Electrónica 1
Díodo Zener
• Para funcionar com polarização inversa.
• Modelo mais simples assume rz=0
Electrónica 1
Díodo Zener
• Ef. Zener (Vz <5V)
• Avalanche (Vz >7V)
_
(directa)
sugere uma combinação simples pouco sensível à te
Variação com a tem
mperatura
peratura
2mV/ºC
ex:
6.8V 0.7V 7.5V
-
z
z D z eq
VT
V V V
vT
∆≈
∆≈ +
∆
= ∧ = → =
∆
corrente máxima (ou potência)t
E
e
specific
nsão de
ações:
Zener
Electrónica 1
AplicaçõesFontes de Alimentação
• Rectificador– Rectificador de meia onda– Rectificador de onda
completa– Ponte de Graetz
• Filtro (passa-baixo)• Reguladores de tensão
– Com díodo de Zener– série
Electrónica 1
Rectificador de meia-onda
• Transformador– Isolamento galvânico– Abaixamento da tensão
– vs alternada, v unidirecional
o
Electrónica 1
Rectificador de meia-ondao
( )
2max 1
1
0
Desprezando a queda de tensão no díodoarcadas positivas de
Valor médio da sinusoide simplesmente rectificada
1 1sin2
sentido do díodo trocadoarcadas nagativas de
O s
S m
o Om Omav
O
v vnV Vn
v V d V
v
π
α απ π
=
≈
= =
=
∫
sv
Electrónica 1
Rectificador de Onda Completa
• Transformador com tomada no ponto médio do secundário.
( )
1
2
1
2
0 conduz cortado
20 cortado conduz
(desprezando a queda de tensão no díodo quando conduz)sentido dos díodos trocados
S O SO S
S O S O Omav
O S
v D v vv vD
v D v v v VD
v v
π
> = =
< = − =
→ = −
Electrónica 1
Rectificador em Ponte de Graetz
• Vantagens :– Secundário do transformador sem tomada central com
metade da tensão
vs>0; vO=vsvs<0; vO=-vs
Electrónica 1
AplicaçõesFontes de Alimentação
• Rectificador– Rectificador de meia onda– Rectificador de onda
completa– Ponte de Graetz
• Filtro (passa-baixo)• Reguladores de tensão
– Com díodo de Zener– série
Electrónica 1
Filtro (passa-baixo)
Tensão alternada – rectificador –tensão rectificada – filtro LP – tensão ≅ contínua (com tremor, “ripple”)
Im
Im Im
»desprezando a queda de tensão no díodocarga perdida = carga reposta
amplitude do tremor
ORC T v V
V VC V T VR fCR
→ ≈
∆ = → ∆ =
Electrónica 1
Regulador de tensão com díodo Zener
Regulador paralelo (díodo Zener // carga)
2
2 1 1 22 1
2
independente de e de
; ;
Usa-se para potências muito baixasnormalmente 0, gerador de tensão de referência.
I z O Z
I
Z I ZZ
v V v Vv R
V v Vi i i i iR R
i
> → =
−= = = −
≈
R2
R1 i 2i 1
vOv I
R2
R1 i 2i 1
vOv Ir z
VZ
Electrónica 1
Transistor MOS
• Porta com tensão positiva cria zona de deplecção:
• IG=0 Porta isolada• IB=0 Junções BD e BS
Polarização inversa.• ID=IS (KCL)• Se VBS=0
terminal B não intervém.
Electrónica 1
Zonas de FuncionamentoCorte
• vGS < Vt → iD =0 Corte– Não há portadores endre D e S– Vt tensão de limiar “threshold” 1~3V típico, >1V em CIs
• vGS > Vt → iD ≠0 Condução– Forma-se canal (dentro da zona de deplecção): electrões atraídos
para debaixo da porta – inversão de p para n– Transistor NMOS ou de canal n (electrões livres), pode
conduzir (iD ≠0 ) se vDS ≠0 • Condução:
– Tríodo– Saturação
Electrónica 1
Tríodo
1
2
0
0( 0) proporcional a resistência comandada por
1 definição varia com os livros2
0
[2( ) ]
tensão
00
eq
DS GS t
D n GS t DS D
n
GS t DS
D DS
GS t DS GS
n OX
t
S
R
DS GS t
D
v v Vi k v V v v
v V vi v
v V v vv v V
i
Wk CL
k
V
µ
− ≈
> ∧ ≥ ≈
≡
→
> ∧ < < −
< << −
=
= ≡
− −
< <
=→
−
1442443
2[2( ) ]n GS t DS DSv V v v− −
Electrónica 1
Saturação
2
0
(aprox.)gerador de corrente comandado por tensãoVCCS não linear (quadrático)
Saturação amplificadorTríodo e corte interruptor
( ) não depende de
GS t DS GS t
D GS t
D DS
i k vv
vV
i
v V v V> ∧ ≥ − >
→→
=→ −
Electrónica 1
Resumo: NMOS
2
2
Corte:Condução:
Saturaçã
0
0 ( )
o
Trío 0 [2do ( ) ]
GS t D
GS t DS D n GS t
DS GS t D n GS t DS DS
v V i
v V v i k v Vv v V i k v V v v
→
→
< =
< − < = −
< < − = −→ −
Electrónica 1
definições
-2
0 2
1 AV2mobilidade dos electrões no canal
capacidade por unid. área
3.97 const. dielétrica do SiOespessura do óxido "thickness"
largura do canal "width"compriment
n n OX
n
OXOX
OX
OX
OX
Wk CL
Ct
tWL
µ
µε
ε ε
=
→
= →
= →
→
→→
min
o do canal "length"
"aspect ratio"
tecnologia actual (2004): 10nm; L 0.13μmOX
WL
t
→
= =
Electrónica 1
Resumo: NMOS e PMOS(reforço)
2
2
(mesmo funcionamento que NMOS, troca sentido d
Corte:Condução:
Saturação
Trío
NM
0
0
d
OS
( )
0 [2(P S
) ]M
oO
GS t D
GS t DS D n GS t
DS GS t D n GS t DS DS
v V i
v V v i k v Vv v V i k v V v v
→
→
< =
< − < = −
< < − = − −→
2
2
as correntes e tensões)
Corte:Condução:
Saturaçã
0
0 ( )
o
Tríodo 0 [2( ) ]
SG t D
SG t SD D p SG t
SD SG t D p SG t SD SD
v V i
v V v i k v V
v v V i k v V v v
< =
< − < = −
< < − − −
→
→ =
→
Electrónica 1
NMOS e PMOS(deplecção)
Mesmas equações que transistor NMOS ou PMOS de reforço com Vt<0
Electrónica 1
Andar de Fonte Comum
Vt=1V
k=100µAV-2
RD=20kΩ
VDD=5V
2
Corte
Condução: Saturação? Tríodo?
Hipótese: Sa
0.30;
2 2
(a)
(b)
t. ( ) =100 A3 Confirma hipótese ?: Sat
(c)
5
I t
D O DD D D DD
I GS t
D n GS t
O DD D D GS t
I G
v V Vi v V R i V
v V v V Vi k v V
v V R i V v Vv V v
µ
= < →= = − =
= = > →
= −= − = > −
=þ
2
2
2
Condução: Saturação? Tríodo?
Hipótese: Sat.Confirma hip.? Sat Tríodo
Hipótese:Tríod
5
( ) =1.6 A2.7
[2( ) ]
o
S t
D n GS t
O DD D D GS t
D n GS t DS DS
ODD OD
D
V Vi k v V m
v V R i V v V
i k v V v vvV vi
R
= > →
= −= − = − < −
= − − →− =
→ý þ
( )
2
2 1.5 2.5 0
( ) =1.6
Confirma Trí
A8.18
0.305 odo
I O
D n GS t
O DSGS t
v v
i k v V mV
v vV v V
− − + =
= −
= = < −
ý
þ
Electrónica 1
Andar de Fonte ComumCircuito analógico básico
• PFR: O que sucede se o PFR estiver em VI=0V ou VI=5V?
ganho de tensão
Sinais = variações de tensão AMPLIFICADOR
sinais fracos: troço linea proporcional
r
O v I
O I
v A v
v v
→∆
≈ ∆≈
∆ =
∆
Ov∆
Iv∆