eletronica ii (1)

7/23/2019 Eletronica II (1)

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APRESENTAO

Acreditamos que, como ns, voc lute por um Brasil melhor na perspectiva do desenvolvimento da

Educao Profissional.

Voc encontrar um material inovador que orientar o seu trabalho na realizao das atividades

propostas. Alm disso, percebera por meio de recursos diversos como fascinante o mundo da Educao

Profissional. Gradativamente, dominar competncias e habilidades para que seja um profissional de

sucesso.

Participe de direito e de fato deste Curso de Educao a Distncia, que prioriza as habilidades

necessrias para execuo de seu plano de estudo:

Voc precisa ler todo o material de Ensino;

Voc deve realizar toda as atividades propostas;

Voc precisa organizar-se para estudar

Abra, leia, aproveite e acredite que as chaves esto sendo entregues, logo as portas se abriro.

Esta disposto a aceitar o convite?

Contamos com a sua participao para tornar este objetivo em realidade.

Equipe Polivalente

COLGIO INTEGR DO POLIV LENTE

Qualidade na rte de Ensinar


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SUMRIOpgina

Introduo ............................................................................................................................................ 3

UNIDADE I - SEMICONDUTORA Estrutura da Matria ........................................................................................................................... 4Condutores............................................................................................................................................ 5Isolantes............................................................................................................................................... 6Semicondutores..................................................................................................................................... 7Semicondutor Tipo N.............................................................................................................................. 10Semicondutor Tipo P.............................................................................................................................. 11Juno PN............................................................................................................................................. 11Polarizao do Diodo............................................................................................................................... 13Curva Caracterstica do Diodo.................................................................................................................. 15Fixao da Aprendizagem....................................................................................................................... 17UNIDADE II CIRCUITOS COM DIODOSDiodo em Corrente Alternada.................................................................................................................. 20Circuitos com Diodos.............................................................................................................................. 21Fonte de Tenso.................................................................................................................................... 22Retificador de Meia Onda........................................................................................................................ 23Retificador de Onda Completa.................................................................................................................. 25Retificador em Ponte.............................................................................................................................. 26Filtro para a Fonte de Tenso................................................................................................................... 27Clculo do Capacitor de Filtro................................................................................................................... 28Fixao da Aprendizagem........................................................................................................................ 30UNIDADE III DIODOS ESPECIAISLed....................................................................................................................................................... 33Display de 7 Segmentos.......................................................................................................................... 34Fotodiodo.............................................................................................................................................. 35Optoacoplador........................................................................................................................................ 36Diodo de Comutao Rpida..................................................................................................................... 36Diodo Schottky....................................................................................................................................... 37Diodo Zener........................................................................................................................................... 38Regulador CI 78XX/79XX......................................................................................................................... 43Fixao da Aprendizagem........................................................................................................................ 47UNIDADE IV TRANSISTOR BIPOLAR DE JUNOIntroduo ........................................................................................................................................... 50Polarizao........................................................................................................................................... 53Amplificador Emissor Comum................................................................................................................... 54Amplificador Base Comum....................................................................................................................... 55Amplificador Coletor Comum................................................................................................................... 56Parmetros alfa e beta............................................................................................................................ 57Multivibrador Astvel.............................................................................................................................. 58Fixao da Aprendizagem........................................................................................................................ 60UNIDADE V TRANSISTOR DE EFEITO DE CAMPOJFET..................................................................................................................................................... 63Curva de Transcondutncia..................................................................................................................... 61Amplificadores........................................................................................................................................ 65

Fixao da Aprendizagem........................................................................................................................ 66UNIDADE VI TIRISTORESSCR...................................................................................................................................................... 70Curva Caracterstica do SCR..................................................................................................................... 71DIAC..................................................................................................................................................... 72TRIAC................................................................................................................................................... 73Curva Caracterstica do TRIAC.................................................................................................................. 73Circuitos e Aplicaes.............................................................................................................................. 74Transistor Unijuno Programvel (PUT).................................................................................................... 75Oscilador de Relaxao............................................................................................................................ 76MOSFET................................................................................................................................................ 78IGBT..................................................................................................................................................... 81Fixao da Aprendizagem........................................................................................................................ 84REFERENCIAS BIBLIOGRFICAS.............................................................................................. 87ANEXO I Curva do Transistor Bipolar.................................................................................................... 88

ANEXO II Fazendo Placas de Circuito Impresso...................................................................................... 89ANEXO III Testando Semicondutores................................................................................................... 90


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INTRODUO

Voc esta iniciando o estudo do Mdulo ELETRNICA.Voc ter contato com teorias importantes

que vo proporcionar um desempenho eficiente durante o seu Curso.

O mdulo esta dividido em seis unidades e no final de cada mdulo encontra-se uma lista de

exerccios:

UNIDADE I : Introduo Estrutura Atmica da Matria, Condutores e Isolantes.

UNIDADE II :Circuitos com Diodos.

UNIDADE III:Diodos Especiais.

UNIDADE IV:Transistor Bipolar.

UNIDADE V :Transistor de Efeito de Campo - FET.

UNIDADE VI:Tiristores.

Nossa linha de trabalho abre um caminho atraente e seguro pela seqncia das atividades leitura,

interpretao, reflexo, e pela variedade de propostas que mostram maneiras de pensar e agir, e que recriam

situaes de aprendizagem.

As aprendizagens tericas so acompanhadas de sua contrapartida prtica, pois se aprende melhor

fazendo. Tais praticas so momentos de aplicao privilegiados, oportunidades por excelncia, de demonstrar o

saber adquirido.

Nessa perspectiva, dois objetivos principais sero perseguidos neste material. De um lado, torn-lo

habilitado a aproveitar os frutos da aprendizagem, desses saberes que lhe so oferecidos de muitas maneiras,

em seu estudo, ou at pela mdia jornais, revistas, rdio, televiso e outros - pois sabendo como foram

construdos poder melhor julgar o seu valor. Por outro lado, capacitando-se para construir novos saberes. Da

a necessidade do seu estgio para aliar a teoria prtica.

A soma de esforos para que estes mdulos respondessem as suas necessidades, s foi possvel mediante a

ao conjunta da Equipe Polivalente.

Nossa inteno conduzir um dialogo para o ensino aprendizagem com vistas a conscientizao, participao

para ao do aluno sobre a realidade em que vive.

A Coordenao e Tutores/Professores ir acompanh-lo em todo o seu percurso de estudo, onde as

suas dvidas sero sanadas, bastando para isso acessar o nosso site:

www.colegiopolivalente.com.br

Equipe Polivalente


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UNIDADE I - SEMICONDUTORES

ESTRUTURA ATMICA DA MATRIA

TOMOS

A Matria formada por tomos que so constitudos por partculas tais como neutrons, prtonslocalizados no Ncleoe eltrons, localizados na Eletrosfera.

Para descrever a estrutura de um tomo pode-se recorrer a um modelo simplificado, conhecido comotomo de Bohr:Ncleo formado por prtons e neutrons e eltrons circulando nas diversas rbitas ao redor doncleo. (Fora de atrao eltrica = fora centrpeta devido velocidade dos eltrons).

Para o estudo da eletrnica, ressalta-se que as propriedades eltricas e eletrnicas esto relacionadascom eltrons.

Estes esto distribudos em camadas e sub-camadas. Cada camada corresponde a rbitas e energiasdiferentes. Quanto mais afastados do ncleo mais energia tem o eltron.

Existe um nmero mximo de eltrons para cada camada, conforme se pode notar na tabela abaixo:

A ltima camada de um tomo (mais externa) denominada camada de valncia.Esta camada a mais importante do tomo, responsvel pela maioria dos fenmenos eltricos,

eletrnicos e qumicos, tais como as reaes qumicas, condutividade de um material, potencial eletro-qumico,etc.

Ligaes atmicasO que mantm os tomos unidos?

Ligaes metlicas A estrutura atmica mantida graas aos eltrons livres. Ligaes inicasatravs da atrao entre ons, como exemplo o sal (Na+ Cl-). Ligaes covalenteseltrons dessas ligaes pertencem ao mesmo tempo camada de valncia de um

e outro tomo da ligao, mantendo-os unidos. Exemplo: (molcula de H2O, cristais de Si). Ligaes moleculares atravs das foras de Van der Waals.

NVEIS DE ENERGIA

comum representar o modelo do tomo atravs de diagrama de nveis ou bandas de energia.Cada rbita do eltron corresponde a nveis de energiado eltron dentro do tomo.Dizemos que em um material, as rbitas dos eltrons de uma determinada camada de cada tomo que

compe o material constitui o que chamamos de banda de energiadaqueles eltrons.

tomo A menor frao de um elemento capaz de entrar em combinao, suposta outrora indivisvel; constitudoessencialmente de um ncleo.valncia capacidade de combinao que um tomo de substancia simples ou grupamento funcional tem em relao o nmero detomos de hidrognio

Camadas

1 2 3 4 5 6 7

N Mxde

2 8 18 32 32 18 8


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A figura abaixo mostra um tomo relacionando as rbitas com um diagrama de nvel de energia.

Figura 3 rbita eletrnica e diagrama de bandas de energia

Mudana entre nveis de energia

Um eltron pode mudar de uma banda de menor energia para uma de maior energia se receberenergia externa, que pode ser na forma de luz, calor, radiao, etc.

Quando um eltron vai de uma banda de energia maior para uma banda de energia menor, ele emiteenergia na forma de calor, luz, etc.

Eltron Muda para nvel de energia maior

Eltron volta para nvel de energia menor

Fton emitido pelotomo (energia luminosa)

Figura 4 Mudanas dos eltrons entre nveis de energia

CONDUTORES

temperatura de 0K os eltrons de qualquer material esto contidos na banda de valncia, ou seja,esto fortemente presos ao tomo.

temperatura maior que zero absoluto, os eltrons so excitados, ganham energia e vo para a

banda de conduo.Eltrons da banda de conduo movem-se livremente pela estrutura do material, ou seja, tornam-seeltrons livres.


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Se uma diferena de potencial eltrico for aplicada entre dois pontos deste material haver circulaode corrente eltrica, o que corresponde a movimento de eltrons em direo ao ponto de potencial maispositivo.

Os materiais que possuem muitos eltrons livres, ou seja, que a banda de conduo se sobrepe

banda de valncia so chamados de condutores eltricos.Os metais so os maiores representantes destes materiais.

Figura 5 Condutor: representao plana de um condutor de cobre e o diagrama de bandas de energia

ISOLANTES

Nosisolantes a concentrao de eltrons livres nos materiais muito baixa, implicando em correntesdesprezveis quando o material submetido a diferenas de potencial.

A banda de conduo nos materiais isolantes est a um nvel de energia muito maior que a banda devalncia.

Isto significa que os eltrons da banda de valncia necessitam de uma energia muito alta para atingir abanda de conduo e tornarem-se livres.

Portanto, nos isolantes no h a possibilidade de conduo de corrente devido falta de eltronslivressuficientes.

A figura abaixo mostra o diagrama de banda de energia para um material isolante, onde a banda deconduo est bastante afastada da banda de valncia, indicada atravs da diferena de energia de 10 eV.

Figura 6 Diagrama de bandas de energia para um material isolante

isolante interceptao da corrente eltrica; corpo que interrompe ou dificulta a comunicao da eletricidade.


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CONDUTIVIDADE CONDUTORES E ISOLANTES

A tabela abaixo mostra a condutividade de alguns materiais condutores e isolantes.

Condutores

Metal Capacidade (.m)Prata 1,6 x 10-8Cobre 1,72 x 10-8Ouro 2,4 x 10-8Alumnio 2,8 x 10-8Nquel 8,5 x 10-8Ferro 10 x 10-8Grafite 1400 x 10-8

IsolantesMaterial Condutividade (.m)

Quartzo 1019Polietileno 1017PVC (Eltrico) 1015Borracha 8 x 109Papel 109a 1015H2O (destil) 106H2O 128

SEMICONDUTORES

Como conceitopodemos dizer que, os semicondutores so materiais que possuem caractersticas decondutividade intermedirias entre isolantes e condutores.

Os principais semicondutores utilizados na eletrnica so o silcio (Si)e o germnio (Ge).So tambm utilizados o Sulfeto de Cdmio (CdS), o Arsenieto de glio (GaAs) e o Fosfeto de ndio

(InP) entre outros.Os tomos de silcio e de germnio possuem cada um 4 eltrons na ltima camada (camada devalncia) e por isso so denominados tetravalentes.

A figura 7 mostra os tomos de silcio e de germnio respectivamente, onde pode ser observado acamada de valncia com 4 eltrons.

Figura 7 tomos de silcio e de germnio

Na natureza, todo elemento eletricamente neutro, ou seja, o nmero de prtons igual ao nmerode eltrons.

A quantidade de prtons que existe no tomo, dado pelo seu nmero atmico (Z), devido aoexposto acima, a quantidade de Z tambm pode indicar o nmero de eltrons, se contarmos na distribuioeletrnica dos tomos de silcio e de Germnio, iremos encontrar o quadro abaixo:

Silcio Germnio

Nmero atmico = 14 Nmero atmico = 324 eltrons na ultimacamada

4 eltrons na ultimacamada

Nos cristais de silcio e de germnio, os tomos esto ligados entre si atravs de ligaes covalentes.


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Si Si Si Si

Si Si Si Si

Si Si Si Si

Eltron livre

Lacuna

Portanto, cada tomo da estrutura cristalina compartilha com seus 4 vizinhos, um eltron, ficandoassim com um total de 8 eltrons na ltima camada.

Figura 8 Representao plana de um cristal de silcio mostrando as ligaes covalentes

EFEITO DA TEMPERATURA

temperatura absoluta (-273 C) teoricamente os eltrons no podem mover-se dentro do cristal,sendo que todos os eltrons de valncia esto fortemente presos aos tomos de silcio, pois fazem parte dasligaes covalentes entre os tomos.

Nesta temperatura, a banda de conduo est vazia, o que equivale dizer que no existem eltronslivres e portanto o silcio no pode conduzir corrente.

temperatura ambiente (ou acima do zero absoluto) as coisas mudam.A energia trmica recebida do meio ambiente quebra algumas ligaes covalentes e os eltrons

ganham energia para deslocarem-se para a banda de conduo.Na banda de conduo os eltrons esto fracamente presos aos tomos e podem deslocar-se

facilmente pelo material, de um tomo a outro.

LACUNAS

Quando um eltron deixaa banda de valncia e vai para a banda de conduo, cria-se uma falta de

eltron na banda de valncia.Este vazio criado pela falta do eltron denominado lacuna ou buraco.A existncia de eltrons e lacunas nestes materiais uma das razes da possibilidade de construo

dos componentes semicondutores.A figura abaixo mostra um cristal de silcio onde um eltron ganha energia trmica e deixa a ligao

covalente, o que resulta na gerao de um eltron livre e uma lacuna no lugar antes ocupado pelo eltron.O diagrama de energia a seguir mostra o mesmo fenmeno representado em termos de bandas de

energia.

Figura 9 Gerao de eltrons livres e lacunas em um semicondutor e o diagrama de bandas de energiacorrespondente

EnergiaBanda de conduo

Banda de valncia

E ~ 1 e V


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CORRENTE DE LACUNAS

As lacunas nos semicondutores tambm produzem corrente eltrica, atravs do seu deslocamentodentro da banda de valncia.

Observe a figura abaixo e veja como as lacunas movimentam-se: apenas com uma pequena variaode energia o eltron de valncia em B movimenta-se para a lacuna em A; ento a lacuna inicial desaparece euma nova lacuna aparece em B; o eltron em C , da mesma forma, ocupa a lacuna em B e com sua sada,deixa uma lacuna em C.

Dizemos ento que a lacuna em A se movimentou para B e logo depois para C.Portanto os eltrons continuam a se movimentar de acordo com o indicado pelas setas e as lacunas no

sentido oposto.

Figura 10 Movimento de eltrons e lacunas em um semicondutor.

A aplicao de uma tenso externa a um cristal de silcio fora os eltrons da banda de conduo e dabanda de valncia a deslocarem-se para a direita e as lacunas (da banda de valncia) a deslocarem-se para aesquerda, conforme mostrado abaixo.

Figura 11 Aplicao de uma tenso eltrica a um cristal semicondutor

PARES ELTRONS-LACUNAS

Em um semicondutor puro a existncia de um eltron na banda de conduo garante a existncia deuma lacuna na banda de valncia de algum tomo do material.

Portanto, a energia trmica produz no material o que chamamos de pares eltrons-lacunas.

Recombinao

Constantemente eltrons da banda de conduo de um material esto preenchendo as lacunas dabanda de valncia. O desaparecimento de um eltron livre e de uma lacuna chamado de recombinao.

SEMICONDUTORES INTRNSECOS

Um cristal de silcio (ou de germnio) puro, ou seja, composto somente de tomos de silcio (ou

somente de germnio) conhecido como semicondutor intrnseco.

intrnseco essencial; prprio; ntimo; inerente.

Si Si Si Si

Si Si Si Si

Si Si Si Si

A

B

C E

D

Lacunas

Eltrons da banda de conduo e da banda de valncia


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Para a maioria das aplicaes, os semicondutores intrnsecos no possuem eltrons livres suficientespara produzir uma corrente eltrica utilizvel.

Para a utilizao prtica destes cristais como semicondutores, utiliza-se um processo industrial queconsiste em acrescentar certas impurezas ao material semicondutor de forma a aumentar o nmero de eltrons

livres ou de lacunas.So denominadas impurezastomos de outros materiais acrescentados estrutura do silcio.Este processo chamado de dopagem.

SEMICONDUTORES EXTRNSECO

Quando um cristal foi dopado, ele passa a ser denominado de semicondutor extrnseco. O tomo desilcio esta ligao a outro material

SEMICONDUTOR TIPO-N

Para se conseguir mais eltrons na banda de valncia de um semicondutor, por exemplo, de silcioacrescentamos, pelo processo de dopagem, tomos pentavalentes (com 5 eltrons na camada de valncia) naestrutura do cristal de silcio puro.

Cada um dos eltrons do tomo de silcio forma uma ligao covalente com cada um dos eltrons dotomo de impureza pentavalentede modo que um eltron deste fica sem ligao.

Como a rbita de valncia no pode conter mais de oito eltrons, o eltron que sobra fica livre, ou seja,vai para a banda de conduo.

Assim, a dopagem produz um grande nmero de eltrons na banda de conduo (livres) somados aoseltrons produzidos pela gerao trmica, que gera tambm algumas lacunas na banda de valncia do material.

Como os eltrons gerados so em nmero bem maiores, eles so denominados de portadoresmajoritrios e as lacunas de portadores minoritrios. O silcio dopado dessa forma conhecido comosemicondutor do tipo-N, onde N significa negativo, caracterizando maior nmero de portadores de cargasnegativas (eltron).

Figura 12 Semicondutor tipo N - Cristal de silcio dopado com impurezas pentavalentes

Os tomos pentavalentes utilizados para dopar o cristal de silcio so chamados freqentemente deimpurezas doadoras, pois so tomos diferentes acrescidos ao cristal e que doam eltrons para a banda deconduo.

Exemplo de impurezas doadoras:

As Arsnio

Sb Antimnio

P Fsforo

Todos com 5eltrons nacamada devalncia

extrnseco exterior; que no pertence essncia de uma coisa.

Si Si Si Si

Si P Si Si

Si Si Si PEltrons livres

Impureza doadora: tomo de fsforo com 5eltrons na camada de valncia.P


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SEMICONDUTOR TIPO-P

A obteno de semicondutores com lacunas adicionais conseguido adicionando-se impurezastrivalentes ao cristal de silcio.

Como cada tomo trivalentetem somente 3 eltrons na rbita de valncia, com a ligao covalentecom os 4 tomos vizinhos de silcio, obtm-se apenas 7 eltrons na rbita de valncia.Em outras palavras, aparece uma lacuna em cada tomo de impureza trivalente.Controlando a dopagem (quantidade de impurezas adicionada ao silcio) pode-se controlar o nmero de

lacunas no cristal dopado.

Figura 13 Semicondutor tipo P - Cristal de silcio dopado com impurezas trivalentes

Um semicondutor dopado com impureza trivalente conhecido como semicondutor tipo-P.A letra P vem de positivo, em referncia s lacunas que esto em nmero muito maior que os eltrons

da banda de conduo. Lembramos que os eltrons da banda de conduo so aqueles gerados por energiatrmica.

Portanto, as lacunas so os portadores majoritrios em um semicondutor tipo-P, enquanto oseltrons de conduo so os portadores minoritrios. Os tomos trivalentes tambm so conhecidos comotomos de impurezas aceitadoras, pois cada lacuna que eles fornecem ao cristal de silcio pode aceitar um

eltron durante a recombinao.Exemplos de impurezas aceitadoras:

Al Alumnio

B Boro

Ga Glio

Todos com 3eltrons nacamada devalncia

JUNO PN

possvel produzir um cristal de silcio com metade tipo-P e metade tipo-N.Neste caso ajuno onde as regies tipo-P e tipo-N encontram-se.Um cristal PN como este obtido comumente conhecido como DIODO (DoIs eleODO). o primeiro

componente eletrnico estudado em Eletrnica.

JUNO PN NO INSTANTE DE SUA FORMAO

A representao abaixo de um Juno PN, onde no lado P temos varias lacunas (portadoresmajoritrios) representadas por + e o lado N possui vrios eltrons livres (portadores majoritrios)representados por .

majoritrios relativo a maioria.minoritrios relativo a minoria.

Si Si Si

Si Si Si

Si Si Si Al

Al

Al

Lacunas

Impureza aceitadoras: tomo de alumnio com 3eltrons na camada de valncia.Al


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Figura 14 Juno PN, mostrando lacunas no lado P e eltrons livres no lado N.

JUNO PN LOGO APS A SUA FORMAO

Logo aps a formao da juno, eltrons prximos juno difundem-se da regio N para a regio P.Neste caso, os tomos da regio N, prximos juno, com a sada dos eltrons ficam carregados

positivamente, ou seja, tornam-se ons positivos. medida que um destes eltrons penetra na regio P, como portador minoritrio, tem um curto

tempo de vida e logo preencher uma lacuna.

Quando isso ocorre, a lacuna desaparece e o tomo associado ela torna-se carregado negativamente,ou seja, torna-se um on negativo.

Os ons criados esto fixos na estrutura do cristal por causa das ligao covalentes e portanto nopodem deslocar-se livremente como eltrons e lacunas.

medida que os ons aumentam, a regio prxima juno fica completamente sem eltrons elacunas, ou seja, fica deplecionada. Esta regio recebe o nome de regio de depleo.

Figura 14 Juno PN aps o equilbrio de cargas, mostrando a regio de depleo.

BARREIRA DE POTENCIAL

medida que os eltrons da regio N atravessam para a regio P, a camada de depleo aumenta ecomea a agir como uma barreira impedindo a continuao da difuso de eltrons.

Este processo se d devido barreira negativa de ons formada na regio P, que repele os eltrons devolta para a direita (regio N, figura 14).

Neste caso cessa o movimento de eltrons e estabelecido um equilbrio.Como temos cargas negativas (ons) de um lado e positivas (ons) de outro estabelecida uma

diferena de potencial atravs da camada de depleo que chamada de barreira de potencial.

Figura 15 Barreira de potencial na juno PN.

Polarizaruma juno PN significa aplicar uma tenso contnua atravs de suas extremidades.

depleo Reduo de qualquer material armazenada no corpo; esvaziamento.

Lacunas P N Eltrons

P N

Regio de depleo

ons positivos (tomosque perderam eltrons)ons negativos (tomosque ganharam eltrons)Eltrons livres

Lacunas

P - + N

V

25C, esta barreira depotencial V deaproximadamente igual a0,7 Volts para o silcio e de0,3 Volts para o germnio


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POLARIZAO DIRETA

A polarizaodiretaacontece quando o terminal positivo da fonte est ligado ao lado do material tipo-

P, e o terminal negativo ao lado do material tipo-N.

Figura 16 Polarizao Direta da Juno PN.

A polarizao direta produz uma alta corrente direta no circuito, em outras palavras, o diodo estpreparado para conduzir, como mostrado acima.

Isto ocorre porque o terminal negativo da fonte repele os eltrons livres da regio N em direo juno, atravessando-a (se tiverem energia suficiente) at encontrar as lacunas, onde haver a recombinao.

medida que encontra as lacunas, tornam-se eltrons de valncia e ento percorrem o cristal (regioP) at atingir a extremidade esquerda, deixando o cristal, e sendo conduzidos, atravs do fio, ao terminalpositivo da fonte.

POLARIZAO REVERSA

Na polarizao reversa de uma juno PN, o terminal positivo da fonte ligado ao lado N e o terminalnegativo ao lado P.

Figura 17 Juno PN polarizada reversamente, mostrando o aumento da regio de depleo.

A polarizao reversa fora os eltrons livres na regio N a afastarem-se da juno em direo aoterminal positivo da fonte e as lacunas da regio P a deslocarem-se da juno para o terminal negativo dafonte.

Desta forma, os eltrons que saem deixam mais ons positivos prximos juno, e as lacunas ao seafastarem, deixam mais ons negativos.

Portanto, a camada de depleo fica mais larga, aumentando at que sua tenso se iguale tensoda fonte.

Quando isto acontece, eltrons livres e lacunas param seu movimento e no possvel a conduode corrente eltrica, de valor considervel para uso prtico, pela juno PN.

CORRENTES DE PORTADORES MINORITRIOS

Quando a juno polarizada reversamente, mencionamos acima que no h uma corrente eltricaconsidervel para uso prticoporque na verdade h uma corrente muito pequena que circula pelo circuito.

Esta corrente criada pela energia trmica que cria continuamente pares eltrons-lacunas emambos os lados da juno, que so os portadores minoritrios, conforme j visto.

P N

P N

Regio de depleo


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denominada de corrente reversa (Ir) ou de saturaoe depende exclusivamente da temperatura,ou seja, se for aumentada a tenso reversa da fonte no haver aumento considervel do nmero deportadores minoritrios.

A corrente reversa Ir da ordem de nanoampres 25C. A corrente reversa Ir dobra a cada aumento de 10 C de temperatura. Um diodo de silcio tem um valor de Ir muito menor que um diodo de germnio

TENSO DE RUPTURA

Se a tenso reversaaplicada juno PN (que j podemos chamar de diodo) for aumentada, atingirum ponto de ruptura, chamado tenso de ruptura (Vr) do diodo.

Neste momento o diodo conduzir intensamente e ser danificado pela excessiva potnciadissipada.

De onde provm os portadores de carga para a conduo do diodo polarizadoreversamente?Os eltrons livres produzidos termicamente dentro da camada de depleo so empurradospara a direita (vide figura 17, acima) devido polarizao reversa.

Quanto maior a tenso de polarizao, maior a energia de cada eltron.

Um destes eltrons pode colidir com um eltron de valncia, e dependendo da energia, pode arranca-lodo tomo (este recebe energia e vai para a banda de conduo), tornando-se livre.

O processo continua e agora so dois eltrons que podem ser acelerados (pela tenso da fonte) epodem desalojar outros dois eltrons de valncia.

E o mecanismo se repete, at ocorrer uma avalanche total, ou seja so gerados grande quantidade deeltrons livres acelerados em direo ao terminal positivo da fonte.

Desta forma chega-se ruptura do diodo devido corrente excessiva.Para diodos de pequena potncia, a tenso reversa geralmente maior que 50 Volts.

O DIODO EM CORRENTE CONTINUA

Para a obteno do componente conhecido comercialmente por diodo necessrio que seja colocadauma capa isolante (encapsulamento) e os respectivos terminais juno PN.

Na prtica este componente conduz corrente quando polarizado diretamente e no conduz, caso

contrrio.A figura abaixo mostra a simbologia do diodo com a designao usual dos terminais.

Figura 18 Simbologia do diodo e indicao de seus terminais.

Os diodos so classificadossegundo sua utilizao e construo, de modo que as propriedades e aestrutura da juno possam ser exploradas diferentemente a fim de permitir que sejam obtidos diversos tiposde diodos.

Os diodos retificadores so divididos em duas categorias:(a) baixa potncia(b) alta potncia.

A diferena entre os dois encontra-se nos requisitos de resfriamento e isto determina o tipo deencapsulamento usado.

A capacidade de transporte de carga pode ser aumentada pelo aumento da rea da juno ou pelamontagem do diodo num dissipadorde calor.

Os diodos de baixa potncia so mais comuns e normalmente so utilizados nos circuito simples; umdos tipos de diodo de potncia do tipo "avalanche" , que usa uma juno produzida por difuso.

Quando submetido a grandes tenses reversas a juno inteira se rompe ao mesmo tempo, de modoque a corrente reversa seja conduzida de maneira uniforme sobre a rea da juno, evitando a formao depontos quentes.

reversamente que volta ou deve voltar ao primitivo estado; revirado; diz-se das reaes qumicas que tm limite alm do qualno podem ir, porque se realiza ao mesmo tempo a reao em sentido contrrio que regenera os corpos primitivos.dissipador esbanjador; dispersar; esbanjar; desperdiar; desvanecer.

Anodo Catodo


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A figura abaixo mostra diversos tipos de diodos, dentre eles cita-se o primeiro, um diodo de altapotncia, o segundo, um diodo de silcio e o quinto um diodo de germnio.

Figura 19 Diversos tipos de diodos semicondutores.

CURVA CARACTERSTICA DO DIODO

Uma forma de entender as caractersticas de um diodo atravs da descrio da relao entre tenso ecorrente atravs do componente.

Quando se representa as caractersticas de um componente atravs de um grfico entre tenso ecorrente eltrica, obtm-se sua curva caracterstica.

Assim para a obteno desta curva, montas-se o circuito abaixo, onde variando a tenso sobre o diodoe medindo a corrente que circula sobre ele, pode-se obter a curva da regio direta, pois o diodo encontra-sepolarizado diretamente.

Figura 20 Diodo polarizado diretamente e curva caracterstica do diodo (regio direta e reversa).

Observando a curva, nota-se que para uma tenso aplicada ao diodo menor que Va corrente no diodo praticamente zero.

Assim o diodo inicia a conduo a partir de V, que para o diodo de silcio tem valor deaproximadamente 0,7 Volts.

Esta regio da curva conhecida comojoelhoe a tenso no diodo (V) denominada tenso de joelho oubarreira de potencial do diodo.

A partir do aumento da tenso aplicada ao diodo acima de 0,7 Volts, a corrente diretaaumenta rapidamente.

Pelas prprias caractersticas do componente, existe um valor que no pode ser ultrapassado sob penaque danificar o diodo.

Esse valor denominado corrente de conduo direta mxima do diodo e especificada pelofabricante.

Vd

R

V Id

Id(ma

Vd vol

Vr

Re io direta

I(na)

Re io reversa


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Nesta corrente o diodo tem mxima dissipao de potncia, o que aumenta sua temperatura.O aumento de tenso sobre o diodo bem pequeno, como pode ser observado pela inclinao da

curva.Para obter a curva da regio reversa, basta polarizar o diodo da figura 20 reversamente, invertendo a

bateria. Desta forma o diodo ficar polarizado reversamente e conduzir uma corrente muito pequena,denominada corrente reversa e indicada por Ir, comopode ser observado na figura 20.

Observar que a escala para corrente reversa dada por nanoampre, pois seu valor situa-se nestafaixa, chegando em alguns casos a microampres.

Como j foi visto, esta corrente aumenta com o aumento da temperatura sobre o componente.Para a maioria das aplicaes do diodo pode-se desprezar esta corrente, considerando seu valor igual a

zero.A tenso aplicada ao diodo polarizado reversamente pode aumentar at a um valor mximo

denominado mxima tenso reversa (Vrmx), ou tenso de ruptura.Tambm conhecida como Tenso Inversa de Pico, que em ingls denominada de PIV.Este valor especificado pelo fabricante do diodo e no deve ser ultrapassado sob o risco de danificar o

componente, atravs do mecanismo explicado no item que descreve a juno PN polarizada reversamente.

INFLUENCIA DA VARIAO DE TEMPERATURA SOBRE O DIODO

A temperatura mxima do elemento silicio, est por volta de 150C, enquanto que a do germanio acha-se por volta de 100C.

Para cada aumentode 1C na temperatura, teremos em decorrencia, que a queda de tenso diretadiminuicerca de 2,5mV/C.Para melhor esclarecimentos, daremos a seguir um exemplo.

EXEMPLO:Um diodo de silicio apresenta temperatura de 25C, uma queda de tenso no sentido direto de 0,7V

a uma corrente de 12 mA. Se mantivermos constante a corrente eltrica, qual ser a queda tenso diretaresultante na temperatura de 115C?

Soluo:

1) 115 25 = 90C (variao de temperatura)

2) 90 x 2,5mV = 225mV (regra de 3 direta)

3) 700 225 = 475mV (resposta)

CONCLUSO: com o aumento da temperatura, sua queda de tenso passou de 0,7V para 0,475V, portantodiminui e aumentou o intensidade de corrente eltrica no circuito.

A tabela abaixo mostra alguns diodos, as aplicaes a que se destinam e suas caractersticas decorrente e tenso reversa mxima.

Tipo Uso Corrente Tenso reserva mxima1N914 detetor/alta velocidade 75mA 75 volts

1N4148 detetor/alta velocidade 200mA 75 volts

BB119 varicap usado em CAF XXXX XXXX

BB809 varicap usado em VHF XXXX XXXX

1N4001 retificador 1 A 50 volts






1N4007 retificador 1 A 1000 volt


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FIXAO DA APRENDIZAGEM:

Aps estudar toda a UNIDADE I, responda as questes abaixo, caso tenha dvida, volte ao texto:

1.Toda a matria formada por:

a. ( ) tomosb. ( ) guac. ( ) Ard. ( ) Temperatura

2. Nos tomos, como so distribuidos os eletrons:a. ( ) por temperaturab. ( ) camadas e subcamadasc. ( ) energiad. ( ) tamanho

3. Como se chama os elementos que so no ncleo do tomo:a. ( ) neutrinob. ( ) protonsc. ( ) eletronsd. ( ) protons e neutrons

4. Como se chama a ltima camada do tomo:

a. ( ) camada subatomicab. ( ) camada de valenciac. ( ) camada de energiad. ( ) camada de tratamento

5. um tipo de ligao atomica:a. ( ) subatomicab. ( ) datomicac. ( ) antigad. ( ) covalente

6. Quando um eletrons emite energia indicativo que ele:a. ( ) simplesmente alterou a sua banda de energiab. ( ) no houve alterao na banda de energiac. ( ) passou de uma banda de energia menor para uma banda de energia menord. ( ) passou de uma banda de energia maior para uma banda de energia menor

7. Quando um tomo possui muitos eltrons livres, ele pode ser considerado:a. ( ) condutorb. ( ) isolante

c. ( ) semicondutord. ( ) nda

8.Quando h falta de eletrons livres num tomo, ele considerado:a. ( ) condutorb. ( ) isolantec. ( ) semicondutord. ( ) nda

9.Como conceito de semicondutor, podemos assinala que:a. ( ) materiais que possuem caractersticas de condutividade intermedirias entre metal e gasesb. ( ) materiais que possuem caractersticas de condutncia intermedirias entre isolantes e condutoresc. ( ) materiais que possuem caractersticas de condutividade de isolantes e condutoresd. ( ) materiais que possuem caractersticas de eletronegatividade de isolantes


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10.Na eletrnica os principais semicondutores so:a. ( ) silicio e germaniob. ( ) silicio e o boroc. ( ) germanio e o glio

d. ( ) boro e glio11. Como o silicio tem na camada de valncia 4 eletrons ele considerado:a. ( ) trivalenteb. ( ) pentavalentec. ( ) tetravalented. ( ) divalente

12. Quando um tomo tem as mesmas quantidade de prtons e eltrons, ele considerado:a. ( ) eletricamente negativob. ( ) eletricamente positivoc. ( ) polarizadod. ( ) eletricamente neutro

13. O nmero atmico de um tomo indica:

a. ( ) o nmero de neutronsb. ( ) o peso do tomoc. ( ) o nmero de protnsd. ( ) o tipo do tomo

14. Que tipo de ligao se faz entre os tomos de silicio:a. ( ) covalenteb. ( ) dativac. ( ) ionicad. ( ) eletronica

15. Podemos quebrar as ligaes covalentes atravs:a. ( ) friob. ( ) aumento da temperatura

c. ( ) congelamentod. ( ) gua

16. Forma-se lacuna devido:a. ( ) deslocamento do eletron da camada de valencia.b. ( ) deslocamento do eletrons da camada de conduoc. ( ) acrescimo de eletrons na camada de valenciad. ( ) acrescimo de eletrons no ncleo do tomo

17. O desaparecimento de eletron e de uma lacuna chama-se:a. ( ) descombinamentob. ( ) voltac. ( ) repatriamentod. ( ) recombinao

18. Um cristal feito somente de um nico elemento, chamado de:a. ( ) intrinsecob. ( ) extrinsecoc. ( ) purod. ( ) nda

19. Os semicondutores tipo N e P, so respectivamente formados por impurezas:a. ( ) tipo gasosasb. ( ) tetravalentes e pentavalentesc. ( ) aceitadoras e doadorasd. ( ) doadoras e aceitadoras

20. Quando misturamos um outro material junto com o silicio, estamos fazendo:a. ( ) supercondutor

b. ( ) isolantec. ( ) dopagemd. ( ) aceitao


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21. Quando associamos num nico elemento os semicondutores tipo P e N, estamos formando:a. ( ) juno eletroliticab. ( ) unijunoc. ( ) juno PN

d. ( ) nda22. Na eletrnica, como se chama o componente formado pelas juno PN:a. ( ) capacitorb. ( ) resistorc. ( ) potenciometrod. ( ) diodo

23. Como se chama a diferena de potencial na camada de depleo:a. ( ) barreira eletronicab. ( ) barreira de potencialc. ( ) barreira de protonsd. ( ) barreirta de eletrons

24. Em que condies o diodo conduz:

a. ( ) polarizao diretab. ( ) polarizao indiretac. ( ) polarizao reversad. ( ) polarizao negativa

25. O diodo de silicio passa a conduzir quando a atinge o potencial de:a. ( ) 0,3 Vb. ( ) 0,5 Vc. ( ) 1,0 Vd. ( ) 0,7 V

26. A corrente de saturao e a tenso reversa aparecem devido a:a. ( ) polarizao diretab. ( ) polarizao reversa

c. ( ) polarizao indiretad. ( ) nda

27. A corrente de saturao depende exclusivamente:a. ( ) temperaturab. ( ) da tensoc. ( ) do diodod. ( ) da corrente

28. O anodo e o catodo, so respectivamente os polos:a. ( ) ionicosb. ( ) no so polosc. ( ) negativo e positivod. ( ) positivo e negativo

29. Os diodos so divididos em diodos de:a. ( ) alta potencia e baixa potenciab. ( ) alta tenso e baixa tensoc. ( ) alta corrente e baixa corrented. ( ) de dois terminais e tres terminais

30. H uma temperatura de 25C a queda de tenso num diodo devido a polarizao direta era de 0,6V, a umatemperatura de 80C para quanto ir a sua queda de tenso, mantendo a corrente constante.

a. ( ) 462,5 mVb. ( ) 300,15 mVc. ( ) 256,8 mVd. ( ) 400,0 mV


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UNIDADE II CIRCUITOS COM DIODOS

DIODOS EM CORRENTE ALTERNADACORRENTE ALTERNADA, CARACTERSTICAS:

a) FREQUENCIA (F): Toda fonte de corrente alternada tem freqncia, que por definio a quantidade devezes que um ciclo completo se repete na unidade de tempo (segundo), sua unidade no SistemaInternacional de Medida (SI) o HERTZ (HZ). A freqncia de nossa rede eltrica de 60HZ.

b) PERODO (T): o contrrio da freqncia (T=1/F), por definio o tempo de sinal gasta para completarum ciclo, sua unidade no Sistema Internacional de Medida (SI) o segundo.

c) TENSO DE PICO (VP): a tenso na crista da senide, o nico aparelho que mede a tenso de pico oOSCILOSCPIO.

d) TENSO DE PICO A PICO (VPP): a tenso de pico positivo menos a tenso de pico negativo.

e) TENSO EFICAZ OU RMS (Veficaz OU Vrms): a tenso medida pelos VOLTMETROS, quando seletados em ACV, representa a energia que um aparelho iriadissipar por efeito Joule em corrente continua sendo ligado em corrente alternada.

MultmetroAnalgico

RELAES:

TENSO DE PICO E TENSO EFICAZ

VP = Veficaz / 0,707

Componente eletrnicos como por exemplo os semicondutores (diodos, integrados, transistores, etc...),necessitam de corrente contnua, e como fazer se a tenso da rede eltrica alternada?

Utilizamos fonte de tenso retificadas.


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CIRCUITOS CARACTERSTICOS:

Diversos so os circuitos eletrnicos que utilizam diodos com finalidades especficas dentro do circuito.

Dentre estes circuitos podemos citar alguns, tais como:Retificadores Este tipo de circuito transforma tenso alternada (aquela tenso que alterna depolaridade entre, por exemplo, os terminais de uma carga ou entre dois pontos determinados de um circuito)em tenso contnua (tenso em que sua polaridade permanece constante entre , por exemplo, os terminais deuma carga ou entre dois pontos determinados de um circuito).

Uma tenso alternada pode ser um sinal de voz, numa linha telefnica; uma onda quadrada comamplitude de tenso variando de 12V a +12V; a tenso da rede eltrica, que do tipo senoidal.

Basicamente, dois tipos de diodos, quanto a sua potncia, podem ser utilizados nestes circuitos.Para retificao de tenso da rede eltrica, geralmente utilizamos diodos denominados retificadores,

que podem ser de baixa ou alta potncia eltrica, dependendo da corrente desejada para a fonte de tenso(que o tipo de aplicao mais usual de um circuito retificador).

Para retificao de sinais eletrnicos, tais com sinais de rdio freqncia, em um receptor AM; sinal devdeo, em um aparelho de TV; etc, utilizamos o chamado diodo de sinal.

Estes componentes apresentam baixa potncia de dissipao (menor que 0,5 Watts).

Os diodos de sinal ainda podem ser classificados como diodos retificadores de baixo sinal, diodos de RF,diodos de comutaorpida, etc.

Limitadores de tenso Estes circuitos so utilizados para impor um limite ao nvel de tenso deum determinado sinal.

Tambm til para modificar a forma do sinal de tenso quando desejvel, limitando o nvel acima ouabaixo de um determinado valor de tenso.

Multiplicadores de tenso So circuitos formados por um ou mais diodos retificadores queproduzem tenso contnua com valor mltiplo da tenso de pico do sinal de entrada.

Circuitos grampeadores um circuito que soma uma tenso contnua ao sinal de tenso alternado,fazendo com que as oscilaes do sinal, anteriormente alternado, fiquem somente positivas ou somentenegativas, conforme o que se quer obter.

RETIFICADORES

Os retificadores, como j vimos, so utilizados para eliminar a alternncia de polaridade de umatenso alternada, transformando-a em tenso contnua (observe que contnua nosignifica constante, e simque sua polaridade no se alterna, ou seja, fixa), no caso chamada de continua pulsante.

Para deixar ainda mais claro, bom imaginar que para uma corrente alternada, a direo da correntemuda a todo momento no circuito, e para uma corrente contnua, a corrente tem um nico sentido no circuito.

senoidal representao grfica do movimento vibratriocomutao relativo a troca; chave ou dispositivo para mudar a direo das correntes eltricas.retificadores redestilao de um lquido para purifica-lo; converso de uma corrente alternativa em corrente contnua.

++

~Transformad

Retificador

Tenso

V(volts)

311

V(volts)

V(volts)

20

V(volts)

18t

V(volts)

15

Car a

+FiltroRL

Regulador

Figura 1 Diagrama em blocos de uma fonte de tenso comum e as respectivas


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Os retificadores quando utilizados para retificar tenso da rede, na maioria das vezes fazem parte deum circuito conhecido por fonte de alimentao.

As fontes de alimentao utilizam a energia da rede eltrica para fornecer tenso contnua, equivalente tenso fornecida por pilhas ou baterias.

bom lembrar que a grande maioria dos circuitos eletrnicos, ou equipamentos eletrnicos

(amplificadores, rdio, telefone celular, computadores) utilizam tenso contnua para que possam trabalharadequadamente.

FONTE DE ALIMENTAO

Existem diversos tipos de fontes de alimentao, quanto complexidade de seu projeto ouespecificaes tcnicas.

As mais complexas, denominadas fontes chaveadas, utilizam tcnicas que no sero abordadas nomomento.

Para uma fonte de alimentao comum, pode-se assim retratar sua composio em termos dediagrama de blocos (os blocos so utilizados para representar circuitos ou mesmos componentes eltricos oueletrnicos, com a inteno de simplificar o que se pretende mostrar).

A figura 1 mostra este diagrama e as formas de onda na sada de cada bloco. Observar que a tensopassa a ser continua a partir do bloco retificador.

BLOCO TRANSFORMADOR

O bloco transformador composto somente do componente eltrico transformador, de chave liga-desliga e de elemento de proteo, que na maioria das vezes um fusvel.

A finalidade do transformador reduzir ou aumentar o valor da tenso, de acordo com a tenso desada desejada.

BLOCO RETIFICADOR

O bloco retificador composto por um ou mais diodo, dependendo do tipo de retificador, como servisto nesta parte do curso.

BLOCO DO FILTRO

O bloco filtro necessrio para reduzir as variaes de tenso que ocorrem na sada do retificador,entregando uma tenso contnua o mais constante possvel para a carga.

Na maioria das vezes utilizado um nico capacitor eletroltico como filtro, podendo-se tambm fazeruso de filtros com capacitores e indutores combinados.

Mesmo aps o filtro, a tenso apresenta oscilaes que depende do valor do capacitor, da freqnciada tenso de rede e da corrente que a carga exige da fonte.

bom ressaltar que, para obter-se uma tenso constante na sada do filtro, dependendo da correntena carga, o valor do capacitor torna-se impraticvel.

BLOCO REGULADOR

O bloco denominado regulador de tenso tem a funo, portanto, de eliminar as oscilaes resultantesna sada do filtro, de forma a fornecer para a carga uma tenso constante, conforme mostrado na forma deonda na sada da fonte.

Alm disso tambm permite manter a tenso de sada constante, mesmo com variaes da tenso darede, evidentemente dentro de limites definidos.

Alguns reguladores podem tambm incluir uma proteo contra curto-circuito na sada da fonte.Os circuitos reguladores de tenso podem ser to simples quando aqueles que utilizam um regulador

Zener (para baixa corrente), circuitos que utilizam reguladores baseados em transistores e ainda reguladoresem forma de circuitos integrados, especficos para esta funo.


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CLASSIFICAO DAS FONTE DE TENSO

As fontes de alimentao podem ser classificadas pelo tipo de potncia em sua entrada e sada:

Entrada Saida DenominaoDC DC Regulador DC/ conversor DCDC AC Inversor

AC DC Fonte

AC AC Regulador AC

CARACTERSTICAS FUNDAMENTAIS DE UMA FONTE DE TENSO

a) Regulao

b) Limitao de Correntec) Ondulao e Ruidod) Drift

e) Holdup Timef) Crowbarg) Eficinciah) Warm-Up Timei) Inrush Current

RETIFICADOR DE MEIA-ONDA

O retificador de meia-onda o tipo mais simples de retificador. composto de um nico diodo retificador de silcio.A figura 2 mostra este retificador onde V1 a tenso alternada na entrada do transformador, V2 a

tenso alternada na sada do transformador e Vr1 a tenso retificada na sada da fonte, ou seja, a tensocontnua Vcc.

Observando a tenso V2 pode-se verificar que o diodo est polarizado diretamente para todas astenso instantneas maiores que 0,7 Volts e polarizado reversamente para todas as tenses instantneasmenores que zero Volts, ou seja, negativas.

Portanto o diodo conduz corrente no semiciclo positivo da tenso do secundrio do transformador,resultando em uma tenso na carga RL (i x RL) .

Figura 2 Fonte de tenso de meia-onda e respectivas formas de onda da tenso no secundrio (V2) e na carga (Vrl).

RL

_

+

D1

V1 = 220VrmsF = 60 Hz V2 = 20Vrms Vrl

t

V2 (volts)

28,2

0

- 28,2

t

V2p

(valor depico)

V2p - VdVrl (volts)

27,5

0


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Como no semiciclo negativo o diodo no conduz corrente (considerando a corrente reversa igual a zero)a tenso resultante na carga RL ser zero Volts.

O resultado mostrado em forma de onda do grfico Vrl x t, da figura 3.O importante observar que o retificador de meia-onda converteu a tenso alternada de entrada V2

em tenso contnua pulsante (denominada Vrl ou Vcc).

Em outras palavras a tenso na carga sempre positiva ou zero; isto faz com que a corrente de cargaesteja sempre no mesmo sentido, conforme indica a seta do diodo.Ressalta-se que a tenso mxima na carga tem o valor da tenso de pico V2p menos a queda de

tenso no diodo (de acordo com a Lei de Kirchhoff).Esta tenso no equivalente a uma tenso contnua de mesmo valor, pois somente em alguns

instantes que o valor mximo e metade do tempo o valor de zero Volts, ela chamada de TENSOMDIA.

Para saber a que valor de tenso contnua equivale a tenso obtida na carga, deve-se calcular o valormdio da tenso na carga RL.Este valor dado por:

Vcc = 0,318 x (V2p Vd), que tambm pode ser dado por: Vcc = (V2p Vd)/ , onde:

Vcc a tenso contnua na carga;V2p a tenso de pico no secundrio do transformador;Vd a queda de tenso no diodo Vd.

bom lembrar que a tenso mdia chamada de tenso contnua Vcc (que o mesmo que Vrl) porque este valor que indicaria um voltmetro de corrente contnua (cc) ligado atravs do resistor de carga.

Para exemplificar o funcionamento do circuito da figura 2 , pode-se atribuir os seguintes valores:

V2 = 220Vrms.Supor um transformador rebaixador de tenso, com tenso de secundrio V2 = 20 Vrms.RL = 10 Ohms.

Portanto o valor de pico de V2 :V2p = 1,41 x 20. Portanto, obtem-se V2p = 28,2 V.

V2p = x2 vrmsO valor da tenso contnua na carga ser: Vcc = 0,318 x (V2p Vd) , Vcc = 0,318 x (28,2 0,7)Ento, tem-se: Vcc = 8,75 V.O valor da corrente contnua na carga pode ser obtido por:Icc = Vcc/RL Icc = 8,75/10 Icc = 0,875 A ou 875mA.

Esta tambm conhecida como corrente mdia na carga, s vezes sendo indicada por Im.A freqncia na sada da fonte igual a 60 Hz, pois tem o mesmo perodo da tenso

alternada na entrada da fonte (tenso da rede).

ESCOLHA DO DIODO A SER UTILIZADO NO RETIFICADOR.

Para determinar o diodo a ser utilizado no retificador deve-se levar em considerao as caractersticaseltricas da fonte e as especificaes eltricas mximas do diodo, onde a corrente direta mxima e a tensoreversa so as mais importantes.

Assim, o diodo a ser escolhido deve possuir uma corrente direta mxima (IdMx), que a mximacorrente que o diodo suporta, maior que a corrente mdia (Icc) que circula no diodo.

Pelo fato do diodo estar em srie com a carga, a corrente mdia no diodo ser igual a corrente mdiana carga. Portanto, o diodo a ser escolhido deve ter IdMx> Icc do circuito.

Para a determinao da tenso reversa que um diodo suporta numa fonte de meia-onda, deve-se

analisar as tenses no circuito no instanteem que o diodo est reversamente polarizado.

RL

+

V

V2p

+

Vrl = 0

Figura 3 Determinao da tenso reversamxima no diodo D1, para

uma fonte de meia-onda.


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Neste momento, no h tenso na carga (Vrl =0), e de acordo com a Lei das Tenses de Kirchhoff,toda a tenso do secundrio do transformador (V2p) deve aparecer atravs do diodo, como mostra a figura 3,abaixo.

Portanto, o diodo a ser escolhido deve ter tenso reversa (Vr) , que o mesmo que tenso inversa depico (PIV), maior que a tenso mxima reversa que o diodo suporta no circuito, para se evitar o rompimento

deste componente.Os valores para corrente direta mxima (IdMx ) e tenso reversa (Vr) dos diodos esto contidos nasfolhas de dados (data sheets) que so parte dos manuais (data books) emitidos pelos fabricantes de diodos.

Outro dado importante a potncia mxima dissipada pelo diodo, que pode ser utilizada quando no sesouber da corrente direta mxima do diodo ou esta no for fornecida pelo fabricante.

Assim PdMx= IdMxx Vd, onde Vd a tenso de conduo do diodo quando a corrente neste for IdMxou aproximar para 0,7 Volts , no caso do diodo de silcio, na falta do valor exato de Vd.

RETIFICADOR DE ONDA-COMPLETA

Os retificadores de onda completa so aqueles em que a tenso de sada apresenta tenso com nicapolaridade apresentando dois pulsos completos por ciclo, positivos ou negativos, conforme a fonte seja detenso positiva ou negativa.

Existem dois tipos de retificadores de onda completa: um que utiliza obrigatoriamente um

transformador em que o enrolamento do secundrio tem uma derivao central e outro que utiliza diodosligados em ponte.Neste ltimo h a possibilidade de se fazer ou no uso de um transformador.

RETIFICADOR DE ONDA-COMPLETA UTILIZANDO TRANSFORMADOR COM DERIVAO CENTRAL

A figura 4, a seguir, mostra um retificador de onda-completa com transformador que utiliza umaderivao central, indicado pelo terminal b.

Este retificador, mostrado no figura 4B, composto pelos diodos D1 e D2 e tem como carga RL. Atenso de entrada V1 mostrada na figura 4A, onde V1p o seu valor de pico, sendo V2p/2 a metade dovalor de pico da tenso em cada um dos secundrios do transformador, como mostram as figuras 4C e 4D.

Considerando o primeiro ciclo da tenso de entrada V1, v-se que o diodo D1 conduz pois a tensoVab positiva e D2 corta (no conduz) pois Vbc negativa.

Portanto, a corrente que sai do secundrio do transformador, ponto a, passa por D1, entra pela cargae retorna ao transformador atravs do terra, chegando ao ponto b, fechando assim o circuito.

Isso implica em um semiciclo de tenso positiva na carga, cujo valor de pico de V2p/2 menos aqueda no diodo D1.

Quando a tenso de entrada V1 estiver no semiciclo negativo, D2 conduzir pois a tenso Vbc serpositiva e D1 ir cortar, pois Vab tomar valor negativo, conforme mostram as figuras 4C e 4D.

Assim a corrente que sair do ponto c passar por D2 entrar pela carga RL, atravs do terminalpositivo e retornar para o transformador passando pelo ponto b.

Desta forma, outro semiciclo de tenso positiva aparece sobre a carga, cujo valor de pico de V2p/2menos a queda de tenso no diodo D2, de acordo com o mostrado na figura 4E.

A forma de onda na sada constituda, portanto, de semiciclos positivos de tenso e tem freqnciade 120 Hz. O valor mdio da tenso de sada na carga, ou seja, a tenso contnua Vcc dada por:

Vcc = 2 x (V2p/2 Vd) / ou seja:

Vcc = 0,636 x (V2p/2 Vd),

onde:Vcc o valor de tenso contnua na carga;


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V2p/2 o valor da tenso de pico entre uma extremidade do transformador e o terminal de derivaocentral;

Vd a tenso de conduo do diodo.A corrente contnua que circula na carga calculada por: Icc = Vcc/RL


A corrente mxima que o diodo ir suportar neste tipo de retificador dada por Icc/2, pois a cada ciclo

somente um diodo conduz.Portanto, o diodo a ser escolhido para o circuito deve ter uma corrente direta mxima ( IdMx) maior

que Icc/2.A tenso reversa que o diodo ir suportar neste tipo de retificador dada por V2p.Isso pode ser obtido tomando a tenso no anodo de D2 no momento da mxima tenso negativa, que

V2p/2 menos a tenso no catodo de D2 no mesmo momento, que +V2p/2.De outra forma, ( V2p/2 V2p/2) = V2p.Portanto, deve-se escolher os diodos para o retificador de modo que a mxima tenso reversa do

diodo seja maior que aquela que o diodo suporta no circuito (PIV > Vrdiodo), para se evitar o rompimento destecomponente.

RETIFICADOR EM PONTE

Neste tipo de retificador so utilizados 4 diodos ligados em ponte.A forma de onda na sada igual ao retificador anterior, exceto com relao ao valor de pico, que

maior.A figura 5 adiante, mostra o retificador, e as formas de onda no secundrio do transformador e na

carga.Como funciona o retificador? Considerando-se o semiciclo positivo da tenso de entrada do

retificador (tenso V2), o terminal a do secundrio estar com potencial positivo e o diodo D2 conduzirenquanto D1 ficar cortado.

Neste caso a corrente que sai do transformador, atravs do terminal a seguir por D2, pela carga RL,pois D4 estar reversamente polarizado, atingindo o anodo de D3, atravs do terra.

Desta forma, D3 ir conduzir, pois D1 estar cortado, como j mencionado.Finalmente a corrente atinge o ponto b passando portanto por D3.Portando a tenso gerada na carga ter a forma da tenso V2 menos a queda nos diodos D2 e D3, que

estaro conduzindo nesta condio.Esta tenso pode ser vista na figura 5C.

t (ms)

V(volts)

V2p/2 - Vd

0

b

aD1

V1

D2

+

Vo

c

t (ms)

V(volts)

V2p/2

0

t (ms)

V(volts)

V2p/2

0

t (ms)

V(volts)

V1p

0

Figura 4A- Tenso na entrada - V1 Figura 4B retificador de onda completa

Figura 4C- Tenso no secundrio a-b Figura 4D- Tenso no secundrio b-c Figura 4E- Tenso de sada Vona carga RL


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Para a anlise do semiciclo negativo, o ponto b estar com potencial positivo em ralao ao ponto ae neste caso D4 conduzir, de modo que a corrente passe por ele, a carga RL, chegando ao anodo de D1atravs do terra, fazendo-o conduzir, e atingindo o terminal b do transformador.

Neste semiciclo, D2 e D3 estaro cortados.

Observar que a corrente na carga RL neste semiciclo tem o mesmo sentido que no ciclo anterior,confirmando a retificao atravs da ponte de diodos, gerando na carga uma tenso positiva igual a V2 menosa queda nos diodos D1 e D4, como pode ser observado na figura 5C, anteriormente mostrada.

O valor da tenso mdia na carga, que o mesmo que a tenso contnua Vcc dado por:

Vcc = 0,636 . (V2p 2 .Vd), onde:

Vcc o valor de tenso contnua na carga;V2p a tenso de pico no secundrio do transformador;eVd a queda de tenso nos diodos que esto conduzindo.A corrente contnua que circula na carga calculada por: Icc = Vcc/RL.


A corrente mxima que o diodo ir suportar neste tipo de retificador dada por Icc/2, pois em cadaciclo somente dois diodos estaro conduzindo.

Portanto, o diodo a ser escolhido para o circuito deve ter uma corrente direta mxima (IdMx) maior queIcc/2.

A tenso reversa que o diodo ir suportar neste tipo de retificador dada por V2p.Isso pode ser obtido aplicando a Lei das Tenses de Kirchhoff na malha secundrio do transformador,

D1 e D3 . Somando as tenses V2p + VD1(que a tenso reversa no diodo D1) + VD3 (que a tenso deconduo de D3) = teremos que obter valor 0 .

Desprezando a tenso de conduo de D3 (ou seja fazendo VD3 = 0) tem-se que:V2p + VD1+ 0 = 0 Portando, VD1= -V2p .Isto significa que D1 deve ter a tenso reversa de pico (PIV, especificado pelo fabricante) maior que

V2p para garantir o funcionamento normal do diodo, sem causar sua ruptura.Esta anlise vale para todos os diodos da ponte retificadora.

RETIFICADORES EM PONTE INTEGRADOS

Os retificadores em pontes so bastante utilizados nos circuitos retificadores. Por isso os fabricantesintegram os 4 diodos em um nico componente, encapsulado em plstico.

Apresentam-se com 2 pinos de entrada, para a tenso do secundrio, geralmente indicados por ~ , edois pinos de sada para serem ligados carga., indicados por + e - , como pode ser observado na figura 6,abaixo.

a

V2

b

D1 D2

D3 D4

V1

RL

Figura 5A - Tenso no secundrio V2 Figura 5B retificador em ponte Figura 5C tenso na

V2 (volts)

V2p

0

- V2pt (ms) t (ms)

Vrl (volts)

V2p - 2Vd

0

Figura 6 Circuito de uma Ponte


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Um exemplo desta ponte retificadora (bridge rectifiers) a ponte da Semikron, denominada SKB2 quepodem ser do tipo /0x L5A onde xpode ser 02, 04, 08 ou 12, dependendo da tenso reversa Vrsm.

Todas apresentam corrente de trabalho de 2,5A temperatura ambiente de 45 C.

FILTRO PARA FONTE DE ALIMENTAO

Como foi visto anteriormente, os retificadores mostrados apresentam uma tenso contnua de sada emforma de pulsos.

A utilizao deste tipo de tenso est limitada carga de baterias, alimentao de motores CC ealgumas outras aplicaes.

A maioria dos circuitos eletrnicos necessita realmente de uma tenso CC constante, do mesmo tipodaquela produzida por uma bateria. Para converter tenses de meia-onda e onda-completa em tenso contnuaconstante, faz-se uso de um filtro.

FILTRO COM CAPACITOR

O filtro utilizado para este caso um capacitor eletroltico, que ser ligado em paralelo com a carga RL.A funo do capacitor armazenar cargas (energia) na presena de tenso de entrada e entrega-la

carga na ausncia de tenso de entrada, tornando desta forma mais suave a forma de onda na carga RL.

FUNCIONAMENTO

Observando a figura acima, pode-se verificar que durante o tempo em que a tenso V2 atinge o valormximo (V2p), o diodo est polarizado diretamente, portanto conduz e carrega o capacitor atravs da correnteque vem da fonte, com valor de tenso V2p.

Logo depois de passar pelo pico positivo, o diodo para de conduzir, pois a tenso do capacitor se tornamaior que a tenso da fonte que est diminuindo do valor de pico em direo a zero Volts.

Com o diodo cortado, o capacitor descarrega-se atravs da resistncia de carga.O descrito acima s vai acontecer se a Constante de tempo de descarga for muito maior que o

perodo T da tenso de entrada (Constante de tempo o produto do valor de RL por C, que dado emSegundos se RL for dado em Ohmse C for dado em Faraday).

Devido a este fato, o capacitor perde somente uma pequena parte da sua carga durante o tempo emque o diodo est cortado, como mostra a figura 7B.

Quando a tenso da fonte atinge novamente o seu valor de pico, o diodo conduz durante um curtointervalo de tempo (com inicio de conduo um pouco antes da tenso chegar ao pico) e recarrega o capacitornovamente at a tenso de pico.

Pode-se notar, pela figura 7B, que a tenso na carga (que a mesma do capacitor) apresentaondulaes causadas pela carga e descarga do capacitor.

Quanto menor a ondulao, melhor a filtragem. Uma forma de diminuir essa ondulao aumentar aconstante de tempo da descarga (RL x C).

Como geralmente no se pode controlar RL (seu valor inerente ao equipamento ou componente que

est sendo alimentando), resta aumentar o valor de C para diminuir esta ondulao.Para o retificador de onda completa, a anlise a mesma, exceto que o perodo da onda de tenso a

metade (pois a freqncia de 120 Hz, o dobro da rede eltrica), o que implica em menor tempo para o

Figura 7A - Retificador de meia onda com filtro a capacitor

RLC

D

Vrl

+V2pVond

Vrl

V2p

t

Figura 7B Forma de onda de tenso na carga RL


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capacitor descarregar-se, resultando em uma ondulao menor.

CLCULO DO CAPACITOR DE FILTRO

O valor do capacitor de filtro pode ser calculado em funo da freqncia dos pulsos , isto ,do tipo de retificador (meia-onda ou onda-completa); do valor da ondulao e do valor da corrente contnua nacarga RL.

Assim teremos para o valor do capacitor:

C = Icc/(f . Vond),onde:

C o valor do capacitor, em Faraday;Icc a corrente mdia (contnua) na carga, em Ampre;f a freqncia na sada do retificador, em Hertz; e

Vond o valor de pico-a-pico da tenso de ondulao,dada em Volts.

Exemplo:Um retificador em ponte fornece para a carga uma tenso de 12 V e uma corrente de 200mA,

possuindo como filtro um capacitor eletroltico de 1000uF. Qual o valor da tenso de ondulao na carga?Vond = Icc/(C . f) ; Icc = 200mA Icc = 0,2 A ; C = 1000uF C = 0,001 Farad.f = 120Hz, pois a fonte de onda-completa.

Portanto:Vond = 0,2/(0,001 . 120) Vond = 1,66 Volts.

Deve-se ressaltar que o capacitor utilizado como filtro do tipo eletroltico, sendo portandopolarizado, ou seja, deve ser ligado observando a polaridade da tenso.

Tambm deve ser considerado que a tenso de trabalho do capacitor dever ser maior que a tenso depico na sada do retificador.

eletroltico fenmeno pelo qual os ons se orientam e se descarregam sob ao de um campo eltrico.


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FIXAO DA APRENDIZAGEM:

Aps estudar toda a UNIDADE II, responda as questes abaixo, caso tenha dvida, volte ao texto:

1.A corrente alternada diferentemente da corrente contnua, possui:a. ( ) frequenciab. ( ) tensoc. ( ) corrented. ( ) potencia

2. o tempo que gasto para um ciclo se repetir:a. ( ) frequenciab. ( ) periodoc. ( ) comprimento de ondad. ( ) velocidade angular

3. medida em Hertz:

a. ( ) tensob. ( ) correntec. ( ) frequenciad. ( ) potencia

4. a tenso mxima da senoide:

a. ( ) tenso rmsb. ( ) tenso de picoc. ( ) tenso mediad. ( ) nda

5. a tenso lida pelos voltmetros quando seletados em AC:a. ( ) corrente rmsb. ( ) tenso media

c. ( ) tenso de picod. ( ) tenso eficaz

6. Mede a tenso de pico da senoide:a. ( ) osciloscpiob. ( ) voltimetroc. ( ) ampermetrod. ( ) ohmmetro

7. Quanto vale a frequencia de um sinal se o seu perodo de 10 ms:a. ( ) 10 HZb. ( ) 80 HZc. ( ) 100 HZd. ( ) 50 HZ

8.Num fonte de alimentao tem como finalidade, transformar corrente alternada em continua:a. ( ) diodob. ( ) transistorc. ( ) capacitord. ( ) resistor

9.Componente capaz de alterar o nvel de tenso da rede eltrica:a. ( ) capacitorb. ( ) transformadorc. ( ) indutord. ( ) diodo


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10.Diminui as ondulaes na sada do retificador:a. ( ) filtrob. ( ) reguladorc. ( ) transformadord. ( ) resistor

11. O Filtro capacitivo formado por capacitores:a. ( ) poliester metalizadob. ( ) tantaloc. ( ) ceramicod. ( ) eletrolticos

12. Se na saida de um transformado temos uma tenso de 15Vrms, quanto vale da tenso de pico (despreze avirgula):a. ( ) 21Vb. ( ) 20Vc. ( ) 30Vd. ( ) 15V

13. Como circuito caracterstico do diodo temos:a. ( ) grampeadorb. ( ) limitador de frequenciac. ( ) multiplicador de fased. ( ) retificador de neutro

14. Quantos diodos temos num retificador em ponte:a. ( ) tresb. ( ) quatroc. ( ) doisd. ( ) um

15. Na saida de um retificador de meia onda, qual a frequencia dos pulso para uma rede eltrica de 60HZ:a. ( ) 100 HZb. ( ) 80 HZc. ( ) 60 HZd. ( ) 50 HZ

16. No retificador em ponte, para efeito de calculo, quanto a vale a quede tenso nos diodos:a. ( ) 1,4 Vb. ( ) 0,7 Vc. ( ) 2,1 Vd. ( ) 1,0 V

17. Como se chama a tenso contnua na sada do retificador:a. ( ) tenso eficazb. ( ) tenso alternadac. ( ) tenso mdiad. ( ) tenso de pico

18. Num retificador em ponte, quantos diodos conduzem a cada semiciclo:a. ( ) 2b. ( ) 3c. ( ) 4d. ( ) 1

19. Como se chama uma fonte DC/AC:a. ( ) inversorab. ( ) reversorac. ( ) reguladorad. ( ) fonte

20. A funo do bloco regulador na fonte de alimentao :

a. ( ) transformar tenso alternada em continuab. ( ) manter constante a tenso de saidac. ( ) manter constante a corrente eltricad. ( ) aumentar a potencia da fonte


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21. Numa fonte de tenso, o bloco regulador se localiza:a. ( ) entre o transformador e o retificadorb. ( ) entre o retificador e o filtroc. ( ) entre o filtro e o transformador

d. ( ) depois do filtro

22. caracterstica da uma fonte de tenso:a. ( ) eficienciab. ( ) crowbarc. ( ) regulaod. ( ) todas as alternativas

23. O que devemos levar em considerao para calcularmos o capacitor de filtro:a. ( ) tensob. ( ) potenciac. ( ) frequenciad. ( ) nda

24. No circuito de filtro, o capacitor sempre se carrega com:a. ( ) tenso de picob. ( ) tenso mdiac. ( ) tenso eficazd. ( ) tenso rms

25. Como se chama o lado do transformador que ligamos o circuito retificador:a. ( ) alta tensob. ( ) media tensoc. ( ) primariod. ( ) secundario

26. Se na sada do transformador temos uma tenso de 9Vrms, quanto teremos na sada de um retificador demeia onda (2 casas depois da virgula):

a. ( ) 4,55 Vb. ( ) 4,00 Vc. ( ) 3,50 Vd. ( ) 3,82 V

27. O retificador em ponte considerado um retificador:a. ( ) onda completab. ( ) meia ondac. ( ) de ondad. ( ) nda

28. Na especificao do diodo, seu PIV tem que ser:a. ( ) menor que a tenso reversa calculadab. ( ) maior que a tenso reversa calculadac. ( ) igual a tenso reversa calcula

d. ( ) nda

29. Na sada de um filto capacitivo, est ligado uma carga de resistncia igual a 500, se no secundrio dotransformador de uma tenso de 12Vrms, calcule a corrente eltrica na carga:

a. ( ) 34 mAb. ( ) 40 mAc. ( ) 30 mAd. ( ) 44 mA

30. Um retificador em ponte fornece para a carga uma tenso de 15 V e uma corrente de 500mA, possuindocomo filtro um capacitor eletroltico de 680uF. Qual o valor da tenso de ondulao na carga?(Somente onmero inteiro).

a. ( ) 5,0 Vb. ( ) 3,0 V

c. ( ) 8,0 Vd. ( ) 6,0 V


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UNIDADE III DIODOS ESPECIAIS

DIODOS COM FINALIDADES ESPECFICAS

Sero apresentados neste captulo alguns diodos com finalidades especficas, alm dos diodosretificadores apresentados nas unidades I e II .

COMPONENTES OPTOELETRNICOS

Estes componentes so resultantes da associao de tecnologia eletrnica com a ptica. So diversosos componentes optoeletrnicos existentes, tais como os LEDs, os Displays de 7-segmentos, osfotodiodos, os optoacopladores, entre outros.

DIODOS EMISSORES DE LUZ (LED)

So diodos semicondutores que emitem luz, que pode ser visvel ou no, atravs da juno PNquando polarizados diretamente.

No diodo comum quando eltrons da camada de conduo (livres) recombinam-se com as lacunas dacamada de valncia, estes eltrons passam de um nvel de energia maior para um nvel menor, e esta diferenade energia dissipada na forma de calor.

No LED esta energia e irradiada na forma de energia luminosa, que pode estar no espectro visvel (luzvermelha, verde, etc) ou situada no espectro invisvel (infravermelho).

Os LEDs so bastante utilizados como indicadores luminosos nos circuitos eletrnicos, esubstituem com vantagens as lmpadas que outrora eram utilizadas.

VANTAGENS DOS LEDS SOBRE AS LAMPADAS INCANDESCENTES:

a) Necessitam de menor corrente para funcionar, portanto menor consumo.b) So menores,c) Mais durveis e;d) So mais baratos.

Enquanto os diodos comuns so fabricados com silcio ou germnio, os LEDs utilizam elementosqumicos como Glio, Arsnio, Fsforo.

Existem LEDs de cores variadas, bem como o tamanho, formato e aplicao.A tabela abaixo mostra algumas caractersticas dos LEDs.

TENSO E CORRENTE NOS LEDS.

Os LEDs apresentam queda de tenso (VL) tpica que pode variar de 1,5 a 2,5 Volts, dependendo dacorrente direta, da cor, da tolerncia do LED.

OBS.: Quando no for mencionada a queda de tenso no LED, ou quando no se dispuser dos dados deespecificao, utilize o valor da tenso VL = 2 Volts e IL = 10 mA.

Simbologia Formato Identificao Cores

Anodo:Terminal mais longo

Catodo: indicado pelochanfro

InfravermelhoVermelho

AmareloLaranjaVerde

As cores soresultante docomprimento deonda da radiaodo material doqual constitudo


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Geralmente os fabricante de LEDs especificam o valor da tenso de conduo, da corrente nominal (oumxima) do LED e outras caractersticas tais como tenso de ruptura, cor, dimenses, ngulo de abertura daemisso de luz e comprimento de onda da luz emitida.

Tipicamente a corrente direta do LED situa-se entre 10 e 20mA.Portanto, para efeitos prticos pode-se utilizar o valor de 10mA para um brilho mdio ou 20 mA para

um brilho maior, observando sempre para no ultrapassar o valor mximo especificado, em torno de 30 a50mA.

Portanto, na utilizao de um LED, deve ser calculado o valor do resistor em sriea ser utilizado como LED, de modo a limitar a corrente no mesmo.

Exemplo:

Calcular o valor do resistor no circuito acima para que o LED acenda com brilho normal. Considere Vcc= 5Volts.

I = ( Vcc - VL )/ R R = ( Vcc - VL ) / I . Ento, podemos considerar I= 10mA e VL = 2Volts. Issoresulta em um resistor de:

R = (5-2)/0,01 R= 300 .

Existem tambm os LEDs denominados Bicolores.Emitem , por exemplo, luz verde quando esto polarizados em um sentido e luz vermelha quando em

outro (como exemplo, o L24R3000).Podem ainda emitir luz laranja (vermelho + verde) quando submetidos uma tenso alternada. tambm possvel encontrar o resistor limitador de corrente j integrado ao LED.

DISPLAY DE 7-SEGMENTOS

Estes mostradores so utilizados para indicar nmeros atravs da composio de segmentos, queacesos indicam o nmero desejado.

Cada um dos segmentos um LEDcomo pode ser observado no desenho do display e seu circuitoequivalente, mostrado a seguir.

Identificao dos Leds

Os displays podem ser do tipo:a) anodo comumb) catodo comum.

Nos displays anodo-comum, todos os segmentos tm o anodo (+) ligado a um nico ponto comum,que ligado uma tenso positiva.

Para acender um determinado segmento, este deve ser aterrado, obviamente depois de ligar o resistor

limitador de corrente em cada LED que compe cada segmento.Nos displays de catodo comum, os catodos (-) de todos os segmentos so ligados juntos.Quando em uso, os ctodos so ligados geralmente ao terra e cada segmento acende com a aplicao

de tenso positiva nos resistores ligados ao nodo.

Vcc

R

VL

I =( Vcc - VL )/ R

+


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O display mostrado acima do tipo anodo comume ainda possui o indicador de ponto decimal.

FOTODIODO

um diodo que conduz corrente reversa quando sofre incidncia de luz visvel ou no.A corrente reversa nos diodos comuns, como j foi visto, resultante do efeito da temperaturaambiente que gera os pares eltrons-lacunas (portadores minoritrios) na juno PN.

Nos fotodiodos a gerao de pares eltrons-lacunas resultante de luz incidente na juno PN.Por meio de uma janela transparente destes componentes possvel a passagem de luz atravs do

invlucro, atingindo a juno.Quanto mais luz , mais portadores minoritrios so produzidos e maior a corrente reversa resultante.

Fig 1 - Led torre Fig 2 - Led Redondo (5mm)

Fig 3 Led Fig 4 - Led bicolor

Alta intensidade catodo comum

Fig 5 - Led quadrado Fig 6 - Led SMD

Fig 7 - Led infravermelho Fig 8 - Led infravermelho(3mm) (5mm)

LONGA DISTNCIA

Fig 9 - fotodiodo (silcio) Fig 10 - Display 7 segmentos


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OPTOACOPLADOR

O optoacoplador tambm conhecido como optoisolador. constitudopor um LED e um fotodiodo numa nica embalagem.

Existem diversos outros tipos de optoacopladores que utilizam, ao invs do fotodiodo, outroscomponentes optoeletrnicos tal como:a) fototransistor,b) o fototransistor Darlington,c) o fotoSCR, etc.

A figura abaixo mostra a simbologia para o optoacoplador com optodiodo.

Uma grande vantagem na utilizao deste componente a sua alta isolao entre o circuito de

entrada e o circuito de sada.Desta forma pode ser utilizadopara interligar circuitos de tenso elevada circuitos de baixa tenso,

com total isolao entre eles, existindo somente um feixe de luz que liga ambos os circuitos.

DIODO DE SINTONIA E DIODO DE COMUTAO RPIDA

1. Varactor (Varicap ou diodo de sintonia ou ainda diodo de capacitncia varivel)

um diodo que apresenta como caracterstica principal um valor de capacitncia entre seusterminais, sendo que este valor pode ser controladopela tenso reversa a ele aplicada.

Este diodo muito utilizadoem receptores de televiso, rdios AM e FM e osciladores.Quando um diodo polarizado reversamente, sua regio de depleo aumenta.

a) Embaixa freqncia

comporta-se como circuito aberto,b) Em alta freqnciaele pode funcionar como um capacitor.

A figura acima mostra uma juno PN reversamente polarizada, onde pode-se observar que a junoPN assemelha-se a um capacitor, sendo as regies P e N as placas e a regio de depleo o dieltrico.

O varactor um diodo construdo com essa finalidade e a capacitncia entre os seus terminais

chamada de capacitncia de transio(CT), tambm conhecida como:

a) capacitncia de juno ou de depleo ou ainda de barreira.

P N

Regio de depleo

Rr

CT

Circuito equivalentedo varactor

Simbologia dovaractor


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A figura tambm mostra o circuito equivalente para um diodo com polarizao reversa.

Uma resistncia reversa Rr est em paralelocom a capacitncia de transio CT .

O funcionamentodeste diodo simples:

Como a camada de depleo fica mais larga quanto maior a tenso reversa, a capacitncia de transiotorna-se menor.

como afastar as placas de um capacitor.Nos rdios receptores, a sintonia de uma emissora realizada atravs do ajuste de um capacitor

varivel (que fica em paralelo com um indutor, configurando o que denominamos de circuito de sintonia oufiltro LC), ajuste este realizado mecanicamente.

Quando utilizamos um varactor, este ajuste pode ser feito automaticamente, controladoatravs datenso reversa aplicada ao componente.

Nas especificaes dos varactors, o fabricanted um valor de referncia da capacitncia media a umadada tenso reversa, tipicamente, -4V.

Por exemplo, a folha de dados de um 1N5142 menciona uma capacitncia de 15pF em 4V.Faixa de sintonia de 3:1 para uma faixa de tenso de 4 a 60V.

Isto significa que a capacitncia diminui de 15pF para 5pF quando a tenso reversa varia de 4V para 60V.

A figura abaixo mostra um grfico da tenso reversa versuscapacitncia de transio.

A tabela abaixo mostra as especificaes de dois varicaps bastante utilizados.

Varicap Fabricante Vr max Ir mx Ct mx @Vr = 1V Ct mx @ Vr = 28V Razo de Ct mnBB809 Philips 28 V 10 nA 39-46 pF 4-5 pF 8-10

BB405B Philips 30 V 10 nA 18 pF 1,8-2,2 pF 7,6

DIODOS SCHOTTKY

Os diodos comuns quando trabalham em freqncias baixaspodem facilmente desligar-se quando apolarizao passa de direta para reversa.No entanto, em freqncias altasquando o diodo comuta de polarizao direta para reversa, devido

a grande velocidade de inverso da polaridade, as cargas armazenadas na juno (eltrons no lado P e lacunasno lado N) quando o diodo estava diretamente polarizado, podem fluir no sentido reverso durante um curtoperodo de tempo (devido a nova polarizao), dando origem uma corrente reversa.

O tempo para que um diodo se desligue (passar do estado de conduo para o estado de corte) denominado tempo de recuperao reversa(trr).

Para fazer este tempo bem pequeno foram construdos os DIODOS SCHOTTKY, que possuem umtempo de recuperao reversa bastante pequeno (da ordem de pico-segundos), fazendo com que estescomponentes sejam utilizados em circuitos com altas freqncias (aplicaes de UHF, VHF, deteco,comutao).

A tenso de conduo destes diodos tambm menor (0,25V em vez de 0,7V dos diodos comuns).Por este fato, estes diodos so tambm utilizadoscomo retificadores em fontes de baixa tenso e

largamente utilizados em eletrnica digital, na famlia de circuitos TTL Schottky (S, LS e ALS).

CT

Vr

Quando um varactor ligado em paralelo comum indutor, obtm-se um circuito ressonantecuja freqncia sintonizada dada por:

1

FR =2.

.

LC


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Simbologia: Diodo Schottky

REGULADORES DE TENSO

DIODO ZENER

O diodo Zener um componente que mantm a tenso constante entre seus terminais quando acorrente que circula sobre ele varia.

a pea mais importante dos reguladores de tenso , que so os circuitos que mantm a tenso dacarga praticamente constante apesar de variaes na tenso de alimentao e/ou da resistncia de carga.

tambm chamado de diodos de ruptura, pois otimizado para trabalhar na regio de ruptura dodiodo, diferentemente dos diodos comuns, que so utilizados na regio de conduo e longe da tenso deruptura.( POLARIZADO REVERSAMENTE)

A figura abaixo mostra o smbolo esquemtico do diodo Zener. Variando o nvel de dopagem dos diodosde silcio , o fabricante pode produzir diodos Zener com tenses de ruptura (ou tenso reversa mxima) de 2 a200 Volts.

Abaixo est tambm a curva caracterstica de um diodo Zener.

Curva caracterstica do diodo Zener

Simbologia: Diodo Zener

O diodo Zener pode funcionarem qualquer uma das trs regies da curva: regio direta (como umdiodo comum, conduzindo) onde ele comea a conduzir por volta de 0,7 Volts; regio reversa ou de fuga (comoum diodo comum polarizado reversamente), onde ele apresenta uma pequena corrente reversa; e na regio deruptura (diferentemente dos diodos comuns) que tipicamente onde o diodo Zener ir trabalhar.

Quando se aplica uma tenso ao diodo Zener fazendo com que entre seus terminais a tenso tenhavalor Vz, que a tenso de ruptura do diodo, a corrente no diodo pode variar de um valor Izmnat um valorIzmx, sem alterao da tenso nos terminais do diodo (Vz), que constante em quase toda a regio deruptura.

A tenso Vztambm conhecida como tenso Zener e a corrente Izmn o valor mnimo de correntereversa no diodo para que a tenso entre seus terminais atinja o valor Vz. A corrente Izmx o valor mximoda corrente reversa no diodo Zener ou seja, a corrente mxima que um diodo Zener pode suportar semexceder a sua especificao de potncia mxima (Pzmx).

A tabela abaixo mostra alguns diodos Zener e as respectivas especificaes de tenso e potncia.

As colunas 1 e 2 so as diferentes designaes comerciais dos diodos.

Iz(Min)

I

V


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ZENER SIMILAR TENSO (VZ) POTNCIA (WATTS)

1N746A BZX79C3V3 3,3 0,51N747A BZX79C3V6 3,6 0,51N748A BZX79C3V9 3,9 0,5

1N750A BZX79C4V7 4,7 0,51N751A BZX79C5V1 5,1 0,51N752A BZX79C5V6 5,6 0,51N

eletronica ii (1)

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