Materiais Elétricos e Eletrônicos - Seção 1 - Introdução

5/13/2018 Materiais El tricos e Eletr nicos - Se o 1 - Introdu o - slidepdf.com

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Materiais Elétricos e

Eletrônicos

Prof.ª Janaína Arantes

Seção 1 - Introdução



Objetivos:O aluno deverá reconhecer a estrutura

atômica identificando as propriedadescondutivas dos materiais



-

-

+ +

elétron

nêutrons

elétron prótons

núcleo

eletrosfera

Materiais

Região Partícula Carga Massa Caracteristica

Núcleo Próton Positiva 1 Define o nº atômico

Nêutron Neutra 1 Sem função definida

Eletrosfera Elétron Negativa Desprezivel Portador de Energia



EletrosferaDividida em camadas identificando níveis deenergia.

eletrosfera

K L M N O P Q2 8 18 32 32 15 2

Nº de Elétrons Característica Elétrica

1Eletropositivo: perde elétrons

(formando cátions)234 Neutro: semicondutor

5 Eletronegativo: ganha elétrons(formando ánlons)

67

8 Estável: átomo inerte

Materiais (continuação)



Estrutura atômica e níveis de energia

Quando átomo recebe energiaElétrons ganham energia esobem de camada

Podem até deixar o átomo:elétrons livres

Banda de Valência

É a camada mais externa da estrutura atômicaDetermina a combinação e ligação do átomo

Banda de Condução

É uma camada além da mais externaOnde se movimentam os elétrons livres

Núcleo

BV BC

CamadaProibida




Materiais

Estado NaturalNprótons = Nelétrons

Desequilíbrio AtômicoPolarização Positiva : perda de e-

Polarização Negativa: ganho de e-

Lei das Cargas Elétricas

Cargas iguais : repulsãoCargas opostas : atração

Carga elétrica (Q)Q = Np – Ne [C]; unidade: Coulomb [C]

Carga Elétrica

Obs: Eletricidade Estática é a ausência de movimento de cargas do átomo.

(continuação)



Potencial ElétricoCapacidade da carga elétrica de realizartrabalho

(atração / repulsão)

Diferença de Potencial (ddp)

Q1 ≠ Q2

Quando há diferença no acúmulo decargas entre dois corpos

++++

++ + ++ +

+++

MateriaisCarga Elétrica

(continuação)



Tensão Elétrica [ V ]

Força eletromotriz (fem) ou Tensão

Quantifica o potencial elétrico

(força que impulsiona os elétrons)

----

++++

-e -

Lei das Cargas ElétricasCargas iguais: repulsãoCargas opostas : atração

----

----

++++

++++

----

++++




Corrente Elétrica [ A ]

Cargas Elétricas em Movimento

(e- livres)

Fluxo ordenado de elétrons sob força de uma ddp

][ A

t

Q I

∆

∆=

Elétrons livresCorrente

Condutor metálico




Condutor: Não oferece resistência aos e- livres(poucos e- na camada de valência – Ex: cobre)

Isolante: Oferece resistência aos e- livres(substâncias compostas – Ex: borracha,

madeira) Semi-condutor: Resistividade intermediária

(4 e- na camada de valência –Ex:silício,germânio)

SENTIDO CONVENCIONAL

da corrente elétrica ( i ) é

contrário ao do movimento dos e-e-

i

-+

Tende ao equilíbrio

Sentido convencional

_ _ _ _ _ _ _ _ _

_ _ _ _ _ _ _ _ _

_ _ _ _ _ _

_ _ _ _ _ _ _ _ _ _

Tipo de Material



Isolantes

Oposição à passagem

da corrente elétrica

Isolamento entre condutores, entre eles e a massa ou aterra, ou ainda, entre eles e qualquer outra massa metálicaexistente ao seu redor

Modificam muito o valor de campo elétrico

Tipo de MaterialÚltima camada

Nº Elétrons Característica Elétrica

1Eletropositivo: perde elétrons (formandocátions)

2

3

4 Neutro: Semicondutor5

Eletronegativo: ganha elétrons (formandoânions)

6

7


(continuação)



Isolantes

Resistência de Isolamento:

O dielétrico impede a passagem da correnteelétrica enquanto o campo elétrico neleestabelecido não ultrapassar um certo valor que

depende da natureza do dielétrico e das suascondições físicas

A resistência de isolamento não é constante

(não segue, geralmente, a lei de Ohm)

Comportamento

Tipo de Material (continuação)



Curva de variação da corrente coma tensão de dielétricos sólidos

A primeira parte da curva:proporcionalidade entrecorrente e tensão

A partir de um valor detensão a corrente aumentamuito mesmo que se façadescer o valor de tensão

Resistência de Isolamento

Tipo de MaterialIsolantes

(continuação)



Resistência superficial

Acúmulo de poeira e umidade na superfície das peças

isoladoras, forma um novo caminho para passagemda corrente elétrica


(continuação)



Rigidez dielétrica

Para exprimir numericamente a capacidade de umdeterminado material isolante suportar tensões

elevadas

Grandeza definida como sendo o valor do campoelétrico para o qual se dá a ruptura do isolante


(continuação)



Perdas nos dielétricos

Nos dielétricos sujeitos a uma tensão contínua,verifica-se uma perda por efeito Joule tal comonos condutores (aquecimento)


(continuação)



Favorecem a passagem

da corrente elétrica

Os principais materiais de elevada condutividade

elétrica são os metais nobres

Tipo de MaterialCondutores

Última camada

Nº Elétrons Característica Elétrica

1Eletropositivo: perde elétrons

(formando cátions)2

3

4 Neutro: Semicondutor

5Eletronegativo: ganha elétrons(formando ânions)

6

7


(continuação)



Os metais de alta condutividade podemser empregados como:

Condutores

Enrolamentos de máquinas elétricas

Transformadores...


(continuação)



Os materiais condutores são caracterizados

por diversas grandezas, as quais podemos

destacar:

Condutividade ou resistividade elétrica

Coeficiente de temperatura

Condutividade térmica

Potencial de contato

Comportamento mecânico


(continuação)



A escolha do material adequado nem sempre

recai sobre aquele de características elétricas

mais vantajosas

A decisão deve recair sobre um metal ou uma

liga, que apesar de eletricamente menosvantajoso, satisfaz as demais condições de

utilização


(continuação)



Materiais e dispositivos eletrônicos

REZENDE, Sergio

Dispositivos eletrônicos e teoria de circuitosBOYLESTAD, Robert; NASHELSKY, L.

MicroeletrônicaSEDRA, A.S. , SMITH, K.C.

Bibliografia

Materiais Elétricos e Eletrônicos - Seção 1 - Introdução

Documents

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