April 24, 2015eLECTRONICA ANALOGICA I VALVULAS

ndiceIntroduo2Objectivos3Especificos3Historial das vlvulas4Vlvulas5Vantagens e desvantagens das vlvulas5Principais diferenas entre transstores e vlvulas7Aplicao das vlvulas7Transstor8Vantagens e desvantagens dos transstores9Aplicao dos transstores TBJ10Transstor de Efeito de Campo11Caractersticas12Principio de funcionamento12Concluso13Referencias Bibliogrficas...14

IntroduoA inveno de transstor, foi um marco para a engenharia electrnica e elctrica assim como para toda humanidade. Com o desenvolvimento dos transstores foi possvel a construo de equipamentos electrnicos deveras funcionando apenas com pilhas ou baterias. O transstor uma invenopoucoinfluenteque mudou ocurso da histriaem um grande caminhopara computadores etodos osaparelhos electrnicos.As vlvulas j atingiam frequncias de alguns Megahertz, o problema que esquentavam demais, consumiam muita electricidade e se queimavam com facilidade. Era fcil usar vlvulas em rdios, que usavam poucas, mas construir um computador, que usava milhares delas era extremamente complicado, e caro.

Objectivos:

Gerais: estudar sobre vlvulas e transstores

Especificos:

Abordar as vlvulas e os transstores; Diferenciar vlvulas dos transstores; Estudar transstores de efeito de campo, e suas caractersticas

Historial das vlvulasNo final do sculo XIX, surgiram as primeiras vlvulas, estas foram usadas para criar os primeiros computadores electrnicos, na dcada de 40. As vlvulas tm seu funcionamento baseado no fluxo de electres no vcuo, tudo comeou quando Thomas Edison, inventor da lmpada elctrica, percebeu que ao ligar a lmpada ao plo positivo de uma bateria e uma placa metlica ao plo negativo, era possvel medir uma certa corrente fluindo do filamento da lmpada chapa metlica, mesmo que os dois estivessem isolados. Havia sido descoberto o efeito terminico, o princpio de funcionamento das vlvulas.A ideia que o filamento metlico da vlvula ao ser aquecido, emite electres que agitados graas alta temperatura, conseguem vencer a barreira superficial do metal e fechar o circuito com outro filamento localizado prximo ao primeiro.

As vlvulas j atingiam frequncias de alguns Megahertz, o problema que esquentavam demais, consumiam muita electricidade e se queimavam com facilidade. Era fcil usar vlvulas em rdios, que usavam poucas, mas construir um computador, que usava milhares delas era extremamente complicado, e caro. Apesar de tudo isso, os primeiros computadores baseados em vlvulas comearam a surgir durante a dcada de 40, naturalmente com propsitos militares. Os principais usos eram a codificao e descodificao de mensagens e clculos de artilharia. A partir da dcada de 50, as vlvulas foram rapidamente substitudas pelos transstores e mais tarde pelos circuitos integrados e micro-chips.

VlvulasA vlvula electrnica, tambm chamada de vlvula terminica, um dispositivo que controla a passagem da corrente elctrica atravs do vcuo dentro de um bolbo de vidro, que contm elementos metlicos. As vlvulas do tipo Tiratron, para aplicaes de alta potncia, so preenchidas com gs.

Dentro do bolbo de vidro existeo ctodo, que emite electres, um filamento que aquece o ctodo, uma placa, que recebe os electres, uma grade de controlo, que pode aumentar ou diminuir o fluxo electrnico do ctodo ou da placa, dependendo da sua polarizao.

Vantagens e desvantagens das vlvulasDesvantagens:- Ela muito maior, trabalha quente e precisa de tenses muito elevadas para funcionar. Entretanto, convenientemente usada ela pode fazer as mesmas coisas que os transstores e afinal ela foram inventados muito antes do transstor. Em relao aos amplificadores:-Necessidade de operar com altas tenses;-Necessidade de usar transformadores pesados;-As vlvulas prprias para estes equipamentos so muito caras-A vlvula trabalha quente e uma boa parte da energia consumida pelo equipamento para aquec-la. Uma parte menor apenas convertida em som;Vantagens:-No incio s havia vlvulas como componentes activos. Elas passaram ento a ser usadas na construo de amplificadores de som, inicialmente comuns e depois, com o desenvolvimento de tecnologias especiais para a construo, tanto das vlvulas como de transformadores, entraram para a categoria denominada HI-FI ou Alta-fidelidade. O resultado deste tipo de funcionamento que a curva caracterstica da vlvula mostra uma grande linearidade ao longo de toda a sua faixa de operao.

Apesar de todas as deficincias, na poca a maior parte da indstria continuou trabalhando no aperfeioamento das vlvulas, obtendo modelos menores e mais confiveis. Porm, vrios pesquisadores, comearam a procurar alternativas menos problemticas.Vrias destas pesquisas tinha como objectivo a pesquisa de novos materiais, tanto condutores, quanto isolantes. Os pesquisadores comearam ento a descobrir que alguns materiais no se enquadravam nem em um grupo nem no outro, pois de acordo com a circunstncia, podiam actuar tanto quando isolantes quanto como condutores, formando uma espcie de grupo intermedirio que foi logo apelidado de grupo dos semicondutores. Surgia o transstor.

Principais diferenas entre transstores e vlvulasNa imagem temos a diferena visual entre uma vlvula, um transstor e um micro-chip, dentro de um micro-chip podem ser inseridos centenas de transstores.

Vlvulas Ocupam mais espao e consumem mais energia, produzem mais calor.Transstor Ocupam menos espao, consumem menos energia, produzem menos calor.

Aplicao das vlvulasA vlvula electrnica utilizada em amplificadores de radiofrequncia e em transmissores de menos de um quilowatt at muitos quilowatt. Estas vlvulas so de construo moderna e aliam alta potncia robustez mecnica. A placa ou nodo deste tipo de dispositivo fabricada com grafite ou metais sintetizados. Isto se deve para suportar altas temperaturas e altas dissipaes trmicas.Alm da utilizao em emissoras de radiodifuso e televiso, algumas espcies de vlvulas de potncia ainda fabricadas so utilizadas em equipamentos de eletromedicina, como bisturis electrnicos e equipamentos de dia termia para tratamento fisioterpico. Os fornos de microondas possuem uma vlvula de alta potncia chamada Magnetron. Essa vlvula a responsvel pelo sinal de radiofrequncia que esquentam os alimentos.TransstorA inveno de transstor, foi um marco para a engenharia electrnica e elctrica assim como para toda humanidade. Com o desenvolvimento dos transstores foi possvel a construo de equipamentos electrnicos deveras funcionando apenas com pilhas ou baterias. O transstor uma invenopoucoinfluenteque mudou ocurso da histriaem um grande caminhopara computadores etodos osaparelhos electrnicos. A primeira gerao decomputadoresdependia dainvenodetubos de vcuo, a segunda geraodependia dostransstores, a terceiraerao circuito integrado, ea quarta gerao decomputadoressurgiu apsa inveno domicroprocessador.Os transstores transformaram o mundo electrnico e teve um enorme impacto sobre o projecto do computador. Transstores so feitos de semicondutores substituindo tubos na construo de computadores. Ao substituir os tubos de vcuo volumosos e pouco confiveis com transstores, os computadores podem agora executar as mesmas funes, utilizando menos energia e espao.Uma importante classe de transstores de 3 terminais so os dispositivos de efeito de campo, para estes, o parmetro de controlo o campo elctrico atravs da juno em oposio a corrente do TBJ. Um transstor bipolar de juno, NPN ou PNP um dispositivo de corrente controlada no qual esto envolvidas correntes de electres e lacunas. O transstor de efeito de campo unipolar. Ele opera como dispositivo de tenso controlada com a corrente de electres no canal N ou a corrente de lacunas no canal P. Os dispositivos TBJ ou FET podem ser usados em um circuito amplificador (ou outros circuitos semelhantes, desde que sejam adequadamente polarizados).Umtransstor um dispositivocomposto pormateriaissemi-condutores (germnio esilcio) que tanto podeconduzirquantoisolar. Transstoresmudaramemodularam a correnteelectrnica. O transstorfoi o primeiro dispositivoconcebido para funcionar comoum transmissor, a converso deondas sonoras emondas electrnicas, e resistncia, controleelectrnico actual.Onome "transstor"vem da'trans'do transmissore "sistor" deresistncia.

Vantagens e desvantagens dos transstoresVantagens:-Menor tamanho-Mais leve-No precisa de filamento-Mais resistente-Dissipa menos potncia-No necessita tempo de aquecimento-Menores tenses de alimentaoTamanhoOs transstores desde o tempo de sua criao diminuram de tamanho em propores microscpicas., o que visto nos computadores, que usavam salas inteiras e hoje so portteis. Seu tamanho influencia em matria de chip de computador.PesoTransstores so mais leves, o que ptimo para o uso em dispositivos electrnicos mveis ou instrumentos cientficos.CalorProduzem menos calor, portanto podem ser embalados mais densamente em um aparelho electrnico sem exigirem sistemas de refrigerao complexos.Consumo de energiaConsomem menos energia, ou seja, so mais eficientes e com menor preoDurabilidadeTm mais tempo de vida, em razo de seu design simples e construo metlica. So adequados para dispositivos electrnicos que precisam resistir a impacto e condies ambientais extremas.Desvantagens:No uso para sistemas de amplificao o uso das vlvulas mais vantajoso, pois o som sai com mais potncia Aplicao dos transstores TBJOs transstores so usados nas placas de aparelhos electrnicos e elctricos. So muito utilizados em processadores de computador, sendo principais responsveis pela modernizao computacional em 1960. Suas principaisaplicaesso como: Chave electrnica de controlo (controla o fluxo de energia) e como amplificador de sinais. Uso como chave de controlo: Modo onde ele conduz a corrente entre o emissor e o colector, ou desliga sem levar corrente elctrica.Na figura abaixo, h um exemplo disso, onde a chave S1 ao ser ligada, faz circular uma corrente pela base. Ele satura e acende a lmpada. A resistncia ligada a base calculada, fazendo com que a corrente aumentada pelo ganho resulte num valor maior que o necessrio, no caso, a lmpada.

Uso como amplificador: A corrente oscila entre zero e um valor mximo. Neste caso a corrente do colector um mltiplo da corrente da base. Aplicando na base do transstor um sinal, o resultado ser uma corrente mais elevada no colector.

Transstor de Efeito de Campo Um transstor bipolar de juno (TBJ) NPN ou PNP um dispositivo de corrente controlada no qual esto envolvidas correntes de electres e lacunas. O transstor de efeito de campo (FET) unipolar. Ele opera como dispositivo de tenso controlada com a corrente de electres no canal N ou a corrente de lacunas no canal P. Os dispositivos TBJ ou FET podem ser usados em um circuito amplificador (ou outros circuitos semelhantes, desde que sejam adequadamente polarizados).

O transstor de efeito de campo difere do transstor de juno bipolar nas seguintes caractersticas importantes: 1. de fabricao simples e ocupa menos espao. O MOSFET quando integrado ocupa menos da rea da pastilha ocupada pelo transstor bipolar. Desta maneira, so amplamente utilizados para integrao em larga escala. 2. Em uma parte da faixa de operao dos MOSFET, eles actuam como elementos resistivos controlados por tenso e ocupam rea muito menor que o resistor de CI correspondente. 3. Apresenta alta impedncia de entrada (at 1014). Isto significa que a constante de tempo do circuito de entrada bastante grande para possibilitar que a carga armazenada na pequena capacitncia de entrada permanea por tempo suficiente para que o dispositivo seja utilizvel como elemento de memria em circuitos digitais. 4. Possui capacidade de dissipar potncias elevadas e comutar grandes correntes em alguns nanossegundos. 5. menos ruidoso do que um transstor bipolar, e, portanto mais adequando para estgios de entrada de amplificadores de baixo nvel ( extensivamente usado em receptores FM de alta fidelidade).

As principais desvantagens do FET so apresentar uma relativamente pequena banda de ganho em comparao com o TBJ e maior susceptibilidade a danos quando manuseado. O uso de dielctrico de porta, normalmente dixido de silcio, apresenta uma

Caractersticas Controle por tenso: a corrente entre o dreno e a fonte controlada pela tenso aplicada na porta, em contraste com o valor do transstor TBJ, cuja corrente de colector controlada pela corrente da base.

Alta impedncia de entrada: para que seja possvel controlo de corrente do canal n necessrio que produza uma polarizao reversa, das junes da porta, provocando desta forma um aumento na regio de depilao destas junes e em decorrncia disto, um estreitamento do canal, com isso tem-se correntes de porta e consequentemente, alta impedncia.

Curva caracterstica: o comportamento de JFET pode ser sumarizado por suas curvas de dreno e de transcondutncia.

Outras caractersticas: os transstores JFET, apresentam menores ganhos em relao aos TBJ, e em decorrncia disto tem maior estabilidade trmica, os JFET tem dimenses menores os comparadas com os transstores TBJ.

Principio de funcionamentoAssim como os TBJ, h sempre dois tipos de transstores npn e pnp, a diferena esta no portador maioritrio (electres ou lacunas). Uma vez que os FET, so controlados por variao do campo elctrico atravs da juno, possvel construir um capacitor no elemento de controlo a, dessa forma, reduzir ainda mais a corrente de fuga.

Concluso Findo o trabalho pode concluir-se que com o avano tecnolgico, foi sempre possvel a construo de equipamentos electrnicos com menor dimenso, assim como possveis mudanas que venham a melhorar o desempenho desses equipamentos ou mesmo torna-lo mais modernos.

Referencias Bibliogrficas 1. Transistor-Wikipedia.2. MILLMAN, J, HALKIAS.C.C.Electronic Devices and Circuits. International student Ed. New York. McGraw-Hill.1967alvino, Albert Paul; Eletrnica Vol.1; McGraw-Hill; So Paulo; 1986Milman, Jacob; Grabel, Arvin; Microelectronics; McGraw-Hill.4. BOYLESTAD, R. L.; NASHELSKY, L. Dispositivos eletrnicos e teoria de circuitos. 8 ed. So Paulo: Prentice Hall, 2006.

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