Curso de Formação Profissional Aprendizagem Industrial em Manutenção
Elétrica Industrial – Módulo II
Raphael Roberto Ribeiro Silva
Fundamentos de Eletrônica
Conteúdo Programático
Semicondutores: Cristais de silício; Junção PN.
Diodos: Funcionamento, simbologia, polarização, técnicas de identificação de
terminais, teste de funcionamento, circuitos com diodo CC, LED.
Diodo Zener: Funcionamento, simbologia, polarização, técnicas de
identificação de terminais.
Retificadores: Retificador de meia onda, retificador de onda completa em
ponte, retificador com filtro capacitivo.
Dispositivos de Disparo: Aplicação, operação e teste (SCR, DIAC e TRIAC).
Transistor Bipolar de Junção: Polarização, regiões de operação, operação
com chave, técnicas de identificação de terminais, teste de funcionamento.
Fundamentos de Eletrônica
Conteúdo Programático
Lógica Combinacional: Sistemas de numeração, números binários e
decimais, conversões.
Níveis Lógicos
Portas Lógicas: Tabela da verdade, circuitos lógicos, descrição algébrica.
Fundamentos de Eletrônica
Forma de Avaliação
Prova – 31/08/2018 – 30 Pontos.
Prova Prática – 19/09/2018 – 30 Pontos.
Atividades Práticas – 30 Pontos.
Participação – 5 Pontos.
Seminário – 14/08/2018 – 5 Pontos
Fundamentos de Eletrônica
Seminário
Realizar uma apresentação em power point sobre os tipos de diodos
existentes, pontuando seus respectivos princípios de funcionamento,
simbologia, polarização, etc.
Fundamentos de Eletrônica
Semicondutores
Fundamentos de Eletrônica
Tipos de Elementos
Elementos Condutores
São aqueles que possuem elétrons livres em grande quantidade e
fracamente ligados ao núcleo, que, sob ação de uma ddp, passam a se
locomover no interior do material condutor. Quanto maior o numero de elétrons
livres, maior será o fluxo de corrente e, consequentemente, maior sua
condutividade. São exemplos de materiais condutores o ouro, a prata, o cobre
e outros metais
Fundamentos de Eletrônica
Tipos de Elementos
Elementos Isolantes
Os elétrons nos materiais isolantes se encontram fortemente presos aos
núcleos, e mesmo quando aquecidos, uma quantidade muito pequena de
elétrons torna-se livre, dificultando o fluxo de corrente sob a ação de uma ddp.
São exemplos de isolantes a borracha, mica, porcelana, etc.
Fundamentos de Eletrônica
Tipos de Elementos
Elementos Semicondutores
Os semicondutores mais comuns são o silício (Si) e o germânio (Ge), que
em estado puro apresentam-se na forma cristalina, significando que seus
átomos acham-se dispostos uniformemente em uma configuração rígida.
Em outras palavras, os semicondutores possuem uma capacidade de
condução elétrica inferior a de um condutor e ao mesmo tempo superior ao de
um material isolante.
Fundamentos de Eletrônica
Semicondutores Tipo P e N
Dopagem
O modo de diminuir a resistência do cristal de silício é introduzir de
maneira uniforme impurezas, que podem ser átomos de arsênio ou de boro.
Quando introduzimos o arsênio, o semicondutor é chamado de semicondutor
de tipo N e quando é introduzido o boro, ele é chamado de semicondutor de
tipo P.
Recombinação
Quando os elétrons e as lacunas se movimentam, há a possibilidade de
ambos se recombinarem, eliminando um par de portadores moveis (um elétron
e uma lacuna). Dessa forma, nem os elétrons e nem as lacunas conservam-se
livres indefinidamente.
Observação: Nos materiais semicondutores o aumento da temperatura diminui
a sua resistência elétrica devido as suas impurezas.
Fundamentos de Eletrônica
Semicondutores Tipo P e N
Semicondutor Tipo N
Na proporção pré-definida de um átomo em um milhão, são introduzidos de
maneira uniforme de átomos de arsênio no cristal de silício. O arsênio tende a
estabelecer 5 ligações com os átomos vizinhos, enquanto o silício estabelece 4
ligações. O resultado é que teremos um elétron livre que poderá se mover pelo
cristal. Isto significa que teremos transportadores de cargas negativas, ou seja,
o material semicondutor terá um excesso de elétrons.
Fundamentos de Eletrônica
Semicondutores Tipo P e N
Semicondutor Tipo P
Nesta dopagem, há adição de boro ou gálio ao silício. Ambos possuem três
elétrons na camada de valência. Quando são adicionados ao silício criam
lacunas, que conduzem corrente e a ausência de um elétron cria uma carga
positiva (por isso o nome P).
Fundamentos de Eletrônica
Diodos
Fundamentos de Eletrônica
Junção PN – Diodos
A corrente fornecida pelas empresas energéticas são alternadas, ou seja,
mudam sua polaridade entre positivo e negativo com uma frequência de 60 Hz.
Porém, a maioria dos aparelhos eletrônicos que utilizamos funciona somente
com corrente contínua, ou seja, uma só polaridade. Dizemos que o diodo
funciona como uma chave fechada (resistência zero) para uma polaridade da
tensão de entrada e como uma chave aberta (resistência infinita) para a
polaridade oposta.
Sendo assim, a função do diodo em um circuito é deixar passar a corrente
elétrica em apenas uma polaridade.
Fundamentos de Eletrônica
Junção PN – Diodos
Fundamentos de Eletrônica
O gráfico
mostra a tensão de
entrada do diodo
oscilando entre o
positivo e o
negativo.
O gráfico
mostra a tensão de
saída do diodo.
Agora ela tem
apenas polaridade
positiva.
Junção PN – Diodos
O diodo é construído a partir de materiais semicondutores, como o silício
ou o germânio, que são fundidos para criar uma junção PN, sendo que P
representa a polaridade positiva e N, a negativa. A polaridade positiva P de um
diodo é onde há falta de elétrons, sendo essa região também chamada de
lacuna ou buraco. A parte negativa N possui excesso de elétrons.
A condução de corrente elétrica dependerá da forma como o diodo está
polarizado, podendo ser de duas formas:
• Polarização direta;
• Polarização inversa.
Fundamentos de Eletrônica
Junção PN – Diodos
Polarização direta: Nesse tipo de polarização o polo positivo da fonte de
tensão está conectado ao lado P do diodo. Isso faz com que o lado positivo
torne-se ainda mais positivo, e o lado N, ainda mais negativo. As cargas
elétricas conseguem atravessar a barreira de potencial existente entre o lado P
e o lado N do diodo, portanto, há condução de corrente;
Fundamentos de Eletrônica
Junção PN – Diodos
Polarização inversa: O terminal positivo da fonte de tensão é conectado ao
lado N da junção PN do diodo. Isso faz com que a barreira de potencial
aumente. Nesse caso, a resistência do circuito é muito alta, e a corrente
elétrica não consegue atravessá-la.
Fundamentos de Eletrônica
Junção PN – Diodos
A curva característica de um diodo é um gráfico que relaciona cada valor
da tensão aplicada com a respectiva corrente elétrica que atravessa o diodo. O
gráfico completo é representado abaixo:
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Exercícios – Diodos
Fundamentos de Eletrônica
1 – Dado os circuitos abaixo, calcule a tensão em cada diodo e em cada
resistor e a corrente em cada ramo. Considerar diodo de silício.
a) c)
b) d)
Retificadores
Fundamentos de Eletrônica
Diodo Retificador
O diodo retificador é um dispositivo semicondutor utilizado para converter
sinais em corrente alternada para corrente contínua, mantendo apenas um
semiciclo da onda senoidal que é a característica da corrente alternada, daí o
seu nome “retificador”. Além disso, o diodo retificador pode ser utilizado
normalmente como um diodo para qualquer aplicação que se necessite a
passagem da corrente em apenas um sentido, por exemplo, ele pode ser
utilizado para evitar a ligação invertida na alimentação de uma TV de 12 volts
ligada na bateria de um automóvel.
Fundamentos de Eletrônica
Circuitos Retificadores
Existem três tipos de circuitos retificadores que podem ser aplicados
nas fontes lineares:
1. Retificador de meia onda;
2. Retificador de onda completa center tap;
3. Retificador em ponte.
Fundamentos de Eletrônica
Circuitos Retificadores – Meia Onda
Fundamentos de Eletrônica
Circuitos Retificadores – Onda Completa
Center Tap
Fundamentos de Eletrônica
Circuitos Retificadores – Onda Completa com
Ponte de Diodos
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Circuitos Retificadores
𝑉𝑟= Tensão de pico na saída do transformador (V); 𝐼𝑃= Corrente de pico (A);
𝑃𝐷𝐶= Potência contínua na carga (W).
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Meia Onda Center Tape Ponte
Tensão Média na Carga 𝑉𝐷𝐶 𝑉𝑝
𝜋
2𝑉𝑝
𝜋
2𝑉𝑝
𝜋
Tensão eficaz na carga 𝑉𝐸𝐹 𝑉𝑝
2
𝑉𝑝
2
𝑉𝑝
2
Tensão reversa de pico sobre diodos 𝑉𝑅 𝑉𝑃 2𝑉𝑃 2𝑉𝑃
Frequência de ondulação 60 Hz 120 Hz 120 Hz
Fator de ripple 120% 48% 48%
Corrente média 𝐼𝑑𝑐 nos diodos 𝐼𝑝
𝜋
𝐼𝑝
𝜋
𝐼𝑝
𝜋
Tipo de enrolamento no secundário do transformador Simples Derivação Simples
Capacidade do transformador 3,49𝑃𝑑𝑐 1,75𝑃𝑑𝑐 1,23𝑃𝑑𝑐
Circuitos Retificadores
Para a escolha do diodo, devemos levar três parâmetros em consideração:
𝑉𝑅𝑅𝑀𝐼𝐹(𝐴𝑉)𝐼𝐹𝑆𝑀
Quando acrescentamos um filtro ao circuito retificador, o diodo, em todos
os tipos de retificadores, estará submetido a duas vezes a tensão de pico.
Sendo assim, a escolha do diodo deve ser de forma que a tensão reversa
VRRM seja duas vezes maior que a tensão de pico. Outro parâmetro a ser
levado em consideração é a corrente de surto.
Fundamentos de Eletrônica
Circuitos Retificadores - Exercícios
1 – Calcule a tensão reversa sobre o diodo e a tensão de saída de um circuito
retificador de onda completa, sabendo que a tensão de saída do transformador
é de 12 VCA.
2 – Calcule a tensão média na carga, tensão eficaz na carga, tensão reversa
de pico sobre os diodos, corrente média nos diodos e a capacidade do
transformador para um circuito de onda completa com center tape. Dados:
Vrms = 12 V, Irms = 3 A, P = 30 W.
3 – Calcule a tensão média na carga, tensão eficaz na carga, tensão reversa
de pico sobre os diodos, corrente média nos diodos e a capacidade do
transformador para um circuito de meia onda. Dados: Vrms = 12 V, Irms = 3 A,
P = 30 W.
Fundamentos de Eletrônica
Circuitos Retificadores - Exercícios
4 – Calcule a tensão média na carga, tensão eficaz na carga, tensão reversa
de pico sobre os diodos, corrente média nos diodos e a capacidade do
transformador para um circuito de onda completa em ponte. Dados: Vp = 32 V,
Irms = 5 A, Pdc = 100 W.
5 – Calcule a tensão média na carga, tensão eficaz na carga, tensão reversa
de pico sobre os diodos, corrente média nos diodos e a capacidade do
transformador para um circuito de meia onda. Dados: Vp = 24 V, Irms = 0,5 A,
P = 48,3 W.
Fundamentos de Eletrônica
Circuito de Filtragem
O circuito de filtragem tem como finalidade eliminar as variações de
tensão fornecidas pelo circuito retificado. A figura abaixo demonstra a forma de
onda de um circuito com e sem filtro.
Fundamentos de Eletrônica
Circuito de Filtragem
O filtro durante a condução do diodo, armazena energia e durante o
momento em que o diodo é bloqueado, ele fornece energia a carga.
O valor da capacitância em função de valores medidos é expressa por:
𝐶 =𝐼
𝑓. 𝑉𝑟
Onde:
C – Capacitância em Farads (F);
I – Corrente de carga em amperes (A);
f – Frequência de condução em hertz (Hz);
Vr – Tensão de ondulação pico a pico em volts (V).
Fundamentos de Eletrônica
Circuito de Filtragem
Para o valor da tensão de ondulação, adotamos um pratico de 10% da
tensão Vdc.
O capacitor sempre é carregado com a tensão de pico, assim, a tensão
média fornecida pelo circuito de filtro será:
𝑉𝑑𝑐 = 𝑉𝑝 −𝑉𝑟
2
Fundamentos de Eletrônica
Circuito de Filtragem
Exemplo:
1 – Determine o valor de um capacitor de filtro para uma fonte linear que
fornece uma tensão de saída de 12 V e uma corrente de 100 mA,
considerando a frequência de ondulação de 120 Hz. Ache a tensão de pico.
𝐶 =𝐼
𝑓. 𝑉𝑟
𝑉𝑟 =𝑉𝑑𝑐. 10
100=
12.10
100= 1,2 𝑉
𝐶 =100𝑥10−3
120𝑥1,2= 694 𝜇𝐹
𝑉𝑑𝑐 = 𝑉𝑝 −𝑉𝑟
2≫ 12 = 𝑉𝑝 −
1,2
2≫ 12 = 𝑉𝑝 − 0,6 ≫ 𝑉𝑝 = 12,6 𝑉
Fundamentos de Eletrônica
Circuito de Filtragem – Exercícios
1 – Determine o valor de um capacitor de filtro para uma fonte linear que
fornece uma tensão de saída de 24 V e uma corrente de 300 mA,
considerando a frequência de ondulação de 120 Hz. Ache a tensão de pico.
1,04mF 25,2V
2 – Determine o valor de um capacitor de filtro para uma fonte linear que
fornece uma tensão de saída de 5 V e uma corrente de 500 mA, considerando
a frequência de ondulação de 120 Hz. Ache a tensão de pico.
8,3mF 5,25V
3 - Determine o valor de um capacitor de filtro para uma fonte linear que
fornece uma tensão de saída de 12 V e uma corrente de 2 A, considerando a
frequência de ondulação de 60 Hz. Ache a tensão de pico.
27,8mF 12,6V
Fundamentos de Eletrônica
Diodo Emissor de Luz – LED
Fundamentos de Eletrônica
LED – Diodo Emissor de Luz
Os LEDs apresentam diversas características interessantes:
• A luz produzida pelos LEDs comuns é monocromática, isto é, de apenas
uma cor, o que os tornam bastante interessantes em sinalização (veja os
LEDs presentes na fonte de corrente contínua).
• Quase toda a energia fornecida para o LED é transformada em luz e apenas
uma pequena fração é perdida na forma calor, isto é, a eficiência do LED é
muito grande. Na lâmpada incandescente ocorre o inverso, quase toda a
energia é convertida em calor.
• Quando corretamente polarizados a vida útil dos LEDs é muito grande, de
100.000 horas ou mais.
• Os LEDs funcionam com baixas tensões (1,6 a 3,3 V) o que os tornam
ideais para utilização em circuitos eletrônicos que também funcionam em
baixa tensão.
• O LED pode acender e apagar muito rapidamente possibilitando sua
utilização na transmissão de dados digitais, como acontece com o controle
remoto de aparelhos eletrônicos.
Fundamentos de Eletrônica
LED – Diodo Emissor de Luz
Para se acrescentar um LED indicador de circuito ligado, devemos colocar
um resistor em série com o LED limitando a corrente em 20 mA. Para se
calcular esse resistor é necessário:
a) Saber o valor da tensão de trabalho do LED, que varia em função da sua
cor;
b) Subtrair do valor de saída do regulador;
c) Dividir o resultado por 0,02 (que é a corrente para o LED).
Exemplo: Calcule o resistor para um LED de cor vermelha com queda de
tensão de 1,8 V, ligado a uma fonte de 5 V. Calcule a potencia necessária do
resistor.
𝑅 =𝑉𝑐𝑐 − 1,8
0,02=5 − 1,8
0,02= 160 Ω
𝑃 = 𝑅. 𝐼2 = 160 . 0,022 = 0,064 𝑊
Fundamentos de Eletrônica
LED – Diodo Emissor de Luz
Fundamentos de Eletrônica
LED – Diodo Emissor de Luz – Exercícios
1 - Calcule o resistor para um LED de cor azul alto brilho com queda de tensão
de 2,5 V, ligado a uma fonte de 12 V. Calcule a potencia necessária do resistor.
2 - Calcule o resistor para um LED de cor vermelha com queda de tensão de 3
V, ligado a uma fonte de 9 V. Calcule a potencia necessária do resistor.
3 - Calcule o resistor para um LED de cor branca alto brilho com queda de
tensão de 5 V, ligado a uma fonte de 24 V. Calcule a potencia necessária do
resistor.
Fundamentos de Eletrônica
Regulador de Tensão
Fundamentos de Eletrônica
Regulador de Tensão
Um regulador de tensão é um dispositivo semicondutor, tais como diodos
zener e circuitos integrados reguladores de tensão, que tem por finalidade a
manutenção da tensão de saída de um circuito elétrico. Sua função principal é
manter a tensão produzida pelo gerador/alternador dentro dos limites exigidos
pela bateria ou sistema elétrico que está alimentando. A tensão de entrada
deve ser sempre superior à sua tensão de regulagem nominal.
A série de circuitos integrados 78XX onde o XX é substituído por um
número que indica a tensão de saída, consiste em reguladores de tensão
positivo com corrente de até 1 ampère de saída e que são apresentados em
invólucro TO-220.
Fundamentos de Eletrônica
Regulador de Tensão
Os valores básicos para as tensões são dados pelos dois últimos
algarismos do tipo do componente são:
7805 = 5 volts
7806 = 6 volts
7808 = 8 volts
7885 = 8,5 volts
7812 = 12 volts
7815 = 15 volts
7818 = 18 volts
7824 = 24 volts
A tensão máxima de entrada para os tipos de 5 a 18 volts é de 35 volts.
Para o tipo de 24 volts a tensão de entrada máxima é de 40 volts.
Fundamentos de Eletrônica
Transistor
Fundamentos de Eletrônica
Transistor
O transistor é um componente eletrônico de três terminais, constituído de
material semicondutor.
Um dos terminais recebe a tensão elétrica e o outro envia o sinal
amplificado. O terminal do meio é o responsável pelo controle desse processo,
pois a corrente elétrica entra e sai pelos outros dois terminais somente quando
é aplicada tensão elétrica ao terminal do meio.
Fundamentos de Eletrônica
Transistor de Junção Bipolar – TJB
O transistor é formado por 3 regiões de material semicondutor dopado,
chamados de emissor, coletor e base.
Emissor: região composta por material semicondutor fortemente dopado do
tipo N, ou seja, uma região com muitos elétrons livres.
Coletor: é a maior região constituída por material semicondutor do tipo N. ela é
bem mais fortemente dopada do que a base e menos fortemente dopada que o
emissor e tem elétrons livres.
Base: região estreita e composta de material semicondutor fracamente dopado
do tipo P. apresenta algumas poucas lacunas na sua camada de valência.
Fundamentos de Eletrônica
Transistor de Junção Bipolar – TJB
Fundamentos de Eletrônica
Transistor Polarizado
Um transistor não polarizado pode ser visto como dois diodos um de costa
para o outro. Cada diodo tem uma barreira de potencial de aproximadamente
0,7 V. quando você conecta uma fonte de tensão externa no transistor, obtém
circulação de corrente em diferentes partes do transistor.
Ao ser polarizado o emissor fortemente dopado tem a seguinte função:
emitir ou injetar elétrons livres na base. A base fracamente dopada tem
também uma função bem definida: passar os elétrons injetados pelo emissor
para o coletor. O coletor tem esse nome porque coleta ou captura a maior parte
dos elétrons da base.
Fundamentos de Eletrônica
Corrente no Transistor
No transistor existem três tipos de correntes:
• Corrente no emissor 𝐼𝐸;
• Corrente no coletor 𝐼𝐶;
• Corrente na base 𝐼𝐵;
Relação das correntes
𝐼𝐸 = 𝐼𝐶 + 𝐼𝐵
𝛼𝐶𝐶 =𝐼𝐶𝐼𝐸
𝛽𝐶𝐶 =𝐼𝐶𝐼𝐵
Fundamentos de Eletrônica
Exercícios
1 – Um transistor tem uma corrente do coletor de 10 mA e uma corrente de
base de 40 µA. Qual é o ganho de corrente no transistor? Resposta: 250
2 – Qual é o ganho de corrente no transistor do exercício 1 se sua corrente de
base for igual a 50 µA? Reposta: 200
3 – Um transistor tem uma corrente do coletor de 2 mA. Se o ganho de
corrente for de 135, qual será a corrente de base? Reposta: 14,8 µA
4 – Um transistor tem um ganho de corrente de 175. se a corrente da base for
de 0,1 mA, qual será a corrente do coletor? Reposta: 17,5 mA
5 – Qual é a região do transistor NPN que tem dopagem mais forte e muitos
elétrons livres?
6 – Qual é a região do transistor que pode dissipar mais potencia por ter maior
área?
Fundamentos de Eletrônica
Configurações do Transistor
Fundamentos de Eletrônica
Configuração Emissor Comum Base Comum Coletor Comum
Impedância entrada
média BaixaAlta
Impedância saída Média Alta Baixa
Ganho de tensão Médio Alto Baixo
Ganho de correnteMédio
Baixo Alto
Ganho de potência Alto Baixo Médio
Desvio de fase 180º 0º 0º
Configurações do Transistor
• Base Comum (Ganho em tensão, sem ganho em corrente).
• Emissor Comum (Ganho em tensão e corrente).
• Coletor Comum (Ganho em corrente, sem ganho em tensão).
Fundamentos de Eletrônica
Transistor – Emissor Comum
A montagem de um transistor em emissor comum é um estágio baseado
num transistor bipolar em série com um elemento de carga. O termo "emissor
comum" refere-se ao fato de que o terminal do emissor do transistor ter uma
ligação "comum", tipicamente a referência de 0V ou Terra. O terminal do
coletor é ligado à carga da saída, e o terminal da base atua como a entrada de
sinal.
O circuito do emissor comum é constituído por uma resistência de carga
RC e um transistor NPN; os outros elementos do circuito são usados para a
polarização do transistor e para o acoplamento do sinal.
Os circuitos emissor comum são utilizados para amplificar sinais de baixa
voltagem, como os sinais de rádios fracos captados por uma antena, para
amplificação de um sinal de áudio ou vídeo
Fundamentos de Eletrônica
Transistor – Coletor Comum
O circuito com um transístor com coletor comum possui um ganho de
tensão muito próximo da unidade, significando que os sinais em CA que são
inseridos na entrada serão replicados quase igualmente na saída, assumindo
que a carga de saída não apresente dificuldades para ser controlada pelo
transistor. O circuito possui um ganho de corrente típico que depende em
grande parte do hFE do transistor. Uma pequena mudança na corrente de
entrada resulta em uma mudança muito maior na corrente de saída enviada à
carga. Deste modo, um terminal de entrada com uma fraca alimentação pode
ser utilizado para alimentar uma resistência menor no terminal de saída. Esta
configuração é comumente utilizada nos estágios de saída dos amplificadores
Classe B e Classe AB, o circuito base é modificado para operar o transístor no
modo classe B ou AB. No modo classe A, muitas vezes uma fonte de corrente
ativa é utilizada em vez do RE para melhorar a linearidade ou eficiência.
Fundamentos de Eletrônica
Transistor – Base Comum
A ligação de um transístor em base comum é uma configuração de um
transístor na qual sua base é ligada ao ponto comum do circuito.
Esta montagem é utilizada de forma menos frequente do que as outras
configurações em circuitos de baixa de baixa frequência, é utilizada para
amplificadores que necessitam de uma impedância de entrada baixa. Como
exemplo temos o pré-amplificador de microfones.
É utilizado para amplificadores VHF e UHF onde a baixa capacitância da saída
à entrada é de importância crítica.
Os parâmetros α (Alfa) e β (Beta) de um transístor bipolar Quando um
transístor bipolar é ligado em base comum, o quociente entre a corrente de
coletor (Ic) e a corrente de emissor (Ie) recebe o nome de ganho de corrente
estático da montagem base comum, e é indicado pela letra grega α (alfa).
Fundamentos de Eletrônica
Foto Transistor
O foto transistor não é mais do que um transístor bipolar em que a luz
incide sobre a base. O seu funcionamento não difere do funcionamento do
transístor bipolar, no entanto, a base é polarizada pela luz. Tem um tempo de
resposta maior e é mais sensível que o fotodiodo. Tem uma enorme utilização
nos acopladores ópticos que têm a função de isolar eletricamente circuitos
diferentes. O acoplador óptico é composto por um díodo emissor de luz (LED)
e um foto transístor.
Fundamentos de Eletrônica
Curva Característica
As curvas características de transistores mostram como estes
componentes se comportam quando temos uma polarização fixa de sua base e
a tensão de coletor varia. A corrente de coletor vai variar em função do seu
ganho gerando uma família de curvas.
Fundamentos de Eletrônica
Transistor
Fundamentos de Eletrônica
Transistor
Fundamentos de Eletrônica
Transistor
Fundamentos de Eletrônica
Dispositivos de Disparo
Fundamentos de Eletrônica
Tiristor
O nome Tiristor vem do termo grego "thyr" (que significa porta) e engloba
uma família de dispositivos semicondutores multicamadas, que operam em
regime de chaveamento, tendo em comum uma estrutura de no mínimo quatro
camadas semicondutoras numa sequência P-N-P-N (três junções
semicondutoras), apresentando um comportamento funcional biestável.
Os tiristores permitem por meio da adequada ativação do terminal de
controle, o chaveamento do estado de bloqueio para estado de condução,
sendo que alguns tiristores permitem também o chaveamento do estado de
condução para estado de bloqueio, também pelo terminal de controle.
Como exemplo de tiristores, podemos citar o SCR, o TRIAC e o DIAC.
Fundamentos de Eletrônica
SCR
O SCR (Silicon Controlled Rectifier) se assemelha a um diodo pelo fato da
corrente poder fluir pelo dispositivo em um único sentido, entrando pelo
terminal de anodo e saindo pelo terminal de catodo. No entanto, difere de um
diodo, porque, mesmo quando o dispositivo está diretamente polarizado, ele
não consegue entrar em condução, enquanto não ocorrer a ativação do seu
terminal de controle (terminal denominado porta, ou gate em inglês).
Ao invés de usar um sinal de permanência continua na porta (como nos
transistores) como sinal de controle, os tiristores são comutados ao ligamento
pela aplicação de um pulso ao terminal de porta, que normalmente pode ser de
curta duração. Uma vez comutado para o estado de ligado, o tiristor SCR
permanecerá por tempo indefinido neste estado, enquanto o dispositivo estiver
diretamente polarizado e a corrente de anodo se mantiver acima de um
patamar mínimo.
Fundamentos de Eletrônica
SCR
Os SCR's são empregados em corrente alternada como retificadores
controlados e, quando utilizados em corrente contínua, comportam-se como
chaves. O SCR é apenas um tipo de tiristor, mas devido ao seu disseminado
uso na indústria, muitas vezes os termos tiristor e SCR são confundidos.
Fundamentos de Eletrônica
TRIAC
Um TRIAC (TRIode for Alternating Current) é um componente eletrônico
equivalente a dois retificadores controlados de silício (SCR/tiristores) ligados
em antiparalelo e com os terminais de disparo (gate) ligados juntos. Este tipo
de ligação resulta em uma chave eletrônica bidirecional, que pode conduzir a
corrente elétrica nos dois sentidos.
Um TRIAC pode ser disparado tanto por uma corrente positiva quanto
negativa aplicada no terminal de disparo. Uma vez disparado, o dispositivo
continua a conduzir até que a corrente elétrica caia abaixo do valor de corte.
Isto torna o TRIAC um conveniente dispositivo de controle para circuitos de
corrente alternada, que permite acionar grandes potências com circuitos
acionados por correntes da ordem de miliamperes.
Fundamentos de Eletrônica
TRIAC
Também podemos controlar o início da condução do dispositivo, aplicando
um pulso em um ponto pré-determinado do ciclo de corrente alternada, o que
permite controlar a percentagem do ciclo que estará alimentando a carga
(também chamado de controle de fase).
O TRIAC de baixa potência é utilizado em várias aplicações como
controles de potência para lâmpadas dimmers, controles de velocidade para
ventiladores, entre outros. Contudo, quando usado com cargas indutivas, como
motores elétricos, é necessário que se assegure que o TRIAC seja desligado
corretamente, no final de cada semi-ciclo de alimentação elétrica. Para
circuitos de maior potência, podemos utilizar dois SCRs ligados em
antiparalelo, o que garante que cada SCR estará controlando um semiciclo
independente, não importando a natureza da carga.
Fundamentos de Eletrônica
TRIAC
Fundamentos de Eletrônica
DIAC
O DIAC (DIode for Alternating Current) é um gatilho bidirecional ou diodo
que conduz corrente apenas após a tensão de disparo ser atingida e para de
conduzir quando a corrente elétrica cai abaixo de um valor característico,
chamado de corrente de corte. Este comportamento é o mesmo nas duas
direções de condução de corrente. A tensão de disparo é por volta dos 30 volts
para a maioria destes dispositivos.
O DIAC é normalmente usado para disparar TRIACs e SCRs.
Como um DIAC é um gatilho bidirecional, seus terminais não são
marcados como anodo ou catodo mas a maioria é marcada como A1 ou MT1 e
A2 ou MT2.
Fundamentos de Eletrônica
DIAC
Fundamentos de Eletrônica
IGBT
O nome IGBT significa Insulated Gate Bipolar Transistor ou, Transistor
Bipolar de Porta Isolada. O IGBT é um semicondutor de potência que alia as
características de chaveamento dos transistores bipolares com a
alta impedância dos MOSFETs apresentando baixa tensão de saturação e alta
capacidade de corrente.
O IGBT destaca-se por possuir alta eficiência e rápido chaveamento.
Atualmente é muito utilizado em equipamentos modernos como carros elétricos
ou híbridos, trens, aparelhos de ar condicionado e fontes chaveadas de alta
potência. Devido a seu projeto que permite rápido chaveamento (liga/desliga),
encontra aplicação também em amplificadores e geradores que necessitam
sintetizar formas de onda complexa através de PWM e filtros passa-baixa. O
IGBT não pode conduzir na direção inversa.
Fundamentos de Eletrônica
IGBT
Fundamentos de Eletrônica
Referências Bibliográficas
• TOCCI, Ronald; WIDMER, N. S. "Sistemas Digitais. Princípios e
aplicações". 11ª Edição. Editora Prentice-Hall, 2011.
• PEDRONI Volnei A. "Eletrônica Digital Moderna e VHDL". 1ª Edição. Editora
Campus, 2010.
• MORAES, Airton Almeida de. NOVAES, Regina Célia Roland. Análise de
Circuitos Elétricos. 2. Ed. SENAI-SP, 2005.
• SENAI – SP. Eletrônica Geral – Mecatrônica. São Paulo, 2003.
• SENAI “Prof. Dr. Euryclides de Jesus Zerbini – São Paulo – Eletrônica
Analógica – Atividades de Laboratório, 2002.
• RIBEIRO, Francisco Rubes M.; CUNHA, José Paulo Vilela Soares. Apostila
de Laboratório de Eletrônica Industrial I. 1ª ed. Rio de Janeiro. 23 de
Dezembro de 1997.
• BOYLESTAD, Robert L. Dispositivos Eletrônicos e Teoria de Circuitos.
Editora Hall do Brasil.
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