componentes eletrônicos_ufpr

8/12/2019 componentes eletrônicos_ufpr

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Componentes Passivosresistor, capacitor e indutor

TE215 Laboratório de Eletrônica I

Engenharia Elétrica

Capacitor

• É constituído por dois condutores separados por um isolante: – Condutores: armaduras (ou placas) – Isolante: dielétrico

• Costuma-se dar nome a esses dispositivos de acordo com aforma de suas armaduras.

• Dielétrico: um isolante qualquer – Vidro – Parafina – Papel – Ar – Cerâmica

– Mica – Materiais plásticos.

Capacitores



Capacitores

• Característica elétrica dominante: – Proporcionalidade entre a corrente entre seus

terminais e a variação da diferença de potencialelétrico nos terminais capacitância.

• É um armazenador de energia sob a forma deum campo eletrostático .

Tempo de Carga e Descarga

• Característica interessante

Energia Armazenada

• Um capacitor de capacidade C sendo carregadoeletricamente por um gerador.

• Definição de capacitância, Q = CV onde C é um

constante.

Composição

• É formado de duas placas metálicas, separadaspor um material isolante (dielétrico).



Aplicações

• Eliminar sinais indesejados: – normalmente quanto maior a capacitância melhor o

efeito obtido. Podem apresentar grandes tolerâncias.

• Capacitores empregados em aplicações querequerem maior precisão: – determinar a freqüência de oscilação de um circuito,

possuem tolerâncias menores.

Capacitância

• A capacitância de um capacitor, é uma constantecaracterística do componente.

• Depender de certos fatores próprios docapacitor. – Área das armaduras: maior área, maior capacitância.

C A – Espessura do dielétrico: menor distância d entre as

armaduras maior será a capacitância.C 1/d

Capacitância

C = k 0 . A/donde:

• C: Capacitância• k 0: Constante dielétrica• d: Distância entre as superfícies condutoras• A: Área dos condutores.

Processos de Fabricação

• Filme Metalizado:1. Deposita-se uma camada de material condutor, sobre um dos

lados de uma película de material flexível isolante (Ex.poliéster).

2. Duas películas são enroladas uma sobre a outra, de maneiraque as superfícies metalizadas não se toquem.3. Conecta-se um terminal a cada superfície metálica.4. O acabamento é feito com cera fundida, ou resina epóxi5. Faz-se a marcação dos valores.



Processos de Fabricação Processos de Fabricação

Processos de Fabricação Tipos de Capacitores

• Mica• Papel• Stiroflex (5)• Polipropileno• Poliéster (1,2,3)• Policarbonato (4)

• Cerâmicos (6 a 12)• Eletrolíticos (13,14)

– alumínio

– tântalo



Capacitores de Mica

• São fabricados alternando-se películas de mica (silicatode alumínio) com folhas de alumínio.

• Mica – dielétrico muito estável – alta resistividade

• São utilizados em circuitos de alta frequência (etapasosciladoras de radiofrequência).

• Suas capacitâncias variam de 5pF a 100 nF,apresentando elevada precisão.

Capacitores de Papel

• Capacitores de filtro com dielétrico de papel sãovolumosos e seu valor é em geral limitado amenos do que 10 mF.

• Eles não são polarizados e podem suportar altastensões.

• Não há fuga apreciável de corrente através deum destes capacitores.

Capacitores de Papel

• Enrola-se uma ou mais folhas de papel entre folhasmetálicas.

• Todo o conjunto é envolvido em resina termoplástica.• Barato• Aplicações gerais.

• O papel pode ser impregnado com óleo,o que ocasiona: – Aumento da rigidez dielétrica. – Aumento da margem de temperatura. – Aplicação em altas tensões.

Capacitores Poliméricos

1. Duas fitas finas de plástico metalizadas numa dasfaces com um trecho descoberto ao longo de umdos bordos, o inferior em uma das tiras, e osuperior na outra.

2. As duas tiras são enroladas uma sobre a outra, enas bases do cilindro são fixados os terminais, demodo que ficam em contato apenas com as partesmetalizadas das tiras.

3. O conjunto é recoberto por um revestimentoisolante.



Capacitores Poliméricos

• Estes capacitores são empregados em baixa emédia frequência e como capacitores de filtro.

• Atingem capacitâncias relativamente elevadas etensões máximas que chegam a alcançar os 1000 V.

• Se ocorrer uma perfuração no dielétrico por excessode tensão, o metal se evapora na área vizinha à

perfuração sem que se produza um curto-circuito,evitando assim a destruição do componente.

Capacitores Stiroflex

• Utiliza poliestireno como dielétrico.

• Apresenta a constante dielétrica mais

baixa entre os plásticos e não sofre influência dasfrequências altas .

• São enroladas folhas de poliestireno entre folhas dealumínio.

• Vantagens principais: – reduzido fator de perda – alta precisão – tolerância baixa (em torno de 0,25 %) – tensões de trabalho entre 30 e 600 V.

Capacitores de Polipropileno

• É um plástico com propriedades análogas aopolietileno mas apresenta maior resistência: – ao calor – aos solventes orgânicos

– a radiação.

• Mesmo modo de fabricação do capacitor depoliestireno.

• Ideais para aplicação em circuitos de filtros e

circuitos ressonantes.

Capacitores de Poliéster

• Foram criados para substituir oscapacitores de papel, tendo comovantages: – maior resistência mecânica – não é um material higroscópico

– ampla margem de temperatura (-50°C a 150°C) – grande rigidez dielétrica.

• Não recomendados para aplicacão em frequências>MHz, pois, apresentam variações de sua capacitânciacom a frequência,

• Valores típicos: 2pF a 10 µF com tensões entre 30 e1000 V.



Capacitores de Policarbonato

• Idênticos aos de poliéster • Valores típicos entre 1 nF e 10 µF

• Tensões de trabalho entre 60 e 1200 V.

Polipropileno, Poliéster, Policarbonato

Capacitores Cerâmicos

• São constituídos de um suporte tubular de cerâmica,em cujas superfícies interna e externa sãodepositadas finas camadas de prata às quais sãoligados os terminais através de um cabo soldado

sobre o tubo.

• Às vezes, os terminais são enrolados diretamente

sobre o tubo.


• Emprego: – alta frequência: modelos compensados

termicamente e com baixa tolerância – baixa frequência: capacitores de acoplamento

e de filtro.

• Além dos tubulares, podem ser encontrados capacitores de disco eretangular.




• São os mais próximos aos capacitores ideais,pois apresentam:

– Indutância parasitária praticamente nula – Fator de potência nulo – Alta constante dielétrica – Capacitâncias com frações de pF a 1 nF

• Ideais para circuitos sintonizadores.


Capacitores Eletrolíticos

• Atingem maiores capacitâncias.

• São formados por uma tira metalrecoberta por uma camada de óxido

que atua como um dielétrico• Sobre a camada de óxido é colocada

uma tira de papel impregnado com umlíquido condutor chamado eletrólito,ao qual se sobrepõe uma segundalâmina de alumínio em contato elétricocom o papel.

Capacitores Eletrolíticos

• São utilizados em circuitos em que ocorremtensões contínuas, sobrepostas a tensõesalternadas menores

• Funcionam apenas comocapacitores de filtro pararetificadores, de acoplamentopara bloqueio de tensõescontínuas, etc.



Capacitores Eletrolíticos de Alumínio

• Grandes capacitâncias (1 µF a 20.000 µF).

• Dielétrico: película de óxido de alumínio(Al2O3) finíssima que se forma sobre o polopositivo, quando se aplica uma tensãocontínua.

• Elevada tolerância (chegando a 100 % maior que o valor nominal, e 10 % no sentido negativo)

• Altamente influenciado pela temperatura tanto nacapacitância como na resistência de perda.

Capacitores Eletrolíticos de Alumínio

Capacitores Eletrolíticos de Tântalo

• Constituição idêntica aos dealumínio.

• Dielétrico: óxido de tântalo (Ta2O

5)

– Reduz a dimensão destes capacitores.

• Baixas tolerâncias (20%)• Baixa dependência da temperatura• Máxima tensão de operação de 120 V• Mais caros.

Capacitores Eletrolíticos de Tântalo

• Se assemelham aos capacitores de alumínio• Alcança as mesmas capacitâncias com tamanho

menor.

• Emprega-se o tântalo no lugar do alumínio, paraa lâmina, e o eletrólito é uma pasta ou líquido.

• Aplicação: – como capacitor de acoplamento para estágios de

baixas frequências, graças ao seu baixo nível deruído, muito inferior ao do capacitor de alumínio.



Capacitores Ajustáveis

• Pode-se controlar a área das superfíciescondutoras submetidas ao campo elétrico,efetivamente controlando a capacitância.

Capacitores Ajustáveis

• Capacitor desintonia

“ Trimmers” e “ Padders”

• São capacitores variáveis compequenas dimensões normalmenteutilizados em rádios portáteis ediversos dispositivos eletrônicos.

• Tem capacitâncias máximas emtorno de 500 pF.

• São utilizados principalmente para oajuste do valor correto dacapacitância total de um circuito

“ Trimmers” e “ Padders”

• O ajuste pode ser obtido : – Variando a superfície das placas – Variando a distância entre as placas

– Variando o material do dielétrico.



Código de Cores para Capacitores

• Os valores decapacitância sãoindicados em pF.

• Este código é emgeral empregadonos capacitores de

poliéster metalizado.

Código de Cores para Capacitores

Código de Cores para Capacitores Código para Capacitores Cerâmicos

• Os valores decapacitância sãoindicados em pF.



Resistores Resistores

• São componentes eletrônicos cuja principalfinalidade é controlar a passagem de correnteelétrica.

• Denomina-se resistor todo condutor, no qual aenergia elétrica consumida é transformadaexclusivamente, em energia térmica .

Constituição do Resistor

• A resistência elétrica é diretamente proporcionalao comprimento do condutor

• A resistência elétrica é inversamenteproporcional à seção transversal do condutor

• A resistência elétrica depende do material docondutor.

Segunda Lei de Ohm

R= r. L/A

• R: valor da resistência (Ω )

• r : resistividade do material (Ω .m)• L: comprimento do material (m)• A: Área da secção transversal (m2).



Resistividade de Materiais (20°C)

Material

• Cobre• Alumínio• Prata• Níquel• Nicromel

Resistividade (Ω .m)

• 1,77.10-8

• 2,83. 10-8

• 1,63. 10-8

• 7,77. 10-8

• 99,5. 10-8

Processos de Fabricação

Deposição de filme dematerial resistivo

• Resistência decarbono aglomerado

• Resistência depelícula de carbono

• Resistência depelícula metálica

Fio resistivo enrolado

• Resistência bobinada

• Resistência bobinada

vitrificada

Processos de Fabricação Processos de Fabricação



R i d lí l d b R i d lí l d b



Resis tor de película de carbono Resis tor de película de carbono

Vantagens

• Bastante precisos.• Baixos níveis de ruído.• Grande estabilidade nos circuitos.

• São fabricados com tolerância de ± 1%• Alcançam valores de 100 M .

Resis tor de Película Metálica

• Este componente é fabricado de um modo muitosemelhante ao do resistor de carbono onde o grafiteé substituido por uma liga metálica que apresentaalta resistividade ou por um óxido metálico.

• A película normalmente é inoxidável, o que impede avariação do valor da resistência com o passar dotempo.

• Pode ser fabricado em espiral, o que aumenta aresistência.

C t í ti R i t



Características

Vantagens

• Apresentam grandeprecisão

• Tolerâncias entre0,1% e 2%.

Desvantagens

• alto custo

• baixa potência dedissipação.

Resistores

• Resistência decarbono aglomerado

• Resistência depelícula de carbono

• Resistência de

película metálica

Potência de Resis tores Resistor Bobinado

• Este componente pode ser fabricado com um material deresistência específica ou pelaunião de vários materiais, ou pelouso de ligas metálicas.

• O fio condutor é enrolado em umtubo cerâmico e para evitar curto-circuito entre as espiras, é feito orecobrimento do fio com esmalteque suporta altas temperaturas.

Resistor Bobinado Características



Resistor Bobinado Características

Vantagens

• Baixo custo.

• Alta dissipação depotência.

Desvantagens

• Grandes dimensões

• Baixa precisão

Resistor bobinado vitrif icado

• Mesmo processo de fabricaçãodo resistor bobinado

• O tubo onde é enrolado o

condutor é vitrificado e aisolacão entre as espiras é feitacom uma camada de materialvítreo de grande espessura.

• Isto permite um melhor isolamento térmico daresistência de outroscomponentes.

Resistores Variáveis

• Também existem resistorescom valores variáveis.

• Estes componentes são

bastantre empregados emcontrole de volume, controlede fontes de alimentação eem filtros

• São conhecidos por “Trimpots”, “potenciômetros”ou “reostatos”



Representação Gráfica Número e Posição dos Anéis de Valores



Representação Gráfica Número e Posição dos Anéis de Valores

Fig. 1 -Código de resistores

Número e Posição dos Anéis de Valores Light Dependent Resistor (LDR)

• A parte sensível à luz é uma trilhaondulada feita de sulfeto decádmio.

• A energia luminosa que atinge

essa trilha, provoca uma liberaçãode portadores de carga elétrica.

• Essa quantidade extra deportadores faz com que aresistência do elemento diminuadrasticamente conforme o nível deiluminação aumenta.

Termistores Resistores



Termistores

• É um resistor sensível àtemperatura

• Na maioria dos tiposcomuns de termístores aresistência diminui àmedida que a temperaturaaumenta.

• Eles são denominadostermístores de coeficientenegativo de temperatura eindicados como NTC.

Resistores

Potenciômetros Outros Tipos de Resistores



Indutores com Núcleo Ferromagnético Indutores Reais



g

• São componentes adequadosquando se quer indutânciaelevada, em frequências nãomuito altas.

• Para frequências de áudio oumenores usam-se normalmentenúcleos laminados de ferrosilícioou análogos

• Para frequências acima dessafaixa recorre-se a núcleossinterizados de ferrite.

• Nos indutores reais, parte da energia fornecida édissipada, por transformação em calor, por efeito daresistência dos fios ou das várias perdas no material donúcleo.

• Além disso, parte da energia pode ser armazenada sobforma eletrostática, nas capacitâncias associadas com abobina.

• Assim sendo, o modelo de um indutor real incluirá umaou mais resistências de perdas, que dão conta daenergia dissipada, e uma capacitância parasitaria, queleva em conta o armazenamento da energia sob formaeletrostática.

Indutância Mútua

• A indutância mútua ocorre quando váriosenrolamentos ou bobinas de fio condutor têm umfluxo de indução magnética em comum.

• Um dispositivo com indutância mútua entrevárias bobinas é designado por transformador.

• Em técnica de medidas de alta frequência umdispositivo com indutância mútua variável échamado variômetro.

Transformadores

• Ao aplicarmos ao primário dotransformador um sinalvariável no tempo, esteproduzirá um fluxo variável,que por sua vez irá induzir uma tensão no secundário,cuja amplitude poderá ser maior, menor ou igual(tranformador dedesacoplamento) ao sinalaplicado, dependendounicamente da relação deespiras (transformador ideal).

O Transformador Ideal Transformador



V1/V2 = I2/I1 = N1/N2

onde:

• V = tensão• I = corrente• N = número de espiras• 1 = primário

• 2 = secundário

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