Conceitos fundamentais de eletrnica

Prof. MSc. Geydison Gonzaga Demetino

Contedo programtico

Circuitos a diodo;

Retificadores, multiplicadores, limitadores, grampeadores e diodo zenner.

Circuitos a transistor;

Polarizao de transistores, transistores como chave e fonte de corrente.

Circuitos a amplificadores operacionais;

Amplificador diferencial, inversor, no-inversor, somador e integrador.

Contedo programtico

Eletrnica digital;

lgebra booleana, portas lgicas, teoremas de de-morgan;

Circuitos combinacionais;

Mapas de Karnaugh.

Tabela peridica

+ +

Prtons (carga +)

+ +

Prtons (carga +)

Nutrons (sem carga)

+ + -

-

Prtons (carga +)

Nutrons (sem carga)

Eltrons (carga -)

+ + -

-

Os eltrons orbitam ao redor do ncleo (nutrons/prtons agrupados).

Prtons (carga +)

Nutrons (sem carga)

Eltrons (carga -)

+ +

+

- -

-

= Nutron

= Prton

= Eltron

Cada eltron permanece em sua prpria rbita.

TOMO DE HLIO

+ +

+

-

-

-

= Nutron

= Prton

= Eltron

Cada eltron permanece em sua prpria rbita.

TOMO DE HLIO

+ +

+

- -

-

= Nutron

= Prton

= Eltron

Cada eltron permanece em sua prpria rbita.

TOMO DE HLIO

+ +

+

-

- -

= Nutron

= Prton

= Eltron

Cada eltron permanece em sua prpria rbita.

TOMO DE HLIO

+ +

+

-

-

-

= Nutron

= Prton

= Eltron

Cada eltron permanece em sua prpria rbita.

TOMO DE HLIO

+ +

+

-

-

-

= Nutron

= Prton

= Eltron

Cada eltron permanece em sua prpria rbita.

TOMO DE HLIO

+ +

+

-

-

-

= Nutron

= Prton

= Eltron

Cada eltron permanece em sua prpria rbita.

TOMO DE HLIO

+ +

+

-

-

-

= Nutron

= Prton

= Eltron

Cada eltron permanece em sua prpria rbita.

TOMO DE HLIO

Modelo de um tomo

tomos

Carga eltrica

uma propriedade da matria;

Permite as interaes eletromagnticas;

Todos os objetos a nossa volta possuem carga eltrica;

Equilbrio de cargas.

Carga eltrica

A carga eltrica uma propriedade que prtons e eltrons possuem;

Sua unidade o Coulomb (C);

A carga eltrica representada pela letra Q.

F

E

A1

A2

Q

E

Carga eltrica

Eletrosttica;

Potencial eltrico

Em cada ponto do campo eltrico existe um potencial para realizao de trabalho;

Seu smbolo V e sua unidade de medida o Volt (V).

Potencial eltrico

A medida que se distancia da carga geradora, menor ser o potencial eltrico.

Tenso eltrica

a diferena de potencial entre dois pontos;

a presso eltrica que causa o movimento de cargas eltricas;

Sua unidade o Volt (V).

Corrente eltrica

o fluxo relativamente ordenado de partculas portadoras de caga eltrica, quase sempre eltrons;

o deslocamento de cargas no interior de um meio condutor provocado por uma diferena de potencial eltrico entre suas extremidades.

Modelo simplificado de eltrons num condutor T> 0k

E Se aplicado um campo eltrico E, um movimento de deriva se sobrepem ao movimento browniano que depende de T.

Fazendo o zoom de uma poro do condutor...

E ... aplicando o mesmo campo E

E

E

E

E

E

E

E

E

Cessando o campo, os eltrons no condutor voltam a ser animados somente pela energia trmica.

Corrente eltrica

A intensidade I da corrente eltrica definida como a razo entre o mdulo da quantidade de carga Q, que atravessa a seco transversal do condutor, em um intervalo de tempo t. A unidade padro de intensidade de corrente no SI ampre (A).

Circuitos eltricos

Simbologia

Fonte de tenso contnua

Fonte de tenso alternada

Resistor

Circuitos eltricos

N o ponto do circuito onde dois ou mais elementos tem uma conexo.

Exemplo

Determine a corrente i no circuito abaixo.

Circuitos eltricos

Lei de kirchhoff para as correntes (LKC).

A soma algbrica de todas as correntes que saem de um n zero.

Circuitos eltricos

Lei de kirchhoff para as tenses (LKT).

A soma algbrica de todas as tenses em qualquer caminho fechado zero.

Associao de resistores

Resistores em srie.

Associao de resistores

Resistores em paralelo.

Associao de resistores

Determine a resistncia equivalente a partir dos terminais a e b.

Circuitos eltricos

Calcule V1.

Circuitos eltricos

Circuitos eltricos

Calcule i, i1 e V.

Circuitos eltricos

Circuitos eltricos

Determine i.

Circuitos eltricos

Determine V0.

Circuitos eltricos

Determine V.

Circuitos eltricos

Determine Vx.

Circuitos eltricos

Determine V.

E EF

1s2

2s2

2p6

3S1

Principio de excluso

de Pauli + Regra de Hund

Molculas & Slidos =

Associao de tomos

CO2

H2O O3

CH4

CFC

E

1s2

2s2

2p6

3S1

E

1s2

2s2

2p6

3S1

E

1s2

2s2

2p6

3S1

E

1s2

2s2

2p6

3S1

E

1s2

2s2

2p6

3S1

E

1s2

2s2

2p6

3S1

E

1s2

2s2

2p6

3S1

E

1s2

2s2

2p6

3S1

E

1s2

2s2

2p6

3S1

10E23 tomos 1 tomo 2 tomos 3 tomos

E linhas bandas

Nveis de energia

Para cada tomo existe nveis de energia e entre cada nvel esto os gaps de energia

Quanto mais longe do ncleo est o eltron mais energia ele possui.

Nveis de energia

Ge

Si

Energia externa

Energia externa

Nveis de energia

Condutores - possuem muitos portadores intrnsecos a temperatura ambiente, gap energia muito pequeno (sobreposio das bandas).

Isolante possuem grande gaps de energia assim possuem poucos portadores intrnsecos.

Semicondutores possuem gaps de energia intermedirios, com alguns portadores intrnsecos.

Materiais

Condutor qualquer material que sustenta um fluxo de uso de carga, quando uma fonte de tenso amplitude limitada aplicada atravs de seus terminais.

Isolante qualquer material que oferece um nvel muito baixo de condutividade sob presso de uma fonte de tenso aplicada.

Semicondutor o material que possui um nvel de condutividade entre os extremos de um isolante e um condutor.

Isolante

Semicondutor

Condutor

Materiais

Resistividade nos tipos de materiais

Amostra

desconhecida

Materiais semicondutores

Materiais mais utilizados, Germnio e Silcio

Possibilidade de fabricao com grande grau de pureza.

A caracterstica desses materiais podem ser mudadas atravs de dopagem.

So sensveis ao calor e a luz.

Materiais

Germnio e silcio

Materiais

Ligao do silcio

Caractersticas importantes

Portadores intrnsecos so eltrons livres gerados somente devido a fatores naturais como temperatura e luz.

Aumento da temperatura em semicondutores provoca diminuio da resistncia e aumento de portadores intrnsecos.

Materiais extrnsecos tipo P e N

As caractersticas dos materiais semicondutores podem ser mudadas significativamente adicionando impurezas.

O material que sofre a adio de impurezas chamado de material extrnseco, podendo ser do tipo P ou do Tipo N.

Tipo N

Impurezas, antimnio, arsnico e fsforo.

Tipo P

Boro, glio e ndio.

Efeito das impurezas

Tipo P e N e portadores

Exerccios

A) O que so materiais intrnsecos?

Exerccios

B) Descreva a diferena entre materiais do tipo P e do tipo N.

Exerccios

C) O que banda de valncia?

Exerccios

D) O que banda de conduo?

Exerccios

E) O que so portadores majoritrios e portadores minoritrios? Explique.

Referencias

HALLIDAY. M. E. Fundamentos de fsica 3. Piracicaba: 2005.