Curso de Eletrônica - Resistores, Capacitores e Bobinas

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  • 7/22/2019 Curso de Eletrnica - Resistores, Capacitores e Bobinas

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    RESISTORES, CAPACITORES, BOBINAS E TRANSFORMADORES

    Componentes importantes sero examinados nesta lio. Os componentes estudadosfazem parte de todos os computadores, perifricos e circuitos eletrnicos de uso geralcomo, televisores, monitores, impressoras, amplificadores, etc. O conhecimento desuas funes essencial para reparao de qualquer aparelho eletrnico ou para suamontagem. lm disso, conheceremos o princ!pio de funcionamento de algunstransdutores, ou se"a, dispositivos que convertem energia como os alto#falantes, fonese microfones. $eremos finalmente, uma apresentao do mais importante de todos osinstrumentos eletrnicos, o mult!metro, com as aplicaes %&sicas que voc' precisaconhecer para uslo na desco%erta de pro%lemas dos computadores e de muitosoutros equipamentos eletrnicos(

    a) resistores%) potencimetros e trim#potsc) capacitores

    d) %o%inas e indutorese) corrente cont!nua, corrente alternada e transformadoresf) transdutores( alto# falantes, fones e microfonesg) os galvanmetros e os mult!metros

    a) RESISTORESCaso no ha"a limitao para a corrente eltrica num circuito, dada pela resist'nciade suas partes, a sua intensidade no poder& ser controlada e isso pode provocaruma converso de energia em calor em uma quantidade alm do previsto( o casodo curto#circuito em que temos uma produo descontrolada de calor, com efeitosdestrutivos.*ara reduzir, de maneira controlada, a intensidade da corrente, oferecendo#lhe

    uma oposio ou resist'ncia, ou ento para fazer cair a tenso num circuito a umvalor mais conveniente a uma determinada aplicao, usamos componentesdenominados resistores.Os resistores mais comuns so os de pel!cula ou filme de car%ono ou met&lico, quetem o aspecto mostrado na figura +. quantidade- de resist'ncia que um resistor oferece corrente eltrica, ou se"a,sua resist'ncia nominal medida em ohms / ) e pode variar entre 0,+ e mais de11 000 000 .$am%m usamos nas especificaes de resist'ncias os m2ltiplos do ohms, nocaso o quilohm /3) e o megohm /4).ssim, em lugar de falarmos que um resistor tem 5600 comum dizermos 5,6 3

    ou simplesmente 536, onde o 3- su%stitui a v!rgula.*ara um resistor de 1 600 000 ohms falamos simplesmente 1,6 4 ou ento 146.

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    NO COMPUTADOR:No computador alm de usarmos muitos resistores, tambm

    empregamos mltiplos e submltiplos de diversas unidades, O quilo (k) e omega (M) indicando milhares e milhes podem ser encontrado nasespecificaes de quantidade de mem!ria (quilob"te e megab"te abreviadospor k# e m#) ou ainda de velocidade ( quilohert$ e megahert$ abreviados pork%$ e M%$)&Como os resistores so componentes em geral pequenos, os seus valores no somarcados com n2meros e letras, ou atravs de um c7digo especial que todos ospraticantes de eletrnica devem conhecer.8este c7digo so usadas faixas coloridas conforme explicamos a partir da seguinteta%ela(

    TABELA 1

    Cor 1 anel 2 anel 3 anel 4 anelPreo # 0 x+ #

    Marro! + + x+0 +9"er!el#o 1 1 x+00 19Laran$a : : x+000 :9A!arelo 5 5 x+0000 59"er%e ; ; x+00000 #A&'l < < x+000000 #"(olea 6 6 # #C(n&a = = # #Brano > > # #Praa # # x0,0+ +09Do'ra%o # # x0,+ ;9

    *artindo desta ta%ela, o valor de um resistor dado por : ou 5 faixas coloridasque so lidas da ponta para o centro, conforme mostra a figura 1.?amos supor que este"amos de posse de um resistor cu"as cores na ordem so(amarelo, violeta, vermelho e dourado /figura 1). @ual ser& o seu valorA

    primeira e a segunda faixa fornecem os dois algarismos da resist'ncia, ou se"a(mareloB5?ioletaB6ormamos assim, a dezena 56. terceira faixa nos d& o fator de multiplicao, ou quantos zeros devemosacrescentar ao valor "& lido.

    8o caso temos(?ermelho B 00 ou x +00$emos ento 56 D 00 B 5600 ohms ou 536.

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    quarta faixa nos diz qual a tolerEncia no valor do componente, quando elaexiste. Fe esta faixa no existe, temos um resistor de 109, ou se"a, que pode terat 109 de diferena entre o valor real da resist'ncia que ele apresenta e o valorque temos na marcao.8o nosso caso, a faixa dourada diz que se trata de um resistor com ;9 detolerEncia.Gxistem resistores de fio- que por serem maiores, t'm a marcao de resist'nciafeita diretamente com n2meros e outras indicaes.

    NO COMPUTADOR:'amine uma placa de computador (ser interessante voc* conseguir umaplaca usada ou queimada em algum dep!sito de sucata)& +ea quantosresistores ela tem& -rocure ler seus valores pelo c!digo que eplicamos&

    ?imos na lio anterior que, quando uma corrente eltrica fora uma passagempor um meio que lhe oferea oposio ela despende energia na forma de calor.8o caso do resistor, se o componente no for capaz de transferir este calor para o

    meio am%iente, ele aca%a por aquecer demais e queimar. capacidade de um resistor de transferir calor para o meio am%iente est&diretamente ligada ao seu tamanho /superf!cie de contato com o ar). Gstacapacidade dada pela pot'ncia /dissipao) do resistor, a qual expressa emHatts /I).ssim, os menores resistores so de +J= ou +J5 I enquanto que os maiorespodem chegar a 10 ou mais Hatts /alguns fa%ricantes especificam as pot'nciasem valores decimais como 0,+1; I ). Gstes resistores de grandes pot'ncias sode material resistentes alta temperatura e em lugar do car%ono ou filme met&licoso feitos fios de nicromo /uma liga de metais). Fo chamados tam%m deresistores de fio /figura :).

    ATEN*+O

    Os resistores de grande porte f!sicoso do tipo resistor de fio, e estes sousados em circuito que consomecorrente elevada.

    GK( Gncontramos na fonte dealimentao dos computadores,monitores.

    CIRCUITO SRIE DE RESISTORES

    @uando ligamos resistores em srie, conforme mostra a figura 5, a resist'nciaresultante que o%temos equivale soma das resist'ncias dos v&rios resistores.8a figura 5 temos a associao de resistores de 11,:: e +00 ohms, que resultanuma resist'ncia total de +;; ohms FORMULA

    R equivalente B L+DL1DL: ....Ln

    R total B L+DL1DL:

    R total B +;;

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    CIRCUITO PARALELO DE RESISTORES

    8a associao /ou ligao) em paralelo, a resist'ncia equivalente dada pelaf7rmula(

    Re- . R1 / R2R1 0 R2 o' 1 R . 1 R1 0 1 R2

    *ara o caso da figura ;, a resist'ncia equivalente ligao de um resistor de 10ohms com um de :0 em paralelo de +1 .O%serve que na ligao em srie o%temos resist'ncias maiores do que a dosresistores associados e na ligao em paralelo o%temos resist'ncias menores.

    7rmula para duas resist'ncias.

    Leg B :0 x 10 B

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    *O$G8CQ4G$LO# Lesistorde a"uste, localizado geralmente no setor frontal doequipamento.

    *odemos encontrar potencimetros e trimpots com valores na faixa de fraode ohms at milhes de ohms.Fe o mesmo eixo controlar dois potencimetros, diremos que se trata de umpotencimetro duplo.lguns potencimetros incorporam um interruptor que controlado pelo mesmoeixo, como acontece com os controles de volume de r&dios e amplificadores. 8omesmo controle podemos aumentar e diminuir o volume e ligar e desligar oaparelho /figura =).

    Os potencimetros so usados em diversas funes, como por exemplo, controlesde volume, controle de tonalidade, sensi%ilidade, "& que permitem o a"uste, aqualquer momento, das caracter!sticas dese"adas.

    R& os trimpots so usados quando se dese"a um a"uste 2nico, ou se"a, somentenum determinado momento, levando o aparelho a um comportamento que deve ser

    definitivo / claro que o a"uste pode ser refeito sempre que necess&rio, mas otrimpot normalmente fica dentro do aparelho, que nesse caso precisa ser a%erto).

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    8a figura > mostramos um trimpot de preciso, do tipo multivoltas, muito usado emequipamentos de preciso.

    NO COMPUTADOREnonra!o5 6a(l!ene 7oen(8!ero5 no5 !on(ore5 %e 9%eo; S?F@1nF . 1> F17F . 1>12F

    ?e"a ento que + n equivale a + 000 p e que + equivale a + 000 n ou + 000000 p.

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    Os capacitores tu%ulares, que so formados por folhas de condutores e dieltricosenrolados so usados em circuitos de %aixas freqM'ncias enquanto que ospossuem armaduras e dieltricos planos so usados em circuitos de altasfreqM'ncias. O porque ser& visto em lies futuras.Tm tipo importante de capacitor o eletrol!tico, cu"a estrutura %&sica mostradana figura +1.Tma de suas armaduras de alum!nio que, em contato com uma su%stEnciaquimicamente ativa, se oxida formando uma fin!ssima camada de isolante que vaiser o dieltrico.Sesta forma, como a capacitEncia tanto maior quanto mais fino for o dieltrico,podemos o%ter capacitEncias muito grandes com um componente relativamentepequeno.U preciso o%servar que os capacitores eletrol!ticos so componentes polarizados,

    ou se"a, a armadura positiva ser sempre a mesma. Fe houver uma inverso,tentando#se carregar a armadura positiva com cargas negativas, o dieltrico ser&destru!do e o capacitor inutilizado.8a fam!lia dos capacitores eletrol!ticos temos um tipo que emprega umasu%stEncia que permite o%ter capacitEncias ainda maiores que as o%tidas pelo7xido de alum!nio. $rata#se do 7xido de tEntalo, o que nos leva aos capacitores detEntalo /figura +:).Gstes capacitores podem ser encontrados na faixa de 0,+ at de +00 000 .

    S(!olo-(a

    Ca7a(or elerol(o 5!olo)

    a)

    +

    )

    +

    )

    NO COMPUTADORNas placas dos computadores, fontes e diversos dispositivos encontramoscapacitores de todos os tipos estudados, de acordo com sua fun/o e valor&0ssim, nas fontes de destacam os eletrol1ticos de valores elevados e nas

    placas m/e podemos encontrar os tipos de t2ntalo e cer2micos empredomin2ncia&

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    lm da capacitEncia os capacitores possuem ainda uma outra especificaomuito importante( a tenso de isolao ou de tra%alho.Fe aplicarmos uma tenso muito grande s armaduras de um capacitor, a ddp/diferena de potencial) entre estas armaduras pode ser suficiente para provocaruma centelha que atravessa o dieltrico e causa a destruio do componente.ssim, nunca devemos usar um capacitor num circuito que mantenha uma tensomaior do que a especificada. 8a figura +5 mostramos a maneira comonormalmente especificada esta tenso m&xima.*ara alguns tipos de capacitores tam%m existem c7digos especiais paraespecificaes de valores.Os cerEmicos de discos, conforme mostra a figura +;, por exemplo, possuem doistipos de especificaes que no devem ser confundidas.*ara os pequenos valores, temos a especificao direta em picofarad /p) em queexiste uma 2ltima letra mai2scula que indica a sua tolerEncia, ou se"a, a variaoque pode haver entre o valor real e o valor indicado.

    B +9R B ;94 B 109V B 1,;9W B +09

    O%serve que o W- mai2sculo neste caso, no deve ser confundido com 3-min2sculo que indica quilo ou x + 000.*ara os valores acima de +00 p pode ser encontrado o c7digo de : algarismos,conforme mostra a figura +

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    G, claro que devemos considerar a diviso por +000 se quisermos o%ter osvalores em nanofarad.ssim, +05 que resulta em +00 000 p o mesmo que +00 n.*ara os capacitores cerEmicos temos tam%m a marcao direta, conforme mostraa figura +6 em que os valores so dados em microfarad /).

    *ara o%ter o equivalente em nanofarad %asta multiplicar por + 000( assim 0,0+ equivale a +0 n.

    Ca7a(or %e %(5o %e 7e='enaa7a(n(a;ATEN*+O:@uando o capacitor est&descarregado, e aplicamos umatenso /SC?) neste capacitor,neste instante passa a existir umacorrente instantEnea, e em seguida

    com o capacitor carregado, a corrente deixa de existir, ou se"a, a corrente igual a

    zero.

    NOS COMPUTADORESNos computadores a maioria dos circuitos opera com tenses de 3 ou 45+&6sso significa que os capacitores usados devem ser especificados paraoperar com tenses pouco acima destes valores& 0penas nas fontes de

    alimenta/o ou em pontos mais cr1ticos que encontramos capacitores comtenses de trabalho mais elevadas&

    Como nos casos dos resistores, tam%m existem capacitores vari&veis.8a figura += mostramos os tipos mais comuns, os trimmers e os capacitoresvari&veis propriamente ditos.Os trimmersso capacitores de a"uste com valores pequenos, normalmente dealguns picofarad. Fo especificados pela faixa de valores que podem adquirir. Tmtrimmer de 1#10 p um trimmer que pode ter sua capacidade a"ustada entreestes dois valores.Os vari&veis so usados em sintonia e podem ser especificados pela capacitEnciam&xima, ou se"a, quando esto com o eixo todo fechados.

    $am%m podemos associar capacitores em srie e paralelo, conforme indica afigura +>.8a associao em paralelo, todos os capacitores ficam su%metidos mesmatenso e o valor final o%tido a soma das capacitEncias associadas.8a associao em srie, os capacitores ficam su%metidos a tenses diferentes,mas adquirem a mesma carga em suas armaduras. capacitEncia equivalente /C) dada pela f7rmula(

    1 C . 1 C1 0 1 C2 0 1 C3 0 1n

    Fe tivermos mais capacitores %asta acrescentar a expresso 1Cnonde Cn acapacitEncia destes capacitores adicionados soma.

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    NO COMPUTADOR:-odemos encontrar capacitores associados em alguns pontos doscomputadores, mas isso raro& O caso mais importante ocorre quando n/otemos um capacitor do valor deseado e ligamos dois ou mais de certa formaa obter este valor deseado&

    %) BOBINAS OU INDUTORES4uitas /ou poucas) voltas de fio enroladas de modo a formar uma %o%ina noslevam a um importante componente eletrnico. s %o%inas ou indutoresapresentam propriedades eltricas principalmente em relao &s variaes r&pidasde corrente. Gstas propriedades so dadas pelo que chamamos de indutEncia.

    indutEncia de uma %o%ina medida em VenrX /V) e tam%m comum o uso deseus su%m2ltiplos( o milihenrX /mV) que vale a milsima parte do henrX e omicrohenrX /uV) que equivale milionsima parte do henrX. 8a figura 10 temosalguns tipos de %o%inas e indutores encontrados nos computadores e em muitoscircuitos eletrnicos.

    s %o%inas de poucas espiras, sem n2cleos ou com n2cleo de ferrite /queaumentam sua indutEncia) so usadas em circuitos de altas freqM'ncias ou quetra%alham com variaes muito r&pidas de corrente. R& as %o%inas de muitasespiras, os choques de filtro, por exemplo, que podem ter n2cleos de ferrite oumesmo ferro laminado tra%alham com correntes de mdias e %aixas freqM'ncias.

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    NO COMPUTADOR0s bobinas s/o componentes importantes do computador podendo serencontradas em diversas funes& 7ma delas ustamente 8filtrar9 variaesmuito rpidas da corrente que poderiam afetar o funcionamento de certas

    partes cr1ticas& Os denominados filtros de linha e alguns outros tipos defiltros fa$em uso desta propriedade das bobinas e seu funcionamento ficarclaro : medida que nos aprofundamos no estudo&

    CIRCUITOS DE TEMPO, INDUTORES E CAPACITORES EM CA, SOM E ONDASDE RDIO

    8esta lio analisaremos o que ocorre com os capacitores e os indutores tanto emcircuito de corrente cont!nua como em circuitos de corrente alternada.Gstudaremos tam%m um pouco da natureza dos sons e das ondas de r&dio, que soutilizados em diversos tipos de aparelhos eletrnicos inclusive nos computadores.Sistinguiremos %em estes dois tipos de vi%raes para que os leitores no tenhamd2vidas so%re todas as suas aplicaes e propriedades. $eremos os seguintes itens aestudar(

    a) Circuito LC%) Circuito YCc) Capacitores em circuitos de corrente alternadad) ndutores em circuitos de corrente alternadae) O somf) Ondas de r&dio

    a) CIRCUITO RC@uando associamos um resistor e um capacitor em srie, conforme mostra a figura1+.

    VC

    R

    S 1+ V e

    0

    F i g . 2 1 - C i r c u i t o r c s r i e

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    O%temos um circuito LC srie que apresenta propriedades %astante interessantesque sero analisadas a partir de agora.

    Fupondo que inicialmente a chave F+ este"a a%erta e que o capacitor este"acompletamente descarregado, 7%vio que a tenso entre as suas armaduras ser&nula /zero volt).8o instante em que fechamos a chave, esta%elecendo assim uma corrente nocircuito, como o capacitor est& completamente descarregado, comea a fluir umacorrente que tende a carreglo. 8este instante inicial, o capacitor se comportacomo uma resist'ncia praticamente nula, de modo que a corrente que circula pelocircuito limitada apenas pelo valor do resistor. Gsta corrente ento m&xima noinstante em que ligamos a chave F+.Z medida que o capacitor se carrega, a tenso entre suas armaduras comea asu%ir /lem%re#se que ele estava com zero volt no momento em que ligamos ocircuito), o que significa que existir& uma diferena de tenso menor entre a %ateriae o pr7prio capacitor para %om%ear- mais cargas. Gm outras palavras, medidaque o capacitor se carrega ele passa a representar uma resist'ncia maior para a

    circulao da corrente, diminuindo assim a velocidade com que as novas cargasso transferidas para as suas armaduras.azendo um gr&fico do que ocorre temos ento uma su%ida- inicialmente r&pidada tenso nas armaduras, mas medida que o capacitor se carrega a carga vai setornando mais lenta, conforme mostra a figura 11.

    V ( v )

    1 0 0 %+ V e

    6 3 % S U B ID AI N IC I A L M E N T E R P I D A

    S U B I D A L E N T A( C U R V A E X P O N E N C I A L )

    R CT ( s )

    O%serve que, como a velocidade da carga diminui medida que a tenso nasarmaduras se eleva, ela nunca chega a ser igual esta%elecida pela %ateria. Gmoutras palavras, temos uma curva exponencial que se aproxima infinitamente datenso aplicada ao circuito, mas que na verdade nunca chega a ela.

    curva exponencial que o gr&fico mostra pode ser esta%elecida atravs deuma f7rmula que muito usada nos c&lculos que envolvam circuitos de

    temporizao, osciladores, e importante para se determinar as velocidadesm&ximas em que podem operar os circuitos de computadores. 8o entanto, para osnossos leitores que procuram um conhecimento %&sico existe um valor que podeser calculado de maneira simples e que aparece muito nas especificaes decircuitos que envolvam tempo e em centenas de pro"etos de circuitos eletrnicos.$rata#se da constante de tempo de um circuito LC e que a%reviada normalmentepor t-. constante de tempo, de um circuito LC o%tida multiplicando#se o valor doresistor /L) em ohms pelo valor do capacitor /C) em arad, o%tendo#se um valorem segundos.

    . R / C

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    4as, o que significa este valorAO valor LC nos diz quanto tempo decorre entre o instante em que a chave F+ fechada at que a tenso no capacitor cheque a

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    C

    S E N S O R

    E N T R A D A D O C I R C U IT O S E N S O R

    S A "D A A O C I R C U I TOC O N T R O L A D O

    + v

    R

    F i g . 2 ! - R e d e R C u s a d a " u m

    c i r c u i t o t e m p o r i # a d o r

    8este circuito, depois de decorrido o tempo determinado pelos componentes LCda rede de tempo, quando a tenso atinge 1J: da tenso de alimentao, odispositivo sente- este valor e realiza alguma funo ligando ou desligando umacarga externa. $rata#se de um temporizador.

    NO COMPUTADOROs circuitos internos de um computador e qualquer placa na verdade s/oformados de resistores e capacitores& 0ssim, eles se comportam como8redes .;9 e por isso n/o conseguem mudar rapidamente de estado, ousea, n/o poss1vel fa$er com que as tenses mudem rapidamente de valor&Ora, num computador todo o funcionamento est baseado nestas mudanasde valor das tenses que passam pelos denominados 8n1veis l!gicos9 de quefalaremos oportunamente& 6sso significa que muito importante para osproetistas diminuir ao mimo os efeitos das capacit2ncias de placas eoutros componentes de modo que eles se tornem rpidos& 0ssim, acapacit2ncia que untamente com as resist*ncias dos circuitos, o principal

    fator que limita a velocidade de opera/o de todos os dispositivos do -;&

    ) CIRCUITO LCTma %o%ina /ndutor) e um resistor ligados em srie, conforme mostra a figura 1

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    8o entanto, o campo magntico que a corrente tende a criar, tem linhas de foraque se expandem e que cortam as espiras do pr7prio indutor de modo a induziruma corrente que se ope quela que est& sendo esta%elecida, conforme mostra afigura 16.

    C O R R E N T E I N D U # ID A

    C O R R E N T E E S TA B E L E C I D A

    F i g . 2 & - ' c o r r e " t e i " d u # i d a p e ( a e ) p a " s * o d a s

    ( i " a s d o c a m p o s e o p , e c o r r e " t e

    e s t a e ( e c i d a

    O resultado disso que inicialmente a corrente no indutor encontra uma forte

    resist'ncia que diminui consideravelmente sua intensidade.azendo um gr&fico para visualizar melhor o que ocorre, vemos que no instante emque a chave /F+) fechada, a corrente praticamente nula. Fomente medidaque as linhas do campo magntico criado pela %o%ina vo se expandindo quesua oposio corrente diminui e ela pode aumentar de intensidade. Como nocaso do capacitor, temos para a corrente uma curva de crescimento exponencialque mostrada na figura 1=.

    I ( A )

    1 0 0 %

    S U B I D A L E N T A

    T ( s )

    6 3 %

    S U B ID A R P ID A

    R LF i g . 2 / - C a r g a d e u m i " d u t o r

    a t r a v s d e u m r e s i s t o r .

    $am%m neste caso teoricamente a corrente nunca atinge o m&ximo, que o valordado apenas pelo resistor. constante de tempo de circuito o%tida quando multiplicamos o valor daindutEncia do indutor em henrX /V) pelo valor do resistor em ohms /).

    . L / R

    8umericamente este valor nos diz, depois de quanto tempo a partir do instante emque fechamos a chave que a corrente atinge

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    So mesmo modo, partindo do circuito em que a corrente se"a m&xima no indutor eque momentaneamente se"a comutada, conforme mostra a figura 1>, a constantede tempo LY tam%m nos d& uma informao importante.

    I M A X

    +

    RL

    F i g . 2 0 - C i r c u i t o p a r a d e s c a r g a

    d e u m i " d u t o r .

    Com a interrupo da corrente, as linhas do campo magntico se contraeminduzindo uma corrente que vai circular pelo resistor, dissipando assim a energiaexistente no circuito na forma de calor. corrente induzida inicialmente alta egradualmente vai caindo, o%tendo#se um gr&fico conforme mostra a figura :0.

    I ( A )

    1 0 0 %

    R LT ( s )

    3 %

    F i g . - D e s c a r g a d e u m i " d u t o r

    a t r a v s d e u m r e s i s t o r .

    8este gr&fico o ponto que corresponde ao produto Y x L nos fornece o instante emque a corrente cai a :69 do valor m&ximo. $rata#se da constante de tempo docircuito YL.

    8as aplicaes pr&ticas, dada a dificuldade de se o%ter indutores de valores muitosaltos /o que no ocorre com os capacitores) os circuitos LY no so usados senonos casos em que se necessitam de tempos muito pequenos de retardo paratemporizao ou outras aplicaes.

    cima de alguns milihenries, a o%teno de um indutor "& se torna pro%lem&tica,pois estes componentes comeam a se tornar volumosos, caros e pesados.

    NO COMPUTADOROs fios e as trilhas de cobre que condu$em as correntes nas placas decircuito impresso as comportam como indutores&

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    'stes fatores tambm s/o muito importantes quando vamos ligar doisdispositivospor meio de um cabo, por eemplo, o computador a umaimpressora, O fato do cabo apresentar capacit2nciase indut2ncias indevidas(por menores que seam), impede que ele funcione bem alm de um certocomprimento&0s indut2ncias e as capacit2ncias impedem que os sinais seam transmitidossem deformaes de um ponto a outro dos circuitos&

    ) CAPACITORES EM CIRCUITOS DE CORRENTE ALTERNADA8o item /a) desta lio vimos o que ocorre com um capacitor, associado com umresistor, num circuito de corrente cont!nua, ou se"a, em que esta%elecemos umacorrente num sentido 2nico para a carga ou descarga do capacitor.O que aconteceria com um capacitor se ele fosse usado num circuito alimentadopor corrente alternadaAConforme "& vimos na lio anterior, numa corrente alternada o fluxo de cargasinverte#se rapidamente e de forma constante, no nosso caso a razo de

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    *artindo de um instante em que a tenso se"a nula, medida que ela aumenta devalor numa certa polaridade, ela %om%eia- cargas para o capacitor, que comea acarregar com a mesma polaridade. @uando a tenso alternada atinge o m&ximonum sentido, o capacitor tam%m atinge sua carga m&xima.Sepois, quando a tenso diminui, as cargas se escoam do capacitor at que,quando a tenso na rede atinge zero, o capacitor tam%m estar& descarregado.8o semiciclo /metade do ciclo) seguinte, a corrente comea a aumentar, mas nosentido oposto, carregando assim as armaduras do capacitor com a polaridadeoposta, tudo conforme mostra a seqM'ncia da figura ::.

    & C

    F i g . - C a p a c i t o r " u m c i r c u i t o

    d e c o r r e " t e a ( t e r " a d a

    carga e descarga acompanhadas o ritmo de inverso de polaridade da redeocorre indefinidamente. quantidade de cargas que %om%eada- e extra!da- do capacitor depende nos7 da tenso aplicada, mas tam%m do pr7prio tamanho do capacitor, ou se"a, desua capacitEncia.Gsta capacitEncia determina ento a corrente mdia que circula por estecomponente no processo de carga e descarga, "& que no podemos falar num

    valor em cada instante, pois ela varia, conforme vimos.*odemos dizer que o capacitor se comporta como uma resist'ncia- neste circuito,permitindo que uma corrente vari&vel circule.Como o termo resist'ncia- no se aplica neste caso, pois o que temos correntede carga e descarga circulado, adota#se um outro termo para indicar ocomportamento do capacitor no circuito de corrente alternada.Gste termo adotado reatEncia- e no caso do capacitor temos uma reatEnciacapacitiva- representada por Kc.O valor de Kc dado em ohms e depende %asicamente de dois fatores( afreqM'ncia da corrente alternada e o valor do capacitor. *ara calcular a reatEnciacapacitiva apresentada por um capacitor utilizamos a seguinte f7rmula(

    )2(1

    CfXc

    =

    Onde( .reatEncia capacitiva em ohms /).constante que vale :,+56 .freqM'ncia em hertz /Vz)C .capacitEncia em farad /)Onde(KY .reatEncia capacitiva em ohms /).constante que vale :,+5f .freqM'ncia da corrente em hertz /Vz)Y .indutEncia em henrX /f)

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    O%serve que a f7rmula nos mostra claramente que quanto maior for a freqM'nciada corrente, maior ser& a oposio encontrada para ela se esta%elecer num circuitoque exista um indutor.Sizemos que os indutores oferecem uma oposio maior aos sinais de freqM'nciamais altas. Feu uso em com%inao com os capacitores nos circuitos de filtrospermite a separao de sinais de freqM'ncias diferentes, conforme veremosoportunamente.

    NO COMPUTADOR=ualquer fio ou mesmo trilha numa placa de circuito impresso apresentauma certa indut2ncia& >e, conforme vimos, a indut2ncia tem um efeito tantomaior num circuito quanto maior a sua freq?*ncia, a velocidade de opera/ode um computador est seriamente dependente deste fator&@e fato, quanto maior for a velocidade de opera/o de um computador, ousea, a freq?*ncia de seu clock (que ser estudada em pormenores maisadiante), maior ser/o os efeitos de qualquer indut2ncia que sea apresentada

    de forma indevida nos seus circuitos&A por isso que, para transmitir sinais de um ponto a outro, como, poreemplo, em redes ou para a impressora, muito importante que os cabosusados e demais elementos do circuito tenham uma indut2ncia muito baia&;aso contrrio, os sinais s/o afetados pela forte oposi/o apresentadasurgindo os problemas de funcionamento&

    OS SEMICONDUTORES GUN*HES DIODOS

    8as lies precedentes estudamos alguns componentes denominados passivos-assim chamados porque no amplificam nem geram sinais. Gstes componentes%&sicos como os resistores, capacitores e transformadores so muitos importantes nos

    circuitos dos computadores e de muitos outros equipamentos eletrnicos, poiscomplementam as funes exercidas pelos componentes denominados ativos- comoos transistores, circuitos integrados e outros.8a construo dos transistores e de um outro componente passivo importante que odiodo entram os chamados materiais semicondutores que sero "ustamente o assuntocentral desta lio. ?eremos tam%m o que ocorre quando estes materiais sodopados com impurezas e formo "unes, chegando assim ao primeiro componentesemicondutor importante de nosso curso, que o diodo. 8esta lio teremos ento osseguintes itens(

    a) 4ateriais semicondutores%) Runes *8

    c) O diodo semicondutord) $ipos de diodoe) O diodo zenerf) O diodo emissor de luz ou YGSg) Os foto#diodos

    a) MATERIAIS SEMICONDUTORESConforme estudamos na primeira lio, existem materiais que podem conduzir acorrente eltrica com facilidade, como por exemplo, os metais, e que sochamados condutores. *or outro lado, existem materiais em que a corrente eltricano pode passar, pois os portadores de cargas no t'm mo%ilidade e que so

    denominados isolantes. Sentre os isolantes, destacamos os pl&sticos, o vidro, amica e a %orracha.

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    8um grupo intermedi&rio, situado entre condutores e isolantes temos algunsmateriais que no so nem %ons condutores e nem isolantes, e entre os elementosqu!micos com estas caracter!sticas destacamos os dois mais importantes, que soo germEnio /[e) e o sil!cio /Fi) /figura :;).

    O O

    R E S I S T I V I D A D E

    O U R O

    C O N D U T O R E S

    A L U M " N I OC O B R E

    S E M I C O N D U TO R E S

    ! E R M ' N I O

    S I L "C I OS E L N I O

    P L S T IC OP A P E L

    B O R R A C AI S O L A N T E S

    V I D R OM I C A

    F i g . ! - o s i 3 * o r e ( a t i v a d o s m a t r i a i s e m r e ( a 3 * o c o " d u t i v i d a d e e ( t r i c a .

    Gxistem outros elementos semicondutores igualmente importantes para aGletrnica, mas eles s7 sero estudados futuramente, como o Fel'nio /Fe) , o

    [&lio /[a), etc. principal caracter!stica que nos interessa no caso do Fil!cio e do [ermEnio queestes elementos possuem &tomos com 5 eltrons na sua 2ltima camada e que elesse dispem numa estrutura ordenada conforme mostra a figura :

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    Gstas impurezas consistem em &tomos de algum elemento que tenha n2merodiferente de 5 eltrons na sua 2ltima camada e se faz em proporesextremamente pequenas, da ordem de poucas partes por milho /ppm).

    $emos ento duas possi%ilidades de adio de impurezas(- Ele!eno5 o! o!o5 %oa%o5 %e J elKron5 na l(!a a!a%a- Ele!eno5 o! o!o5 %oa%o5 %e 3 elKron5 na l(!a a!a%a;

    O primeiro caso, mostrado na figura 5 do elemento rs'nio /s). Como os&tomos vizinhos s7 podem compartilhar = eltrons na formao da estruturacristalina, so%ra um que, que no tendo a que se ligar, adquire mo%ilidade nomaterial, e que por isso pode servir como portador de cargas.O resultado que a resistividade ou capacidade do material de conduzir a correntese altera e o [ermEnio ou Fil!cio dopados- desta forma, se tornam %onscondutores de correntes eltricas.Como o transporte das cargas feito neste material pelos eltrons que so%ram oueltrons livres que so cargas negativas, o material semicondutor o%tido desta

    forma, pela adio deste tipo de impureza, rece%e o nome de semicondutor do tipo8 /8 de negativo).8a segunda possi%ilidade, acrescentamos uma impureza cu"os &tomos tenham :eltrons na sua 2ltima camada, como por exemplo o \ndio /n) o%tendo#se entouma estrutura conforme a mostrada na figura ;.?e"a que, no local em que se encontra o &tomo de \ndio no existem = eltronspara serem compartilhados de modo que so%ra uma vaga, ou lacuna-.Gsta lacuna tam%m funciona como um portador de cargas, pois eltrons quequeiram se movimentar atravs do material podem saltar- de lacuna em lacunaencontrando assim um percurso com pouca resist'ncia.Como os portadores de carga neste caso so lacunas, e a falta de eltronscorresponde ao predom!nio de uma carga positiva, dizemos que o material

    semicondutor assim o%tido do tipo * /* de positivo).*odemos formar materiais semicondutores do tipo * e 8 tanto com elementoscomo o [ermEnio e o Fil!cio, como alguns outros que encontram muitasaplicaes na Gletrnica.

    NO COMPUTADOROs componentes denominados 8chips9 dos computadores, que conformeveremos nada mais s/o do que circuitos integrados, baseiaBse totalmentenos materiais semicondutores que vimos& Minsculas pastilhas de sil1cioonde s/o gravadas regies do tipo N e do tipo - formam os milhares deelementos eletrCnicos de um computador& 6sso significa que toda aeletrCnica do -; baseada nas propriedades dos materiais - e N doscircuitos integrados&

    ) GUN*HES PNTm importante dispositivo eletrnico o%tido quando "untamos dois materiaissemicondutores de tipos diferentes formando entre eles uma "unosemicondutora. "uno semicondutora parte importante de diversos dispositivos como osdiodos, transistores, FCLs, circuitos integrados, etc. *or este motivo, entender seucomportamento muito importante e isso que veremos agora. Fupondo quetemos dois pedaos de materiais semicondutores, um do tipo * e um outro do tipo8, se unimos de modo a estarem num contato muito pr7ximo, formam uma "uno,

    conforme mostra a figura :6.

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    Gsta "uno apresenta propriedades muitos importantes. nalisaremos inicialmenteo que ocorre na pr7pria "uno.8o local da "uno os eltrons que esto em excesso no material 8 e podemmovimentar#se procuram as lacunas que esto presentes no material *preenchendo#as. O resultado que estas cargas se neutralizam e ao mesmotempo o aparece uma certa tenso entre os dois materiais /* e 8).Gsta tenso que aparece na "uno consiste numa verdadeira %arreira que precisaser vencida para que possamos fazer circular qualquer corrente entre os doismateriais. Conforme o fenmeno sugere, o nome dado %arreira de potencial-.Gsta %arreira possui um valor que depende da natureza do material semicondutor,sendo tipicamente de 0,1 ? para o [ermEnio e 0,< ? para o Fil!cio. estrutura indicada, com dois materiais semicondutores * e 8, forma umcomponente que apresenta propriedades eltricas %astante interessantes e quedenominamos diodo semicondutor.

    ) O DIODO SEMICONDUTOR*ara fazer uma corrente circular numa estrutura conforme a estudada, com doismateriais * e 8 formando uma "uno, temos duas possi%ilidades ou dois sentidos

    poss!veis( a corrente pode fluir do material * para o 8 ou vice#versa.8a pr&tica, veremos que estas duas correntes encontram o%st&culos de naturezacompletamente diferente.?amos supor que uma %ateria se"a ligada nos pedaos de material semicondutorque formam a "uno, conforme mostra a figura :=.

    O material * conectado ao p7lo positivo da %ateria enquanto que o material 8 conectado ao p7lo negativo. Ocorre ento uma repulso, que faz com que osportadores do pedao de material 8 se afastem do p7lo negativo dirigindo#se "uno, enquanto que os portadores do material * se afastam deste p7lo tam%mse dirigindo a "uno.$emos ento na regio da "uno uma recom%inao, "& que os eltrons quechegam passam a ocupar as lacunas que tam%m so empurradas- para estaregio. O resultado que este fenmeno a%re caminho para que novas cargas,tanto do material * como do 8, se diri"am para esta regio, num processo cont!nuoque significa a circulao de uma corrente.

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    Gsta corrente ento intensa, o que quer dizer que o pedao de materialsemicondutor polarizado desta forma, ou se"a, no sentido direto, deixa passar acorrente com facilidade.8o entanto se invertemos a polaridade da %ateria em relao aos semicondutores,o que ocorre uma atrao dos portadores de material 8 para o p7lo positivo e domaterial * para o negativo, ou se"a, eles se afastam da "uno, conforme mostra afigura :>.

    O resultado que em lugar de termos uma aproximao das cargas na regio da"uno tem seu afastamento, com um aumento da %arreira de potencial queimpede a circulao de qualquer corrente.O material polarizado desta forma no deixa passar corrente alguma.8a pr&tica, uma pequena corrente denominada de fuga- circula, da ordemmilionsimos de ampre, devido ao fato de que o calor do pr7prio material podesoltar- portadores de carga dos &tomos da "uno, os quais se recom%inam.Como esta corrente varia com a temperatura, o material polarizado desta formafunciona como um excelente sensor para esta grandeza.

    %) DIODO SEMICONDUTORTma simples estrutura *8 de Fil!cio ou [ermEnio resulta num importantecomponente eletrnico, que o diodo semicondutor. 8a figura :6 temos a suaestrutura e tam%m seu s!m%olo. O s!m%olo uma seta que aponta no sentido emque ocorre a conduo da corrente.8a mesma figura temos o aspecto mais comum para um diodo semicondutor, ondeo material 8, que o catodo /C ou W) do diodo, identificado por uma faixa ouanel.

    A C

    A

    A

    C

    C

    A

    A

    C

    C

    A S P E C TO S

    A N O D O C A TO D O

    S "M B O L O

    F i g . & - O d i o d o s e m i c o " d u t o r .

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    Tm diodo semicondutor pode ento ser polarizado de duas formas, conformemostra a figura :=.

    + +

    C O R R E N T E IN T E N S A

    N $ O C O R R E N T E

    * ) P O L A R I# A $ O D I R E TA , ) P O L A R I# A $ O I N V E R S A

    F i g . / - o ( a r i# a 3 * o d e u m d i o d o s e m i c o " d u t o r .

    Fe o diodo for polarizado como em /a) com o p7lo positivo de uma %ateria ligadoem seu anodo, a corrente pode fluir com facilidade, pois o diodo apresenta uma%aixa resist'ncia. Sizemos que o diodo est& polarizado no sentido direto.Fe a polarizao for feita conforme mostra a mesma figura em /%), ento nenhumacorrente pode circular. Sizemos que o diodo est& polarizado no sentido inverso.

    U muito comum que se"a feita a comparao do diodo com uma v&lvula dereteno hidr&ulica] que mostrada na figura :>-.

    Fe a &gua for forada a circular num sentido, a tampa- a%re e ela fluinormalmente /polarizao direta), mas se a &gua for forada no sentido inverso ouquiser voltar, a tampa fecha e no ocorre o retorno.O diodo semicondutor, por estas propriedades pode ser usado em muitasaplicaes importantes, conforme teremos oportunidade de ver em nosso curso,nas experi'ncias descritas e mesmo em muitos aparelhos comerciais.O%serve ainda que, devido ao fato de precisarmos vencer a %arreira de potencialde 0,1 ? para os diodos de [ermEnio ou 0,< ? para os de Fil!cio, quando ocorre aconduo existe sempre so%re o diodo uma tenso deste valor,independentemente da intensidade da corrente, conforme mostra a figura 50.

    C O R R E N T E

    ! E R M ' N I O

    0 - v

    C O R R E N T ES I L " C I O

    0 - 6 vF i g . 4 - 5 u e d a s d e t e " s * o " o s d i o d o s .

    8a verdade, como a resist'ncia do diodo muito %aixa na sua condio de

    conduo da corrente, se no houver algo para limitla no circuito, o diodo corre orisco de se queimar- pois existe um limite para a intensidade da corrente que elepode conduzir.

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    Sa mesma forma, tam%m existe um limite para a tenso m&xima que podemosaplicar num diodo ao polarizlo inversamente.

    Chega um ponto em que, mesmo polarizado inversamente, a %arreira depotencial no mais pode conter o fluxo de cargas rompendo#se- com a queima dodiodo.

    Os diodos comuns so ento especificados em funo da corrente m&xima quepodem conduzir no sentido direto, a%reviada por f /o vem de forward emingl's que quer dizer direto ), e pela tenso m&xima que podem suportar nosentido inverso, a%reviada por ?r / o L vem de Reverse , @ue em ingl's querdizer inverso ).

    Conforme veremos, existem alguns tipos de diodos especiais que podemfuncionar polarizados no sentido inverso, e que apresentam caracter!sticas muitointeressantes para a eletrnica.

    NO COMPUTADOR'ncontramos diodos semicondutores nos computadores em diversas

    funes& 'stes diodos tanto podem estar presentes na forma de um

    componente independente (como nas fontes de alimenta/o) e que podemser retirados ou trocados de uma placa, como podem estar 8embutidos9 ouintegrados num circuito integrado, ou sea, num daqueles componentes maiscompleos com muitos terminais e que na realidade s/o formados pormuitos outros numa nica pastilha de sil1cio, conforme veremos&

    e) TIPOS DE DIODOSR& vimos que o material semicondutor usado na formao de "unes pode sertanto o germEnio como o sil!cio, assim temos diodos tanto de germEnio como desil!cio. G, nestes grupos, os tipos podem ainda ter finalidades diferentes, conformeveremos a seguir(

    D(o%o %e -er!n(o8a figura 5+ temos a estrutura interna de um diodo de germEnio comum.

    N

    F i g . 4 1 - 6 m d i o d o d e g e r m 7 " i o .

    Gste tipo de diodo usado com correntes muito fracas, mas pode operar emvelocidades muito altas, assim ele usado principalmente na deteco de sinaisde altas freqM'ncias /r&dio). $ipos conhecidos desta fam!lia so o +8:5, +8, etc.

    ?e"a que a especificao dos diodos feita segundo uma codificao( para osdiodos de origem americana temos a sigla O ou ainda -N-.

    D(o%o5 %e S(l(o %e U5o eralGstes so diodos de sil!cio fa%ricados para o tra%alho com correntes de

    pequena intensidade, da ordem de no 4&ximo uns 100m e tenses que no voalm dos +00v. Fo usados em circuitos l7gicos, circuitos de proteo detransistores, polarizao, etc. 8a figura 51 temos o +85+5=, que um dos tiposmais populares deste grupo de sil!cio de uso geral.

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    A /

    F i g . 4 2 - D i o d o 1 N 4 1 4 / d e s i ( 8 c i o .

    D(o%o5 Re(6(a%o5 %e S(l(o

    Gstes so conduo de correntes intensas e tam%m operam com tensesrelativamente elevadas que podem chegar a + 000v ou + 100v no sentido inverso.

    Tma srie muito importante destes diodos a formada pelos +85000- e quecomea com o +8500+.

    $odos os diodos da srie podem conduzir uma corrente direta de at + , masa tenso interna vai aumentando medida que o n2mero do componente tam%maumenta. ssim temos(

    $ipo ?L +8500+ ;0v +85001 +00v +8500: 100v +85005 500v +8500;

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    curva so%e), mas a tenso praticamente no varia /pois a curva se mantm quaseperpendicular a o valor dado por ?+).

    *or outro lado, no terceiro quadrante /) temos o ponto em que ocorre aruptura inversa- /?p) quando ento a corrente pode aumentar muito no sentidoinverso /a reta vertical, perpendicular a este ponto ?p), mas a tenso no diodono varia.

    ?e"a ento que, quando ocorre a ruptura no sentido inverso, por mais que acorrente aumente a tenso no diodo se mantm est&vel, fixa no valor ?r que apartir de agora, para os diodos zener ser& chamado de ?z, ou tenso zener.

    sso significa que se tivemos um diodo que possa tra%alhar neste ponto dacurva caracter!stica, ele ser& capaz de manter fixa a tenso num circuitoindependentemente da corrente, ou se"a, ele poder& funcionar como um reguladorde tenso. 8a figura 55 temos o s!m%olo adotado para representar este tipo dediodo, que denominado diodo zener-.

    A /

    F i g . 4 4 - S 8 m o ( o d o d i o d o # e " e r .

    Os diodos zener cumprem funo muito importante regulando a tenso decircuitos de fontes de alimentao, alm de estarem presentes em outrasaplicaes em que se necessita de tenso fixa. Siodos zener com tenses entre 1e 100 volts so encontrados em aparelhos eletrnicos.

    NO COMPUTADOR 0 regulagem da tens/o nas fontes dos computadores n/o feitadiretamente por diodos $ener& Os diodos $ener, no entanto podem serencontrados em muitos outros circuitos importantes do -;, estabili$ando a

    tens/o em determinados pontos&

    8a figura 5; temos o modo de se usar um diodo zener.

    +

    R

    R E S I S TO R L IM IT A D O

    2 O N T E D E TE N S $ O M A I O R

    D I O D O # E N E R

    C I R C U I TOA L IM E N T A D O

    F i g . 4 ! - 6 s o d o d i o d o # e " e r .

    ?e"a, em primeiro lugar, que ele polarizado no sentido inverso, ou se"a, seucatodo vai ao ponto de alimentao positiva. O circuito que deve ter a tensoesta%ilizada ligado em paralelo com o diodo zener.

    O resistor L tem a importante funo de limitar a corrente no diodo zener, poisse ela superar um valor determinado pela capacidade de dissipao do diodo, elepode queimar#se. O valor m&ximo da corrente depende da pot'ncia do zener epode ser calculado facilmente em cada aplicao.

    ssim, lem%rando que a pot'ncia dada pelo produto tenso x corrente, setivermos um diodo zener de 1 volts, cu"a dissipao m&xima para a pot'nciaindicada(

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    * B T x + B 1 x B ^ ampre*ara um diodo de 5v, a corrente ser& menor(* B T x + B 5 x B _ ampres

    Gsta corrente m&xima determina o valor do resistor que deve ser ligado emsrie com o diodo zener numa aplicao normal.

    Tma srie de diodos que se emprega muito em pro"etos e aparelhoscomerciais a N`K6>C da *hilips Components, formada por diodos de 500 mI.8esta srie a tenso do diodo dada pelo pr7prio tipo. ssim(

    # N`K6>C1?+ onde o 1?+ corresponde a tenso de 1,+v /o ? su%stitui a v!rguladecimal ). # N`K6>C+1? corresponde a um diodo de +1v. O leitor que pretende mexer com computadores deve estar atento as

    especificaes dos diodos no sentido de sa%er identifica#los pelo tipo. *or estemotivo, manual de equival'ncias e dos pr7prios componentes so muitoimportantes na oficina.

    6) DIODOS EMISSORES DE LU OU LED5 o%servao de que quando um diodo conduz a corrente no sentido direto h&emisso de radiao, normalmente infravermelha /luz invis!vel) %em antiga.

    Gste efeito pode ser modificado para a o%teno de radiao em outra faixa doespectro avanado ento do infravermelho rumo a faixa de luz vis!vel.

    $emos ento componentes cu"a estrutura %&sica a mesma de um diodocomum, mas que so feitos de materiais como o arseneto de g&lio /[as), ou ainda oarseneto de g&lio com !ndio /[as), e que so denominados light emitting diodes- ou

    a%reviadamente YGSs /em portugu's chamamos estes componentes de diodosemissores de luz).Os diodos emissores de luz ou YGSs podem produzir uma luz incrivelmente

    pura, pois como a emisso ocorre por um processo de transfer'ncia de energia entreeltrons que esto em 7r%itas definidas nos &tomos, sua freqM'ncia 2nica /esteprocesso semelhante ao laser, da! os YGSs serem considerados dispositivosaparentados- dos lasers).

    ssim diferente da luz %ranca que formada pela mistura de todas as cores, aluz emitida por um YGS tem cor 2nica. $rata#se de uma fonte de luz monocrom&tica,conforme mostra a figura 5

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    8a figura 56 temos o aspecto e o s!m%olo de um YGS.

    A/

    T E R M I N A L

    M A I S C U R TO

    L A D O C A TO

    A /

    S " M B O L O

    F i g . 4 & - ' s p e c t o e s 8 m o ( o d e u m % E D .

    *ara sa%er usar um YGS precisamos conhecer suas caracter!sticas eltricas eisso pode ser facilmente conseguido a partir de sua curva caracter!stica mostrada nafigura 5=.

    I ( A ) C O R R E N T E E M A M P R E S

    IC O R R E N T E A U M E N TA

    II

    V

    R U P T U R A

    I N V E R S A

    V ( v ) T E N S $ O E M V O L T S

    II I

    V 1( 0 - * 0 - 6 )

    IV

    F i g . 4 / - C a r a c t e r 8 s t ic a d e u m d i o d o .

    *or esta curva temos diversas informaes interessantes. primeira delas nosmostra que o ponto ?f, ou se"a, o instante em que o YGS comea a conduzircorresponde a uma tenso %em maior do que a de diodos comuns de sil!cio ou

    germEnio. Se fato, para um YGS vermelho esta tenso esta em torno de +,

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    'stes D'@s podem ter as mais diversas cores e operam eatamente pelomesmo princ1pio que estudamos agora&-) FOTO DIODOS

    Conforme "& estudamos, uma pequena corrente pode fluir por um diodo quandopolarizado no sentido inverso devido li%erao de portadores de cargas e quepermite a utilizao do diodo de uma nova maneira.

    Fe a luz incidir na "uno polarizada no sentido inverso, conforme sugere afigura 5>, portadores de carga podem ser li%erados.

    N

    P

    + L U #

    P O R TA D O R E S D EC A R ! A L IB E R A D O S

    O resultado que pode circular uma corrente no sentido inverso que dependede intensidade de luz incidente.

    Com isso podemos ela%orar componentes denominados foto#diodos-,conforme mostra a figura ;0, em que propositalmente se expe a "uno luz demodo a se o%ter uma corrente proporcional & intensidade da luz.

    4 A N E L A P A R AE N T R A R L U #

    I N V 5 L U C R O P L S T IC O

    T R A N S PA R E N T E

    S "M B O L O

    /

    A

    F i g . ! - 9 i p o s d e : o t o - d i o d o s .

    Os foto#diodos se caracterizam tanto pela sua sensi%ilidade como pelavelocidade com que podem responder s variaes da intensidade da luz incidente.Gstes componentes podem ser usados na leitura de c7digos de %arras, cartesperfurados ou ainda na recepo da luz modulada de um YFGL via uma fi%ra 7ptica.

    NO ;OM-7

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    4 A N E L A

    D E M I C A

    P A R T " C U L A S A L 2 A

    D I O D O D E ! R A N D E 4 U N $ O

    F i g . ! 1 - D i o d o u s a d o " a d e t e c 3 * o d e

    p a r t 8 c u ( a s " u c ( e a r e s .

    8a figura ;1 temos a caracter!stica de sensi%ilidade de um foto#diodomostrando que estes componentes podem ver- mesmo a luz que nossos olhos noconseguem, ou se"a, possuem uma sensi%ilidade a radiao infravermelha e mesmo aultravioleta.

    I N T E N S I D A D E R E L A T I V A

    O L O U M A N O

    2 O T O D IO D O D E S IL " C IO

    X 1 0 0 0

    A

    0 - 3 0 - 7 1 - 0

    A # U L V E R D E A M A R E L O V E R M E L O

    F i g . ! 2 - R e s p o s t a d e u m : o t o - d i o d o

    c o m p a r a d a a o o ( o u m a " o .

    UESTIONRIO1; S' exemplos de materiais semicondutores.2; S' exemplo de impureza usada na preparao de um semicondutor tipo

    8 A

    3; @uais so os portadores de carga num material tipo * A4; @ual o fenmeno que ocorre na "uno entre dois materiais

    semicondutores, um do tipo 8, e outro do tipo *AJ; @uais so os componentes formados por uma 2nica "uno entre

    materiais tipo * e 8 A?; @ual a tenso m!nima que precisamos aplicar a um diodo de

    germEnio no sentido inverso A; que se deve a pequena corrente que circula num diodo polarizado no

    sentido inverso AQ; @uais so os matrias semicondutores usados na fa%ricao dos

    diodos emissores de luz A; Se que maneira polarizado um diodo zener para funcionamento

    normal A

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    1>; O que ocorre na "uno de um diodo polarizado inversamente quandoexposta luz A

    EPERINCIAS E MONTAENSs experi'ncias e montagens que apresentamos, no s7 servem para que o leitoraprenda um pouco mais so%re o assunto explorado na lio, como at tenhaaproveitamento maior montando um aparelho para seu pr7prio uso. Gste aparelhopode ser utilidade no teste de alguns componentes mais simples do *C, encontradosem fontes de alimentao.

    1; PRO"ADOR DE COMPONENTES8ossa primeira montagem de instrumento 2til na prova de componentes e

    que utiliza um YGS como elemento indicador.O que temos um simples circuito alimentado por pilhas que serve para nos

    dizer se um componente est& %om ou no. lm de %o%inas, transformadores,resistores e capacitores, o provador tam%m testa diodos e transistores.

    Feu princ!pio de funcionamento o seguinte( temos uma %ateria de :v /duas

    pilhas) um resistor e um YGS, todos em srie e com eles duas pontas de prova.Fe entre as pontas de prova for ligado qualquer componente que apresenta%aixa resist'ncia e portanto deixe a corrente passar, o YGS acende indicando isso.Caso contr&rio, no havendo circulao da corrente, o YGS no acende.

    8a figura ;: temos a montagem completa do provador que pode ser instaladonuma pequena caixa pl&stica.

    USOSaremos o uso para o caso de diodos, ficando por conta do leitor, com %ase

    nas outras lies deduzir como empregar o aparelho no teste de outros componentes.@uando encostamos as pontas de prova nos terminais de um diodo polarizado#

    o de modo direto, havendo a conduo da corrente o YGS acende. nvertendo o diodo,no havendo conduo /polarizao inversa) o YGS no acende, conforme mostra afigura ;5.

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    Fe o YGS acender nas duas posies do diodo, ento dizemos que ele est&em curto-, ou se"a, trata#se de um diodo queimado. Fe o YGS no acender emnenhuma das posies, ento dizemos que ele est& a%erto-. $am%m neste caso,trata#se de um diodo queimado.

    ?e"a que estes procedimentos tam%m servem para se identificar o anodo e ocatodo que este"a com a marcao apagada.

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    Fe a ponta de prova ** estiver positiva em relao a **1, ento o YGS+ polarizado no sentido direto, enquanto que o YGS1 polarizado no sentido inversor.

    O resultado que apenas o YGS+ /verde) acende, indicando que a polaridade daspontas coincide com a do circuito analisado.*or outro lado, se a ponta de prova **+ estiver negativa em relao a **1 , o

    YGS+ polarizado inversamente, enquanto que o YGS1 polarizado diretamenteacendendo /vermelho) indicando que a polaridade das pontas de prova est& invertidaem relao ao circuito.

    Fe as pontas de prova forem ligadas a um circuito de corrente alternada, YGS+ficar& polarizado no sentido direto nos semiciclos positivos e o YGS1 ficar& polarizadodiretamente nos semiciclos negativos. O resultado que os dois YGSs acendero,conforme mostra a figura ;

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    'ste provador pode ser de grande utilidade na verifica/o da presena detens/o nas sa1das dos conectores das fontes de alimenta/o do -;, inclusiveaudando o aluno que tenha duvidas a identificar sua polaridade& Nosconectores de sa1da das fontes dos -;s temos tenses de 3 e 45 v tantopositivas como negativas e com este provador poss1vel fa$er suaidentifica/o&

    D6>

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    O resultado que os semiciclos negativos /quando o anodo fica negativo emrelao ao catodo) so cortados. Com isso, apenas metade da pot'ncia dispon!vel aplicada lEmpada, que ento acende com o %rilho reduzido.

    ?e"a que, no conduzindo a metade dos semiciclos, o diodo fica su%metido nosentido inverso a uma tenso igual ao pico da rede de corrente alternada. ssim,levando em conta que na rede de ++0v o pico , ou se"a, o m&ximo que a tenso atingeest& em torno de +;5v, o diodo usado deve ser do tipo capaz de suportar pelo menosisso.

    *or este motivo que optamos pelo +85005 que indicado para picos de500v, mas uma tenso alternada de 100v. este mesmo diodo no poderia ser usadona rede de 110v onde os picos chegam aos :00v.

    OBS:a) 8o use o sistema de luz em dois n!veis com qualquer outro tipo de aparelho.

    Gle s7 deve ser usado com lEmpadas incandescentes.%) 8as experi'ncias de lies anteriores "& est&vamos usando YGSs para o%ter

    indicaes diversas. Fe o aluno teve d2vidas ao realizar aquelas experi'ncias,

    talvez agora com um conhecimento maior so%re o princ!pio de funcionamentodeste componente, elas possam ser melhor entendidas. Fugerimos que oaluno volte a lio anterior, estudando as experi'ncias e montagens.

    OS TRANSISTORES

    ?imos nas duas lies precedentes um dos dispositivos semicondutores mais simples,porm de grande importEncia na eletrnica. O diodo o dispositivo semicondutor maissimples, assim como alguns componentes, derivados que estudamos "& que possuemuma 2nica "uno.

    8o entanto, com o passar do tempo, novos dispositivos semicondutores maiscomplexos foram desenvolvidos a partir dos diodos. Tm destes dispositivos e talvez o

    mais importante o que veremos nesta lio. O transistor que possui 1 "unessemicondutoras utilizado na maioria dos pro"etos eletrnicos, e sem ele aconstruo dos computadores no seria poss!vel. Lealizando funes importantescomo a amplificao de sinais, a produo de sinais, o controle de diversosdispositivos como chave eletrnica no processamento de dados, o transistor est&presente em todos os equipamentos eletrnicos. Conhecendo o transistor, os leitores"& podero ter uma atuao pr&tica na eletrnica muito mais intensa com oentendimento um pouco mais profundo de algumas funes dos circuitos do *C e atde seu funcionamento, assim como os encontrados em pu%licaes tcnicas.

    8esta lio teremos os seguintes itens(a) estrutura do transistor%) *olarizao

    c) Configuraesd) O transistor na pr&ticae) $ipos e identificao de terminais.

    a) A ESTRUTURA DO TRANSISTOR palavra transistor vem de transference resistor-, um dispositivo anunciado pelospesquisadores Nardeen, Nrattain e Fhoc3leX, nos Gstados Tnidos, nos la%orat7rios daNell $elephone, em "unho de +>5=.

    O transistor original que era do tipo ponto de contato-, logo foi aperfeioadocom a ela%orao de novos dispositivos, muitos dos quais at ho"e so utilizadosamplamente nas aplicaes pr&ticas.

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    capacidade do transistor amplificar sinais eltricos permitiu que em poucotempo este dispositivo, muito menor e consumido muito menos energia, aplicaeseletrnicas, conforme mostra a figura ;=.

    O transistor, diferentemente das v&lvulas, no necessita de uma correnteadicional para aquece#lo e muito menor que a v&lvula equivalente-.

    NO ;OM-7em os transistores os computadores n/o seriam poss1veis& O que

    denominamos de 8chip9 que na verdade a pastilha do circuito integrado, ocomponente mais comum e mais importante do -;, no qual encontramoscentenas, milhares ou mesmo milhes de transistores& 6sso significa quepraticamente tudo que o -; fa$, em ltima anlise depende de etrema

    import2ncia entender o funcionamento dos transistores para podermos chegarao conhecimento do princ1pio de funcionamento de um computador ou dequalquer um de seus perifricos&

    *ara entender como funciona um transistor vamos partir de sua estrutura%&sica mostrada na figura ;>.

    Conforme podemos ver, para o%ter uma estrutura equivalente a um transistordevemos empilhar- ou formar- tr's regies semicondutoras de polaridadesalternadas de modo que entre elas existam duas "unes.s regies semicondutoras rece%ero os nomes de emissor /G), %ase /N), coletor /C).

    *odemos o%ter a estrutura indicada de duas formas diferentes, o que leva adois tipos de transistores. *odemos formar regies na seqM'ncia 8#*#8 ou *#8#*.*ara efeito do estudo inicial vamos tomar como exemplo uma estrutura 8#*#8, ouse"a, um transistor 8#*#8.

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    Cada uma das "unes do transistor se comporta como um diodo, mas quandoaplicamos tenses no dispositivo de determinada maneira e as duas "unes podementrar em ao ao mesmo tempo, o comportamento da estrutura passa a ser umpouco mais complexo do que simplesmente dois diodos ligados "untos. *ara quetenhamos a ao diferenciada destas "unes, vamos partir da situao em que otransistor se"a alimentado com fontes externas de determinadas polaridades ecaracter!sticas. Gm suma, para que o transistor funcione, precisamos polarizlo-convenientemente.

    nicialmente vamos fazer uma polarizao que nos permite apenas estudar oseu funcionamento. 8a pr&tica existem diversas outras maneiras de polarizar otransistor e que estudaremos nos cap!tulos posteriores desta lio e mesmo de outras.$omando o nosso transistor 8*8 como exemplo.*ara polariza#lo ligamos uma %ateria de tenso maior /N1) entre o coletor e o emissore uma %ateria menor /N+) atravs de um potencimetro na sua %ase, conforme mostraa figura

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    uma corrente tam%m comea a circular entre o coletor e o emissor e esta corrente proporcional corrente de %ase, conforme mostra a figura

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    plicando ento um sinal senoidal na %ase do transistor, ele vai provocarvariaes desta corrente no sentido de aumentla e diminu!#la em torno do valorpreviamente fixado.

    O resultado que a corrente o%tida no coletor tam%m vai variaracompanhando a corrente de %ase, mas numa proporo muito maior, pois o transistoramplifica- a corrente.

    $eremos ento uma amplificao do sinal conforme mostra a figura

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    transistor quando na aplicao de uma corrente de %ase mais alta, e com isso ocomponente venha a se queimar.

    corrente na %ase do transistor determinada na condio de repouso por umresistor de polarizao de %ase.Como a corrente de %ase muito menor que a corrente de coletor, o resistor usado na%ase do transistor tem valor muito maior que o ligado ao coletor.

    ?amos supor que o resistor colocado para polarizar a %ase do transistor tenhatal valor que a corrente que circule no resistor de carga /Lc) provoque uma queda detenso neste componente igual metade da tenso de alimentao. sso significa queteremos no coletor do transistor, na condio de aus'ncia de sinal, uma tenso fixaigual metade da tenso de alimentao, conforme mostra a figura

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    azendo um gr&fico do que ocorre com a corrente na %ase do transistor quecorresponde ao sinal de entrada, e da tenso na sa!da do transistor, temos uma visointeressante, mostrada na figura .

    fase do sinal de sa!da oposta do sinal de entrada. Gm outras palavras, quandousamos o transistor desta forma, ele amplifica um sinal, mas inverte sua fase.Conforme veremos mais adiante, existem modos de se usar o transistor em que noocorre esta inverso.

    Outro ponto importante a ser considerado quando falamos de um transistorcomo amplificador refere#se ao tipo de ganho que o%temos.

    R& vimos que ligando o transistor da maneira indicada, as variaes muitomaiores da corrente no coletor do transistor. sso significa que temos um ganho- ouamplificao da corrente.

    Fe considerarmos agora que precisamos de uma pequena variao de tensona %ase do transistor para provocar a variao de corrente suficiente para o transistor

    funcionar, e como o resistor de coletor menor e a variao de corrente maior, vemosque a tenso no coletor varia segundo uma faixa de valores muito maior. ssim, nestaconfigurao tam%m temos ganho de tenso no sentido de que pequenas variaesda tenso de entrada produzem variaes maiores da tenso de sa!da.

    O produto tenso x corrente, conforme "& estudamos caracteriza a pot'nciaeltrica. ssim, se num transistor temos tanto a corrente de sa!da como a corrente desa!da, maiores que as correntes e tenses de entrada, isso significa que no circuitodado temos um ganho de pot'ncia.

    8as aplicaes de um transistor num circuito amplificador no preciso ternecessariamente ganho de tenso e de corrente. Fe um dos ganhos for suficiente paracompensar o outro de modo que o ganho de pot'ncia se"a maior que +, o transistor "&pode ser usado como amplificador.

    sso nos leva a tr's modos de ligao ou configuraes do transistor que serovistas a seguir(

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    ) CONFIURA*HES configurao %&sica que estudamos a mais comum e como proporciona

    tanto ganho de tenso como de corrente a que produz maior ganho de pot'ncia.Tma representao simples para esta configurao dada na figura 60.

    Como o sinal entra, entre a %ase e o emissor, e sai entre, o coletor e o emissor,sendo o emissor um elemento comum entrada e sa!da, dizemos que se trata de umaconfigurao de emissor comum. 8o desenho so eliminados os resistores depolarizao. Conforme "& vimos, a fase do sinal de sa!da invertida em relao a fasedo sinal de entrada e temos tanto ganho de tenso como ganho de correntes,elevados.

    Como caracter!sticas importantes adicionais temos ainda que a impedEncia deentrada do circuito %aixa, isso significa que um circuito externo, que vai aplicar sinala um transistor nesta configurao, v'- o transistor como se ele fosse uma resist'nciarelativamente %aixa, conforme mostra a figura 6+.

    Gsta informao muito importante num pro"eto, pois se a impedEncia docircuito no for a mesma da entrada da etapa em que est& o transistor, o sinal no totalmente transferido e temos uma perda de rendimento.

    *ara que o transistor tenha o m&ximo rendimento /ou qualquer outro circuitoamplificador) preciso que a impedEncia da fonte de sinal se"a igual a da sua entrada.

    *or outro lado, uma etapa deste tipo tem uma alta resist'ncia de sa!da ou altaimpedEncia de sa!da, o que tam%m deve ser levado em conta em muitos pro"etos.@uando acoplarmos um transistor a outro, ou se"a, interligarmos os transistores,veremos como pode ser feita uma adaptao destas caracter!sticas levando o circuitosempre ao melhor rendimento.

    Tma outra configurao importante muito usada mostrado na figura 61.

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    8esta configurao o sinal aplicado entre a %ase e o coletor e retirado entreo emissor e o coletor. O coletor ento o elemento comum entrada e sa!da, sendopor isso denominada a configurao de Coletor Comum-.

    8esta configurao temos um ganho de corrente muito alto, o que quer dizerque pequenas variaes da corrente de %ase provocam variaes muito maiores dacorrente de emissor. 8o entanto, se levarmos em conta que a corrente no emissorcircula por um resistor de carga de valor %aixo, as variaes de corrente neste resistorproduzem pequenas variaes de tenso no resistor de sa!da so menores que asvariaes da tenso do sinal de entrada. Sizemos que o ganho de tenso menor que+, neste caso.

    pesar disso o transistor nesta configurao apresenta ganho de pot'ncia /nomuito alto) e outras caracter!sticas que so muito importantes em pro"etos eletrnicos.

    lm disso, a fase do sinal de sa!da a mesma do sinal de entrada, ou se"a,no h& inverso de fase.

    impedEncia de entrada desta configurao muito alta, enquanto que aimpedEncia de sa!da muito %aixa. Gsta configurao tam%m chamada deseguidor de emissor-.

    inalmente, temos a configurao mostrada na figura 6:.

    8esta configurao o sinal aplicado entre o emissor e a %ase e retirado entrea %ase e o coletor. %ase o elemento comum, pelo que a denominao dada aocircuito %ase comum-.

    8a configurao de %ase comum temos um %om ganho de tenso, mas o

    ganho de corrente inferior unidade. 8o geral o%temos ento um ganho de pot'nciamenor que o da configurao de coletor comum.

    8o h& inverso de fase para o sinal amplificado, e a impedEncia de entrada muito %aixa. impedEncia de sa!da, por outro lado, muito alta.

    8os circuitos eletrnicos encontramos transistores tanto 8*8 como *8*ligados nas tr's configuraes, dependendo da aplicao.

    8a figura 65 temos transistores *8* nas tr's configuraes, o%servando#seque o que inverte#se apenas a polaridade da alimentao e portanto o sentido decirculao das correntes.

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    TRANSISTORES DE USO ERALGstes so transistores destinados a gerar ou amplificar sinais de pequena

    intensidade e de freqM'ncia relativamente %aixa. s pequenas pastilhas de sil!cio ougermEnio que formam estes transistores so encerradas em inv7lucros pl&sticos ou demetal conforme mostra a figura 6;.

    Os tr's terminais que saem deste inv7lucro correspondem ao emissor /G),coletor /C) e %ase /N), devendo sua identificao ser feita a partir do tipo, pois podevariar %astante tanto em relao ao fa%ricante como ao inv7lucro.

    *odemos encontrar transistores de uso geral tanto do tipo *8* como 8*8 e

    tanto de germEnio como de sil!cio. maioria dos transistores modernos so de sil!cio,sendo que os de germEnio so encontrados apenas em aparelhos antigos ou emaplicaes em que as caracter!sticas especiais deste material possam sernecess&rias.

    *ara melhor definir estes transformadores podemos dar as caracter!sticasprincipais da maneira como so encontradas nos manuais.

    c# esta a a%reviao da corrente de coletor. *ara os transistores de uso geraltemos um c/max) ou se"a, corrente de coletor m&xima, que varia entre 10 m e ;00m.

    ?CGO P esta sigla significa a tenso que existe entre o coletor e o emissor dotransistor quando sua %ase est& desligada. *ara os transistores de uso geral, temos?CGO /max) ou tenses m&ximas de operao entre +0? e =0?.

    f$ P esta uma a%reviao que nos diz qual a freqM'ncia m&xima que otransistor pode operar, ou se"a, a freqM'ncia de transio. ?e"a que medida que afreqM'ncia de operao do circuito se aproxima de f$, o ganho do transistor cai, atque ele no mais consegue amplificar os sinais. *ara os transistores de uso geral estafreqM'ncia pode ficar entre + e 100 4Vz. $ipos comuns desta fam!lia so os( NC;5=,NC;;=, NC+06, 1FN6;, OC65, 181111, 18+06 etc.

    TRANSISTORES DE POTNCIAGstes so transistores destinados a operar com correntes internas mas ainda

    com sinais de %aixas freqM'ncias, como por exemplo nos amplificadores de &udio,excitando diretamente os auto#falantes.

    Como as pastilhas de sil!cio de que so feitos os transistores tendem a seaquecer quando em funcionamento devido intensidade da corrente com que devemtra%alhar, elas so encerradas em inv7lucros que permitem a montagem num radiadorde calor.

    8a figura 6< temos alguns tipos de inv7lucros usados para os transistores depot'ncia e tam%m a sua montagem em alguns radiadores de calor.

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    Gntre o transistor e o radiador de calor comum a colocao de um pequenoisolador de mica ou pl&stica especial. Gste isolador, isola eletricamente o transistor doradiador mas deixa passar o calor gerado. *ara a"udar na transfer'ncia de calor tam%m comum o uso de uma pasta trmica a %ase de sil!cio.

    Os transistores desta fam!lia operam com correntes de coletor m&xima at de+; ampres. $enses m&ximas entre coletor e emissor na faixa de 10? a +00? socomuns e a freqM'ncia de transio para os tipos desta fam!lia varia entre +00 WVz atperto de 50 4Vz.

    *odemos citar como exemplo de transistores de pot'ncia os $*:+, $*:1,18:0;;, NS+:;, NS+:

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    U muito importante o efeito dessa capacitEncia denominada parasita- numtransistor, pois na realidade ela indese"&vel, conforme mostra a figura 6=.

    Yigando um transistor como amplificador, o sinal aplicado deve ao mesmotempo polarizar a "uno %ase#emissor /supondo a configurao de emissor comum) etam%m carregar- e descarregar- o pequeno capacitor parasita que ali existe. Ora,como demora um certo tempo para esta carga e descarga, antes do transistor entrar

    em operao, existe um pequeno retardo que torna o componente algo lento.Ora, se o sinal aplicado na entrada for de muita alta freqM'ncia, ou se"a,apresentar variaes muito r&pidas, o transistor no consegue acompanha#las, poisno h& tempo para o capacitor formado pelas suas "unes carregar#se e descarregar#se. O resultado que no temos as variaes esperadas da tenso e da corrente desa!da, ou se"a, o transistor no amplifica, conforme mostra a figura 6>.

    ssim, ao se pro"etar um transistor para aplicaes em freqM'ncias muito altast'm#se o m&ximo cuidado em reduzir todas as chamadas capacitEncias parasitas comregies entre as "unes muito pequenas, minimizando assim este efeito.

    s pr7prias configuraes dos transistores podem ainda a"udar a aumentar oudiminuir este efeito.

    ssim, para amplificao de sinais de freqM'ncia muito altas, prefere#se aconfigurao de %ase comum onde as capacitEncias das "unes t'm seus efeitosminimizados e o transistor atinge sua m&xima velocidade- de operao.

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    Outro fato interessante que deve ser o%servado quando analisamos um transistor napr&tica, que os portadores de carga nos materiais * so mais lentos do que nosmateriais 8. em outras palavras, os eltrons so mais r&pidos que as lacunas.

    ssim se considerarmos um transistor *8* e um 8*8, o 8*8 ser& maisr&pido, pois a corrente deve passar por apenas um pedao de material * onde ela mais lenta diferentemente do *8* onde ela deve passar por duas regies *.

    U claro que isso v&lido apenas para a comparao entre transistores com asmesmas dimenses de pastilha, conforme mostra a figura =0.

    8ovos matrias como o rseneto de [&lio /[as) "& esto sendo usados paraa fa%ricao de transistores e mesmo chips extremamente r&pidos, capazes de gerarou amplificar sinais de milhares de megahertz /gigahertz). Os portadores de cargatanto 8 como * nestes materiais so dezenas de vezes mais r&pidos do que no sil!cio,o que os tornam ideais para a construo de transistores r&pidos. $ransistores de Lcomuns so os N5>5, N1;5, 1811+=, etc.

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    8a figura =+ temos alguns transistores 18- com a disposio de seusterminais.

    *ara os transistores com nomenclatura europia, o pr7prio tipo do transistor "&d& muitas informaes so%re o que ele .

    ssim, para a primeira letra "& temos a indicao do material usado na suafa%ricao(

    N P sil!cio

    P germEnio*ara a segunda letra temos informaes se o transistor de &udio, L ou

    pot'ncia(C P uso geral ou &udioS P pot'ncia P LOs transistores para aplicaes profissionais possuem uma terceira letra

    indicativa. *ara os comuns, temos um n2mero. Samos a seguir alguns exemplos(NC;5= P transistor *8* de pot'nciaN1;5 P transistor 8*8 de L?e"a que esta maneira de indicar os tipos ainda no diz se ele 8*8 ou *8*.

    *ara estes transistores, o manual ainda ser& necess&rio para identificar os terminais.8a figura =1 alguns transistores desta srie com a disposio de terminais.

    UESTIONRIO+. @uantas "unes existem num transistor A1. @uais so os materiais semicondutores quanto polaridade usados num

    transistor *8* A:. *ara polarizar um transistor 8*8 a %ase deve ficar positiva ou negativa em

    relao ao emissor para que ocorra a conduo A5. O que ganho de um transistor A

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    ;. Gm que configurao amplificadora com transistores ocorre uma inversode fase do sinal A

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    tenha uma resist'ncia at 100 000 ou pouco mais, temos a circulao de uma fracacorrente na %ase do transistor.

    Gsta corrente causa a circulao de uma corrente muito forte pelo coletor e queacende o YGS.

    Gvidentemente, se a corrente entre as pontas de prova for extremamente fraca,no levando a corrente de coletor aos n!veis suficientes para acender o YGS, elepermanece apagado. sso ocorre com o circuito a%erto, um capacitor, um diodopolarizado inversamente uma chave desligada, uma lEmpada queimada, uma %o%inainterrompida, etc.

    4onte este aparelho em car&ter definitivo para uslo na sua %ancada detra%alhos eletrnicos. Gle ser& de grande utilidade no teste de componentesindividuais do *C e de seus perifricos.

    2; TESTANDO TRANSISTORES COM SEU PRO"ADOR DECONTINUIDADE

    $anto a verso inicial do provador de continuidade, como esta versoaperfeioada servem para uma tarefa que vai ser muito importante para os leitores a

    partir de agora( testar ou identificar terminais de um transistor.Fugerimos que o leitor tenha em mos no s7 seu provador como algunstransistores comuns /no importa o tipo) para as verificaes que faremos. Fe o leitorquiser comprar alguns transistores que sero usados em futuras montagens,sugerimos o NC;5= e o NC;;=, alm do $*:+. outra possi%ilidade o%ter estestransistores de placas de aparelhos fora de uso, inclusive placas de computadoresmais antigos. s provas e identificaes se %aseiam no fato de que podemoseletricamente considerar um transistor equivalente a 1 diodos ligados em oposio.

    Fe ligarmos a ponta de prova preta na %ase do transistor, verificamos, quetanto colocando a ponta de prova vermelha no emissor como no coletor, os diodosficaro polarizados no sentido inverso, no passando corrente alguma. O YGS deveacender.

    Fe ligarmos a ponta de prova preta na %ase do transistor, verificamos, quetanto colocando a ponta de prova vermelha no emissor como no coletor, os diodosficaro polarizados no sentido inverso, no passando corrente alguma. O YGS devepermanecer apagado.

    *ara um transistor *8* temos o inverso( o YGS acende com a ponta preta na%ase e a outra no coletor ou emissor, e no acende com a ponta vermelha na %ase.Tm transistor pode apresentar dois tipos de defeitos( se o YGS acender nas duasprovas, ou se"a, acender num caso em que esperamos que permanea apagado,dizemos que a "uno est& em curto-. O transistor est& em curto- no podendo serusado, pois no funcionar&.

    *or outro lado, se o YGS no acender quando numa prova se espera isso, porque a "uno analisada est& a%erta-. Tm transistor que tenha uma "uno a%ertano pode ser usado.

    4as, ainda no terminamos o teste do nosso transistor( falta provar acondutividade entre o coletor e o emissor.

    Conforme podemos o%servar entre o coletor e o emissor existem dois diodosem oposio tanto para um transistor 8*8 como para um *8*. sso significa que, noimporta a polaridade ou tipo de transistor, ligando uma ponta de prova no coletor /C) ea outra no emissor /G) no deve acender o YGS. Fe isso ocorrer o transistor est& emcurto-,

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    conforme mostra a figura =:.

    ?e"a que este tipo de prova pode a"udar muito a identificar um transistor. lm depermitir sa%er se 8*8 ou *8*, podemos at encontrar com preciso os terminais de%ase, coletor e emissor, lem%rando que(

    a) 8os transistores de pot'ncia a carcaa o coletor.%) 8os transistores pl&sticos de pot'ncia o coletor o terminal central, conforme

    mostra a figura =5.

    3; CIRCUITO PARA "ER COMO FUNCIONA UM TRANSISTORSamos a seguir uma montagem %astante simples que nos permite ver na

    pr&tica a polarizao e o funcionamento de um transistor.Gste circuito tanto pode ser montado numa matriz de contatos como numa ponte determinais, conforme mostra a figura =;.

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    *ara a sua ela%orao precisaremos do seguinte material(

    D6>

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    8esta lio, o assunto ainda o transistor, prosseguindo agora com circuitosque os utilizem,os circuitos sero estudados individualmente de maneira superficial, demodo que ao se deparar com configuraes semelhantes o leitor se"a capaz de dizerexatamente como funcionam, para que servem e principalmente encontrar eventuaispro%lemas de funcionamento. Os itens desta nossa lio so(

    a) O transistor como chave%) *olarizao do transistor como amplificadorc) [anhos alfa e %etad) Leguladores de $ensoe) coplamentos

    O TRANSISTOR COMO CA"E

    aplicao mais simples e imediata do transistor como chave, simplesmenteligando ou desligando uma carga que se"a colocada em seu coletor. 8a verdade, se%em que se"a a mais simples, a mais importante para os computadores que t'm

    praticamente todo o seu modo de funcionamento %aseado em transistores operandocomo chaves.8esta modalidade de operao, o transistor no atua na regio linear de sua

    caracter!stica, ou se"a, naquela regio em que temos variaes proporcionais dacorrente de coletor em funo da corrente de %ase.

    8esta modalidade o transistor opera no corte e na saturao, termos queficaro mais claros com as explicaes a seguir. Samos ento um circuito %&sico na figura =6, em que temos no coletor dotransistor uma carga que pode ser uma lEmpada, um rel, um YGS, ou qualquer outrodispositivo que necessite de uma alimentao fixa para funcionar.

    @uando no flui corrente alguma pela %ase do transistor, ou se"a, quando ointerruptor F+est& a%erto, no temos tam%m corrente alguma no coletor do transistor,ou se"a, ele est& no corte, funcionando como um interruptor a%erto.

    *ara acionar o transistor de modo que ele se comporte como uma chavedevemos atuar so%re sua %ase de modo que, de imediato tenhamos a corrente decoletor m&xima, ou se"a, aquela que a carga exige para o seu funcionamento.

    Gm outras palavras, o transistor deve passar rapidamente do COL$G para aF$TLbO.

    Sevemos ento aplicar na sua %ase uma tenso que cause a circulao deuma corrente com a intensidade m!nima que leve a saturao. sso feito fechando#sea chave F+, conforme mostra a figura ==. 8estas condies, a corrente de %aseprovoca uma forte corrente de coletor ligando ento a carga. O transistor se comportacomo uma chave fechada.

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    C A R ! A

    V 8 0 ( S A T U R A D O )

    V 8 + VC C ( C O R T E )

    S 12 E C A D O

    R 10 - 6 V

    BI

    + V C C

    8

    2 9 : . ; ; Te < s = e s > ? @ ? * < s 9 s ? s * * ? .

    ?e"a que nesta modalidade de operao, o transistor opera apenas com duas

    modalidades de sinal na sua entrada( tenso nula ou aus'ncia de tenso quando devepermanecer no corte, e tenso suficiente para a saturao / o valor m!nimo determinado pelas caracter!sticas do circuito ).

    Gsta modalidade de operao aparece muito nos circuitos denominados l7gicosdigitais como os dos computadores em que temos apenas duas modalidades desinais( o chamado n!vel %aixo ou 0 ou ainda Y0 ainda V em que temos uma tensopositiva fixa de determinado valor/ normalmente entre ; e +=? dependendo da fam!lia- de componentes usados ),conforme mostra a figura =>.

    P O R TA L 5 ! I C A P O R TA L 5 ! I C A

    2 9 : . ; D ? 9 s e s * ? s ? s s F v e 9 s e @ > 9 > 9 ? G H : 9 > ? 9 : 9 * G .

    NO ;OM-70

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    8os computadores, os circuitos que operam segundo este princ!pio e emmuitos outros equipamentos, a sida que o%temos pode ser insuficiente para acionardispositivos que exi"am correntes mais intensas.

    U comum ento, ligarmos na sa!da destes circuitos um transistor como chave,para o%ter controlar um dispositivo externo de maior capacidade de corrente, como porexemplo( rel, lEmpada, motor, etc 8a figura >0, temos um exemplo desta aplicao.

    @uando a sa!da do circuito l7gico de controle- est& no n!vel %aixo, ou se"a,apresenta 0?, no h& corrente na %ase do transistor e portanto ele se encontra nocorte. ConseqMentemente, no corrente de coletor e o dispositivo de sa!da controladoest& desligado. Fe for uma lEmpada ou um YGS, estar& apagado, e se for um rel,estar& com a %o%ina desenergizada.

    @uando a sa!da tiver uma tenso positiva, ento teremos uma correntecirculando pela %ase do transistor. 8ormalmente o resistor em srie calculado parapossi%ilitar a saturao do transistor, de modo que a corrente de coletor ser& m&xima,energizando o dispositivo alimentado. Fe for uma lEmpada, ela acende, e se for umrel, ter& a %o%ina percorrida pela corrente de acionamento.

    ?e"a que podemos fazer as coisas operarem ao contr&rio- se o transistorusado for do tipo *8*, conforme mostra o circuito da figura >+.

    C A R ! A

    P N P

    +

    2 9: . 1 U s ? ? * < s 9 s ? P N P N O * > 9 ? < * @ e < ? * > * : *

    s correntes num transistor *8* circulam em sentido oposto ao das correntesnum transistor 8*8. Sesta forma, no circuito da figura >1, o transistor estar& no cortequando a tenso de %ase for igual a do emissor, ou se"a, aproximadamente o valorpositivo da tenso de alimentao /representamos por D?), ou sem corrente alguma.

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    & 0 VR

    P N P

    ( + )

    S 1( + )

    RS 1

    P N P

    C O R T E

    ( + )

    ( + )

    P N P

    *ara levar o transistor saturao, ou se"a, com a corrente m&xima de coletor,

    temos de levar a %ase aos 0?. Fe ligarmos, ento, um transistor *8* na sa!da de um

    circuito l7gico de controle, o acionamento ser& de modo contr&rio ao que o%temos comum transistor 8*8, conforme sugere a figura >:.

    +C O R T E

    C A R ! AD E S A T I V A D A

    I8 7 * 1 ; V

    R

    C O R R E N T E M A X IM AC A R ! A

    A T I V A D A

    +

    R

    L 0 8 O V

    P N P

    S A T U R A D O

    $eremos a carga sem alimentao ou se"a, o transistor no corte quando o n!velde tenso da sa!da aplicada na %ase do transistor for alto, ou se"a, correspondendo tenso positiva de alimentao. *or outro lado o transistor ir& saturao quando asa!da do circuito de corrente for a zero ?, ou se"a, ao n!vel %aixo.

    atualizao de um tipo de circuito ou de um outro depender& da aplicaoque se tem em mente ao realizar o pro"eto.

    NO ;OM-7

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    muito importante quando deseamos que o computador faa o acionamento dedispositivos eternos e mesmo internos&

    sso significa que estas configuraes com os dois tipos de t