prof. marcio cardoso 2020
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Disciplina de Eletrônica Geral/Básica Prof. Marcio Cardoso
2020
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Planejamento Semestral
• Física dos semicondutores – Silício / Germânio;
• Junção PN;
• Diodo Semicondutor;
• Aplicações do Diodo nos Circuitos Retificadores;
• Montagem prática em laboratório
• Dimensionamento dos Retificadores;
• Estudos dos Filtros Capacitivos;
• Reguladores de tensão fixos e variáveis;
• Componentes – LED, Diodo Zener, Tiristores;
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Planejamento Semestral
• Física dos transistores bipolares;
• Características dos Transistores bipolares;
• Aplicações dos transistores no corte e saturação;
• Dimensionamento dos circuitos drive;
• Aplicações práticas em laboratório com os transistores;
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Métodos de avaliações
• Será feita através de duas avaliações P1 e P2;
• P1 será 60% de avaliação + 40% de participação;
• P2 será 100% de projeto;
• Média final será:
𝑀𝑓 =𝑃1 + 𝑃2
2
• Será promovido o aluno que tiver média maior ou igual a 7,0;
• Alunos com problemas de faltas, deverá fazer trabalho e avaliação para compensação de ausências.
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O que é necessário para o bom acompanhamento
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Teoria de Semicondutores Modelo de Bohr
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Átomo de Silício
Elemento GERMÂNIO / SILÍCIO
4 ELÉTRONS NA CAMADA DE VALÊNCIA
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Níveis de Energia
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Cristais
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Condução em cristais de silício
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Como Conseguir a Condução em um cristal de silício
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Método Utilizado
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Material Tipo P
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Material Tipo N
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Junção PN
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O que vai acontecer na junção entre os dois materiais?
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Vamos chamar nossa junção PN de Diodo
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Polarização Direta do Diodo
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Polarização Reversa do Diodo
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Curva Características do Diodo
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Reta de Carga
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Exemplo de Aplicação
Temos um circuito como o apresentado abaixo:
I(mA)
V(Volts)
12V
12mA Ponto de Trabalho
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Exercício Desafio Em alguns sistemas como alarmes contra roubo, computadores, etc, utilizam uma Bateria auxiliar no caso da fonte de alimentação principal falhar. Descreva como Funciona o circuito abaixo.
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MULTÍMETROS
Equipamento para realizar múltiplas medidas, ou seja, pode medir diversas variáveis:
- Tensão Alternada - Tensão Contínua - Corrente contínua - Resistência - Continuidade - Corrente alternada - Temperatura - Capacitância - Ganho de transistores
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Aula prática – multímetro digital
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Medição de resistência - Ohmímetro
ESCALAS : 200Ω - 2KΩ - 20KΩ - 200KΩ -2MΩ - 20MΩ
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Tabela de resistores
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Associação série de resistores
Rtotal = R1 + R2 + R3 + R4
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Associação paralela de resistores
Rtotal = 𝑅1 𝑥 𝑅2
𝑅1+𝑅2
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Circuitos Com Diodos
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Onda Senoidal
V = 𝑉𝑝𝑥 sin 𝛼 𝑉𝑟𝑚𝑠 =𝑉𝑝
2
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Transformador
𝑈2
𝑈1=
𝑁2
𝑁1
𝐼1
𝐼2=
𝑁2
𝑁1
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Exemplo de Aplicação
Qual será a tensão de secundário de um transformador onde seu primário tem 35 espiras, E uma tensão de 45Volts e o secundário tem 180 espiras.
𝑈2
𝑈1=
𝑁2
𝑁1
𝑈2
45=
180
35= 231,42𝑉𝑜𝑙𝑡𝑠
Qual será a corrente no primário, sabendo que a corrente no secundário é de 2A
𝐼1
𝐼2=
𝑁2
𝑁1
𝐼1
2=
180
35= 10,28𝐴
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Retificador de ½ onda
𝑉𝑠𝑎𝑖𝑑𝑎 = 0,318𝑥𝑉2𝑝𝑖𝑐𝑜
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Retificador de onda completa com tap central
𝑉𝑠𝑎𝑖𝑑𝑎 = 0,636𝑥𝑉2𝑝𝑖𝑐𝑜
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Retificador em ponte
𝑉𝑠𝑎í𝑑𝑎 = 0,636𝑥𝑉2𝑝𝑖𝑐𝑜
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Filtro capacitivo
DEFINIÇÃO:
“Duas placas planas de material condutor com um dielétrico isolante no meio, onde sua capacitância é dada pela distância entre as placas , a constante dielétrica e a área das placas”
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Filtragem da meia onda
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Um pouco mais sobre o Ripple
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Ripple: ½ onda x onda completa
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Aplicação prática
Vamos dimensionar um retificador de ½ onda para fornecer uma tensão de 12Volts na saída com um ripple máximo de 1,2Volts. Sabe-se que a corrente máxima de saída deste retificador é de 1A
𝑉𝑠𝑎𝑖𝑑𝑎 = 𝑉𝑝𝑖𝑐𝑜 −𝑉𝑟𝑖𝑝𝑝𝑙𝑒
2 =
𝑉𝑝𝑖𝑐𝑜 = 2𝑥𝑉𝑒𝑓𝑖𝑐𝑎𝑧
𝑉𝑟𝑖𝑝𝑝𝑙𝑒 =𝐼
𝑓𝑥𝐶
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O diodo LED
𝑹𝒍𝒆𝒅 =𝑽𝒇𝒐𝒏𝒕𝒆 − 𝑽𝒍𝒆𝒅
𝑰𝒍𝒆𝒅
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Outros componentes baseados na junção PN
Diodo Zener
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Indicador de 7 segmentos
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Exercícios
Dimensione o resistor limitador da corrente do LED, quando este estiver sendo alimentado por um tensão de 24Volts, sabe-se que as características do LED são: Iled = 20mA , Vled = 1,5V
𝑅𝑙𝑒𝑑 =𝑉𝑓𝑜𝑛𝑡𝑒 − 𝑉𝑙𝑒𝑑
𝐼𝑙𝑒𝑑=
24 − 1,5
20𝑥10−3 = 1.125 𝑂ℎ𝑚𝑠
Dimensione um diodo zener para regular uma tensão de carga de 6,2V com uma Corrente típica de 45mA. Sabe-se que o diodo zener em questão é o 1N4735A e Que o circuito é alimentado com 12Volts
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Datasheet do 4735A
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Resolução O diodo Zener 1N4735A tem uma corrente mínima de 41mA e uma potência de 1W, logo podemos calcular a máxima corrente do diodo Zener:
𝐼max 𝑧𝑒𝑛𝑒𝑟 =𝑃𝑧𝑒𝑛𝑒𝑟
𝑉𝑧𝑒𝑛𝑒𝑟 𝐼𝑚𝑎𝑥 =
1
6,2= 161mA
Conforme já citamos a corrente para trabalho do zener, nunca deve ser maior Que a corrente de zener máximo e nunca menor que a corrente mínima do zener.
41mA
161mA
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Resolução
Vamos adotar uma corrente de 60mA para trabalho do diodo zener, sabendo que em caso de não termos carga na saída a corrente máxima que irá passar em nosso diodo zener será de 105mA, que será a corrente de carga mais a corrente adotada.
45mA
60mA
105mA
R1 = Rz R2 = Rload
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Resolução
𝑅𝑧 =12 − 6,2
105𝑥10−3 = 55,24 Ω 𝑅𝑧𝑒𝑛𝑒𝑟 =𝑉𝑓𝑜𝑛𝑡𝑒 − 𝑉𝑧𝑒𝑛𝑒𝑟
𝐼𝑅𝑒𝑠𝑖𝑠𝑡𝑜𝑟 𝑧𝑒𝑛𝑒𝑟
Cálculo da potência dissipada no resistor de Zener:
𝑃𝑟𝑒𝑠𝑖𝑠𝑡𝑜𝑟 𝑧𝑒𝑛𝑒𝑟 = 𝑅𝑧𝑥𝐼2
𝑃𝑅𝑍 = 55,24𝑥 105𝑥10−3 2 = 0,60𝑊𝑎𝑡𝑡𝑠
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Sobre potência
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Transistores Bipolares
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Formação dos transistores bipolares
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Polarização dos transistores
Polarização Direta
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Parâmetros dos Transistores
Parâmetro Alfa
𝜶𝒄𝒄 =𝑰𝒄𝒐𝒍𝒆𝒕𝒐𝒓
𝑰𝒆𝒎𝒊𝒔𝒔𝒐𝒓
Parâmetro Beta
𝜷𝒄𝒄 =𝑰𝒄𝒐𝒍𝒆𝒕𝒐𝒓
𝑰𝒃𝒂𝒔𝒆
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Características dos Transistores
Corte
Saturação
Amplificação
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Especificações de um transistor
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Exercícios Projetar um transistor para acionar uma Lâmpada com tensão de entrada de 5Volts e a lâmpada sendo de 12Volts por 200mA. O transistor utilizado será O BC 548 com ganho típico de 100 a 800.
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Resolução do exercício
Primeiramente vamos calcular a corrente de base, sabendo que o ganho varia de 100 a 800, vamos sempre adotar a pior situação. Β = 100.
𝛽 = 𝐼𝑐
𝐼𝐵=
200𝑥10−3
𝐼𝐵
Mas sabemos o valor de β, logo IB será:
𝐼𝐵 =200𝑥10−3
100= 2𝑥10−3𝐴 𝑜𝑢 2𝑚𝐴
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Resolução Deste modo, podemos calcular o valor de RB, observe no circuito:
Temos o valor de VBE na malha de entrada, que para saturação é de 0,7V.
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Resolução
Deste modo fazemos a malha de entrada:
𝑅𝐵 =𝑉𝐹𝑜𝑛𝑡𝑒 − 𝑉𝐵𝐸
𝐼𝐵 𝑅𝐵 =
5 − 0,7
2𝑥10−3 𝑅𝐵 = 2150Ω
Como estamos acionado um lâmpada não necessita calcularmos o valor de RC.
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Outros Componentes – Reguladores de tensão
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Outros Componentes – Reguladores de tensão
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Outros Componentes - Relé
Relé
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Circuito com relé
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Outros Componentes - TIRISTORES
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Dimmer
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Exemplo de aplicações
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