache a tensão de pico.

27,8mF 12,6V

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Diodo Emissor de Luz – LED

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LED – Diodo Emissor de Luz

Os LEDs apresentam diversas características interessantes:

• A luz produzida pelos LEDs comuns é monocromática, isto é, de apenas uma cor, o que os tornam bastante interessantes em sinalização (veja os LEDs presentes na fonte de corrente contínua).

• Quase toda a energia fornecida para o LED é transformada em luz e apenas uma pequena fração é perdida na forma calor, isto é, a eficiência do LED é muito grande. Na lâmpada incandescente ocorre o inverso, quase toda a energia é convertida em calor.

• Quando corretamente polarizados a vida útil dos LEDs é muito grande, de 100.000 horas ou mais.

• Os LEDs funcionam com baixas tensões (1,6 a 3,3 V) o que os tornam ideais para utilização em circuitos eletrônicos que também funcionam em baixa tensão.

• O LED pode acender e apagar muito rapidamente possibilitando sua utilização na transmissão de dados digitais, como acontece com o controle remoto de aparelhos eletrônicos.

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LED – Diodo Emissor de Luz

Para se acrescentar um LED indicador de circuito ligado, devemos colocar um resistor em série com o LED limitando a corrente em 20 mA. Para se calcular esse resistor é necessário:

a) Saber o valor da tensão de trabalho do LED, que varia em função da sua cor;

b) Subtrair do valor de saída do regulador;

c) Dividir o resultado por 0,02 (que é a corrente para o LED).

Exemplo: Calcule o resistor para um LED de cor vermelha com queda de tensão de 1,8 V, ligado a uma fonte de 5 V. Calcule a potencia necessária do resistor.

𝑅 = 𝑉𝑐𝑐 − 1,8

0,02 = 5 − 1,8

0,02 = 160 Ω 𝑃 = 𝑅. 𝐼

²

= 160 . 0,02

²

= 0,064 𝑊

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LED – Diodo Emissor de Luz

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LED – Diodo Emissor de Luz – Exercícios

1 - Calcule o resistor para um LED de cor azul alto brilho com queda de tensão de 2,5 V, ligado a uma fonte de 12 V. Calcule a potencia necessária do resistor.

2 - Calcule o resistor para um LED de cor vermelha com queda de tensão de 3 V, ligado a uma fonte de 9 V. Calcule a potencia necessária do resistor.

3 - Calcule o resistor para um LED de cor branca alto brilho com queda de tensão de 5 V, ligado a uma fonte de 24 V. Calcule a potencia necessária do resistor.

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Regulador de Tensão

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Regulador de Tensão

Um regulador de tensão é um dispositivo semicondutor, tais como diodos zener e circuitos integrados reguladores de tensão, que tem por finalidade a manutenção da tensão de saída de um circuito elétrico. Sua função principal é manter a tensão produzida pelo gerador/alternador dentro dos limites exigidos pela bateria ou sistema elétrico que está alimentando. A tensão de entrada deve ser sempre superior à sua tensão de regulagem nominal.

A série de circuitos integrados 78XX onde o XX é substituído por um número que indica a tensão de saída, consiste em reguladores de tensão positivo com corrente de até 1 ampère de saída e que são apresentados em invólucro TO-220.

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Regulador de Tensão

Os valores básicos para as tensões são dados pelos dois últimos algarismos do tipo do componente são:

7805 = 5 volts 7806 = 6 volts 7808 = 8 volts 7885 = 8,5 volts 7812 = 12 volts 7815 = 15 volts 7818 = 18 volts 7824 = 24 volts

A tensão máxima de entrada para os tipos de 5 a 18 volts é de 35 volts.

Para o tipo de 24 volts a tensão de entrada máxima é de 40 volts.

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Transistor

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Transistor

O transistor é um componente eletrônico de três terminais, constituído de material semicondutor.

Um dos terminais recebe a tensão elétrica e o outro envia o sinal amplificado. O terminal do meio é o responsável pelo controle desse processo, pois a corrente elétrica entra e sai pelos outros dois terminais somente quando é aplicada tensão elétrica ao terminal do meio.

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Transistor de Junção Bipolar – TJB

O transistor é formado por 3 regiões de material semicondutor dopado, chamados de emissor, coletor e base.

Emissor: região composta por material semicondutor fortemente dopado do tipo N, ou seja, uma região com muitos elétrons livres.

Coletor: é a maior região constituída por material semicondutor do tipo N. ela é bem mais fortemente dopada do que a base e menos fortemente dopada que o emissor e tem elétrons livres.

Base: região estreita e composta de material semicondutor fracamente dopado do tipo P. apresenta algumas poucas lacunas na sua camada de valência.

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Transistor de Junção Bipolar – TJB

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Transistor Polarizado

Um transistor não polarizado pode ser visto como dois diodos um de costa para o outro. Cada diodo tem uma barreira de potencial de aproximadamente 0,7 V. quando você conecta uma fonte de tensão externa no transistor, obtém circulação de corrente em diferentes partes do transistor.

Ao ser polarizado o emissor fortemente dopado tem a seguinte função:

emitir ou injetar elétrons livres na base. A base fracamente dopada tem também uma função bem definida: passar os elétrons injetados pelo emissor para o coletor. O coletor tem esse nome porque coleta ou captura a maior parte dos elétrons da base.

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Corrente no Transistor

No transistor existem três tipos de correntes:

• Corrente no emissor 𝐼

_𝐸

;

• Corrente no coletor 𝐼

_𝐶

;

• Corrente na base 𝐼

_𝐵

; Relação das correntes 𝐼

_𝐸

= 𝐼

_𝐶

+ 𝐼

_𝐵

𝛼

_𝐶𝐶

= 𝐼

_𝐶

𝐼

_𝐸

𝛽

_𝐶𝐶

= 𝐼

_𝐶

𝐼

_𝐵

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Exercícios

1 – Um transistor tem uma corrente do coletor de 10 mA e uma corrente de base de 40 µA. Qual é o ganho de corrente no transistor? Resposta: 250

2 – Qual é o ganho de corrente no transistor do exercício 1 se sua corrente de base for igual a 50 µA? Reposta: 200

3 – Um transistor tem uma corrente do coletor de 2 mA. Se o ganho de corrente for de 135, qual será a corrente de base? Reposta: 14,8 µA

4 – Um transistor tem um ganho de corrente de 175. se a corrente da base for de 0,1 mA, qual será a corrente do coletor? Reposta: 17,5 mA

5 – Qual é a região do transistor NPN que tem dopagem mais forte e muitos elétrons livres?

6 – Qual é a região do transistor que pode dissipar mais potencia por ter maior área?

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Configurações do Transistor

Fundamentos de Eletrônica Configuração Emissor Comum Base Comum Coletor Comum

Impedância

entrada média Baixa Alta

Impedância saída Média Alta Baixa

Ganho de tensão Médio Alto Baixo

Ganho de corrente Médio

Baixo Alto

Ganho de potência Alto Baixo Médio

Desvio de fase 180º 0º 0º

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Configurações do Transistor

• Base Comum (Ganho em tensão, sem ganho em corrente).

• Emissor Comum (Ganho em tensão e corrente).

• Coletor Comum (Ganho em corrente, sem ganho em tensão).

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Transistor – Emissor Comum

A montagem de um transistor em emissor comum é um estágio baseado num transistor bipolar em série com um elemento de carga. O termo "emissor comum" refere-se ao fato de que o terminal do emissor do transistor ter uma ligação "comum", tipicamente a referência de 0V ou Terra. O terminal do coletor é ligado à carga da saída, e o terminal da base atua como a entrada de sinal.

O circuito do emissor comum é constituído por uma resistência de carga RC e um transistor NPN; os outros elementos do circuito são usados para a polarização do transistor e para o acoplamento do sinal.

Os circuitos emissor comum são utilizados para amplificar sinais de baixa voltagem, como os sinais de rádios fracos captados por uma antena, para amplificação de um sinal de áudio ou vídeo

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Transistor – Coletor Comum

O circuito com um transístor com coletor comum possui um ganho de tensão muito próximo da unidade, significando que os sinais em CA que são inseridos na entrada serão replicados quase igualmente na saída, assumindo que a carga de saída não apresente dificuldades para ser controlada pelo transistor. O circuito possui um ganho de corrente típico que depende em grande parte do hFE do transistor. Uma pequena mudança na corrente de entrada resulta em uma mudança muito maior na corrente de saída enviada à carga. Deste modo, um terminal de entrada com uma fraca alimentação pode ser utilizado para alimentar uma resistência menor no terminal de saída. Esta configuração é comumente utilizada nos estágios de saída dos amplificadores Classe B e Classe AB, o circuito base é modificado para operar o transístor no modo classe B ou AB. No modo classe A, muitas vezes uma fonte de corrente ativa é utilizada em vez do RE para melhorar a linearidade ou eficiência.

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Transistor – Base Comum

A ligação de um transístor em base comum é uma configuração de um transístor na qual sua base é ligada ao ponto comum do circuito.

Esta montagem é utilizada de forma menos frequente do que as outras configurações em circuitos de baixa de baixa frequência, é utilizada para amplificadores que necessitam de uma impedância de entrada baixa. Como

exemplo temos o pré-amplificador de microfones.

É utilizado para amplificadores VHF e UHF onde a baixa capacitância da saída à entrada é de importância crítica.

Os parâmetros α (Alfa) e β (Beta) de um transístor bipolar Quando um transístor bipolar é ligado em base comum, o quociente entre a corrente de coletor (Ic) e a corrente de emissor (Ie) recebe o nome de ganho de corrente estático da montagem base comum, e é indicado pela letra grega α (alfa).

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Foto Transistor

O foto transistor não é mais do que um transístor bipolar em que a luz incide sobre a base. O seu funcionamento não difere do funcionamento do transístor bipolar, no entanto, a base é polarizada pela luz. Tem um tempo de resposta maior e é mais sensível que o fotodiodo. Tem uma enorme utilização nos acopladores ópticos que têm a função de isolar eletricamente circuitos diferentes. O acoplador óptico é composto por um díodo emissor de luz (LED) e um foto transístor.

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Curva Característica

As curvas características de transistores mostram como estes componentes se comportam quando temos uma polarização fixa de sua base e a tensão de coletor varia. A corrente de coletor vai variar em função do seu ganho gerando uma família de curvas.

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Transistor

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Transistor

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Transistor

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Dispositivos de Disparo

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Tiristor

O nome Tiristor vem do termo grego "thyr" (que significa porta) e engloba uma família de dispositivos semicondutores multicamadas, que operam em regime de chaveamento, tendo em comum uma estrutura de no mínimo quatro camadas semicondutoras numa sequência P-N-P-N (três junções semicondutoras), apresentando um comportamento funcional biestável.

Os tiristores permitem por meio da adequada ativação do terminal de controle, o chaveamento do estado de bloqueio para estado de condução, sendo que alguns tiristores permitem também o chaveamento do estado de condução para estado de bloqueio, também pelo terminal de controle.

Como exemplo de tiristores, podemos citar o SCR, o TRIAC e o DIAC.

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SCR

O SCR (Silicon Controlled Rectifier) se assemelha a um diodo pelo fato da corrente poder fluir pelo dispositivo em um único sentido, entrando pelo terminal de anodo e saindo pelo terminal de catodo. No entanto, difere de um diodo, porque, mesmo quando o dispositivo está diretamente polarizado, ele não consegue entrar em condução, enquanto não ocorrer a ativação do seu terminal de controle (terminal denominado porta, ou gate em inglês).

Ao invés de usar um sinal de permanência continua na porta (como nos transistores) como sinal de controle, os tiristores são comutados ao ligamento pela aplicação de um pulso ao terminal de porta, que normalmente pode ser de curta duração. Uma vez comutado para o estado de ligado, o tiristor SCR permanecerá por tempo indefinido neste estado, enquanto o dispositivo estiver diretamente polarizado e a corrente de anodo se mantiver acima de um patamar mínimo.

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SCR

Os SCR's são empregados em corrente alternada como retificadores controlados e, quando utilizados em corrente contínua, comportam-se como chaves. O SCR é apenas um tipo de tiristor, mas devido ao seu disseminado uso na indústria, muitas vezes os termos tiristor e SCR são confundidos.

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TRIAC

Um TRIAC (TRIode for Alternating Current) é um componente eletrônico equivalente a dois retificadores controlados de silício (SCR/tiristores) ligados em antiparalelo e com os terminais de disparo (gate) ligados juntos. Este tipo de ligação resulta em uma chave eletrônica bidirecional, que pode conduzir a corrente elétrica nos dois sentidos.

Um TRIAC pode ser disparado tanto por uma corrente positiva quanto negativa aplicada no terminal de disparo. Uma vez disparado, o dispositivo continua a conduzir até que a corrente elétrica caia abaixo do valor de corte.

Isto torna o TRIAC um conveniente dispositivo de controle para circuitos de corrente alternada, que permite acionar grandes potências com circuitos acionados por correntes da ordem de miliamperes.

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TRIAC

Também podemos controlar o início da condução do dispositivo, aplicando um pulso em um ponto pré-determinado do ciclo de corrente alternada, o que permite controlar a percentagem do ciclo que estará alimentando a carga (também chamado de controle de fase).

O TRIAC de baixa potência é utilizado em várias aplicações como controles de potência para lâmpadas dimmers, controles de velocidade para ventiladores, entre outros. Contudo, quando usado com cargas indutivas, como motores elétricos, é necessário que se assegure que o TRIAC seja desligado corretamente, no final de cada semi-ciclo de alimentação elétrica. Para circuitos de maior potência, podemos utilizar dois SCRs ligados em antiparalelo, o que garante que cada SCR estará controlando um semiciclo independente, não importando a natureza da carga.

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TRIAC

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DIAC

O DIAC (DIode for Alternating Current) é um gatilho bidirecional ou diodo que conduz corrente apenas após a tensão de disparo ser atingida e para de conduzir quando a corrente elétrica cai abaixo de um valor característico, chamado de corrente de corte. Este comportamento é o mesmo nas duas direções de condução de corrente. A tensão de disparo é por volta dos 30 volts para a maioria destes dispositivos.

O DIAC é normalmente usado para disparar TRIACs e SCRs.

Como um DIAC é um gatilho bidirecional, seus terminais não são marcados como anodo ou catodo mas a maioria é marcada como A1 ou MT1 e A2 ou MT2.

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DIAC

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IGBT

O nome IGBT significa Insulated Gate Bipolar Transistor ou, Transistor Bipolar de Porta Isolada. O IGBT é um semicondutor de potência que alia as características de chaveamento dos transistores bipolares com a alta impedância dos MOSFETs apresentando baixa tensão de saturação e alta capacidade de corrente.

O IGBT destaca-se por possuir alta eficiência e rápido chaveamento.

Atualmente é muito utilizado em equipamentos modernos como carros elétricos ou híbridos, trens, aparelhos de ar condicionado e fontes chaveadas de alta potência. Devido a seu projeto que permite rápido chaveamento (liga/desliga), encontra aplicação também em amplificadores e geradores que necessitam sintetizar formas de onda complexa através de PWM e filtros passa-baixa. O IGBT não pode conduzir na direção inversa.

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IGBT

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Referências Bibliográficas

• TOCCI, Ronald; WIDMER, N. S. "Sistemas Digitais. Princípios e aplicações". 11ª Edição. Editora Prentice-Hall, 2011.

• PEDRONI Volnei A. "Eletrônica Digital Moderna e VHDL". 1ª Edição. Editora Campus, 2010.

• MORAES, Airton Almeida de. NOVAES, Regina Célia Roland. Análise de Circuitos Elétricos. 2. Ed. SENAI-SP, 2005.

• SENAI – SP. Eletrônica Geral – Mecatrônica. São Paulo, 2003.

• SENAI “Prof. Dr. Euryclides de Jesus Zerbini – São Paulo – Eletrônica Analógica – Atividades de Laboratório, 2002.

• RIBEIRO, Francisco Rubes M.; CUNHA, José Paulo Vilela Soares. Apostila de Laboratório de Eletrônica Industrial I. 1ª ed. Rio de Janeiro. 23 de Dezembro de 1997.