Aula 4. - Eletronica e Instrumentacao - 2 Sem 2014 - Alunos

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Eletrnica

e Instrumentao

AULA 04

Eletrnica e instrumentao

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formado um campo eltrico que impede este movimento.

Dessa Recombinao, no teremos nem lacunas e nem eltrons livres, s o campo eltrico.

Formar uma rea chamada Camada de Depleo ou Barreira de Potencial, pois todos os tomos estaro estveis:

Dessa forma temos a Formao do diodo. Eletrnica e instrumentao

Juno P N e Recombinao

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Largura da regio de depleo:

N P

V

N P N P

V

Reversa Sem polarizao Direta

W > W0 W = W0 W < W0



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Retificao de corrente pela juno P-N:

Polarizao reversa largura da depleo aumenta. Fluxo de corrente zero.

Polarizao direta para um potencial V suficientemente alto, a largura da depleo zero. Neste caso, eltrons no lado N so injetados no lado P, enquanto que buracos so injetados do lado P para o N Fluxo de corrente diferente de zero. Ocorre recombinao em ambos os lados da juno.



6Eletrnica e instrumentao

DIODOS SEMICONDUTORES

Retificadores

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RETIFICAO - PRINCPIOS BSICOS

O diodo semicondutor um componente no linear que permite passagem de corrente num sentido e impede a passagem de corrente no sentido contrrio.

Eletrnica e instrumentao8


Simbologia:

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Tipos de Diodos Semicondutores

Existem vrios tipos de diodos, cada um construdo para um tipo especfico de aplicao:Diodos retificadores

Diodos retificadores de avalanche

Diodos de referncia de tenso, ou tipo Zener

Diodos de capacitncia varivel

Diodos tipo Schottky



Simbologia:


Curva caracterstica do diodo - Si e Ge


Curva caracterstica do diodo - Silicio

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Circuitos com Diodos

O Diodo conduz a corrente eltrica a partir do momento que a tenso no diodo VD superior a 0.7V, antes disso, ele se comporta como uma chave aberta, no conduzindo.



Portanto, se o Diodo receber uma tenso VD de 0V no conduzir.

Se o Diodo receber uma tenso VD de 0,6V tambm no conduzir.

E se o Diodo receber uma tenso VD de 0,8V, a partir da ele conduzir, pois VD superior a 0.7V,


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Fazendo uma anlise neste circuito, e atribuindo ao Diodo tenso VD de 0,6V tambm no conduzir, a corrente em R ser Zero 0A. Veja o porque: Sendo E=0.6V e VD = 0.7V

E = VD + VRVR = E VD

VR = 0.6V - 0.7V

VR = 0V (ele se comporta como uma chave aberta, no conduzindo).



Fazendo outra anlise neste circuito, e atribuindo fonte Geradora Sendo E=24V e sendo a tenso VD de 0,7V, Qual ser a tenso em R?

E = VD + VRVR = E VD

VR = 24 - 0.7

VR = 23,3V (Agora ele estar conduzindo uma tenso V de 23,3V em R).


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Exerccio: 1) Para o circuito abaixo, determine VD, VR, ID e IR.

Considere uma fonte E de 8.0 volts.

VD =E = VD + VR



Considere uma fonte E de 8.0 volts.

VD = 0,7V E = VD + VR Para Calcular a Corrente do diodo

VR = E VD ID = IR -> Circuito em Srie

VR = 8 - 0.7 IR = VR . IR = 7.3 . . IR = 3.32 mAVR = 7,3V R 2.2K


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Considere uma fonte E de 0,5 volts.

VD =E = VD + VR



Considere uma fonte E de 0,5 volts.

VD =E = VD + VR

Resposta: Analisando o Circuito, nota-se que a barreira de tenso do diodo de 0.7V e como a fonte de 0.5V, no haver conduo de corrente ou Tenso.


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Visando facilitar futuros clculos, vamos fazer uma rpida reviso sobre a to importante Lei de Ohm, para a eletrnica e eltrica em geral.

REVISO LEI DE OHM


REVISO LEI DE OHM


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REVISO LEI DE OHM

Exemplo: Quanto de corrente I percorre no circuito abaixo


Potncia Eltrica: o trabalho realizado pela corrente eltrica em um determinado intervalo de tempo,

Sua unidade o Watts (W).

Resistncia Eltrica


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REVISO LEI DE OHM

Formulrio Lei de OHM:


Exerccios - LEI DE OHM 1) Reviso: Preencha a tabela abaixo, realizando os clculos

corretos de modo a preencher as lacunas


V I R P

80 V 2A

8mV 10 mA

220V 50 Ohm

110V 5 Ohm

4A 6 Ohm

15A 3 Ohm

360V 60 Ohm

150V 1 KOhm

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Exerccios - LEI DE OHM 1) Reviso: Preencha a tabela abaixo, realizando os clculos

corretos de modo a preencher as lacunas


V I R P

80 V 2A 40 Ohm 160 W

8mV 10 mA 0,8 Ohm 80 W

220V 4,4A 50 Ohm 968 W

110V 22A 5 Ohm 2,42 KW

24V 4A 6 Ohm 96 W

45V 15A 3 Ohm 675 W

360V 6A 60 Ohm 2,16 KW

150V 150 mA 1 KOhm 22.5 W

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RETIFICAO - PRINCPIOS BSICOS

Retificar encerra a idia de converter uma tenso alternada em tenso contnua.

No processo de retificao deve-se levar em conta as caractersticas de chaveamento eletrnico do diodo, ou seja, conduz corrente em apenas um sentido (quando diretamente polarizado).


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Como sabemos a corrente alternada tem a propriedade de mudar de polaridade periodicamente, segundo uma determinada frequncia.


Senide em Corrente Alternada

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RETIFICAO DE ONDA

Tomemos como exemplo o circuito a seguir, destinado a retificar uma tenso alternada.

A tenso a ser retificada de 40Vrms, ou 40Vef.


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Deduz-se ento que:

durante o semiciclo positivo o diodo estar polarizado diretamente, atuando como uma chave eletrnica fechada e

durante o semiciclo negativo, por estar reversamente polarizado atuar como uma chave eletrnica aberta, conforme mostra os circuitos equivalentes a seguir.


RETIFICAO DE ONDA

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Semiciclo Positivo


RETIFICAO DE ONDA

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Como o diodo comporta-se como uma chave eletrnica fechada, somente circular corrente pela carga durante o semiciclo positivo.

Logo, aparecer na carga a tenso correspondente ao semiciclo positivo.


RETIFICAO DE ONDA

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Semiciclo Negativo


RETIFICAO DE ONDA

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Como o diodo comporta-se como uma chave eletrnica aberta, no circular corrente pela carga.

Logo, no aparecer nenhuma corrente na carga.


RETIFICAO DE ONDA

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Desta forma, circular corrente na carga somente durante os semiciclos positivos, caracterizando assim a retificao de onda.


RETIFICAO DE ONDA

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Ao se ligar nos extremos da carga um osciloscpio, ser visualizada uma tenso cuja forma de onda mostrada na figura abaixo.


RETIFICAO DE ONDA

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A tenso na carga contnua pulsante e o valor medido dessa tenso denominado valor retificado mdio (Vm ou Vdc).


RETIFICAO DE ONDA

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Esse valor retificado mdio (Vm ou Vdc), que pode ser calculado pela frmula:


RETIFICAO DE ONDA

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Esse valor retificado mdio (Vm ou Vdc), que pode ser calculado pela frmula:

onde:

Vp = valor de pico da tenso ou valor mximo da tenso (Vmax)

Vm = Vdc = valor retificado mdio

VD = queda de tenso direta no diodo (0,55 a 0,7V)

0,318 = constante =

Pi = 3,14


RETIFICAO DE ONDA

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Podemos calcular o valor mdio retificado para o diodo ideal pela frmula:

( para VD = 0, p/ o diodo ideal)(Neste caso no consideramos os 0,7V, pois

no diodo ideal no h queda de tenso)


RETIFICAO DE ONDA

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Podemos calcular o valor de pico Vpou valor mximo Vmax da tenso pela frmula:

Valor de pico Vp = valor mximo Vmaxassim como

valor rms Vrms = valor eficaz Vef


RETIFICAO DE ONDA

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TENSO DE TRABALHO DO DIODO

Na retificao de onda a tenso de trabalho do diodo a prpria tenso de pico da tenso a ser retificada, na condio de polarizao reversa,


TENSO DE TRABALHO DO DIODOA tenso de trabalho do diodo normalmente

definida como tenso inversa de pico (TIP)


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TENSO DE TRABALHO DO DIODOConforme ilustra a figura abaixo.


Como o diodo est reversamente polarizado, comporta-se como uma chave aberta e nos seus extremos estar presente o valor de pico da tenso a ser retificada, que no caso :

40 . 1,41 = 56,4V.

Como no circula corrente pelo circuito, a tenso nos extremos de R ser zero.


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CAPACIDADE DE CORRENTE DIRETA

Deve ser pelo menos igual a corrente mdia atravs do mesmo.


CORRENTE DE PICO ATRAVS DO DIODO (Ip)

Deve ser menor do que a corrente de pico especificada pelo fabricante.


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E X E R C C I O


Um retificador de onda deve retificar uma tenso de 40Vrms para alimentar uma carga de 500 Ohm.

Determine:

a) valor mximo da tenso (Vp ou Vmax)

b) valor retificado mdio na carga;

c) corrente na carga;

d) valor mximo da tenso na carga.


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Soluo:a)1. devemos calcular o valor

mximo da tenso (Vp ou Vmax):

Vp = Vrms . 1,41


Soluo:b) Calculando o valor retificado

mdio na carga: (escolha o mtodo)


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Soluo:c) a corrente na carga ser a

corrente mdia:


Soluo:d) o valor mximo da tenso na

carga:

VMax. = Vp - VD


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