MALVINO ELETRÔNICA 4 EDIÇÃO - VOL 1.pdf

% -
241 ELETRONICA

4 Ediçäo
VOLUME 1

? |

Albert Paul Malvino, Ph.D., E. E.

Tradugáo,
Romeu Abdo
Professor e Cuordenador (UTRAMIG)

Kevisto Técnioa
Antonio PERTENCE Júnior

Coordenador'lécnico do Cetel

Engenheiro-Hletrénico, Professor e Supervisor do Cetel/ MG

Colaboragto
José Lucimar do Nascimento
Professor de Eletrônica e Informética do Cetel/MG

MAKRON Books do Brasil Editora Lada.
Sao Paulo

[Rua Tabapus, 1348, Itaim Bibi

CEP 04535-004

(011) 829-8604 e (011) 820-6622

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BIBLIOTECA GERVASIO FIORAVANTE

Do original:
Electronic Principles - Fin Edition

Copyright © 1995, 1988 Glencoe Division of Macmillan/ McGraw-Hill School Publishing
Company.

Copyright © 1989, 1984, 1979, 1973, by McGraw-Hill, Inc.

‘Original em ingles publicado pela Macmaillan/MeGzaw-Fill School Publishing Company.
‘Copyright © 1987, 1986, Editora McGraw-Hill Ltda.

Copyright © 1997 Makzon Books do Brasil Editora Ltda.

“Todos os direitos para a lingua portuguesa reservados pela MAKRON Books do Brasil
Editora Ltda.

Nenhuma parte desta publicasio poderá ser reproduzida, guardada pelo sistema
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eletrónico, mecánico, de fotocópia, de gravaçäo, ou outros, sem previa autorizacáo, pur
escrito, da Editora. 4 h

EDITOR: MILTON MIRA DE ASSUMPGÄO FILHO.

Produtora Editorial: Joana Figueiredo $
Produtor Gráfico: José Roberto Petron ;

Editorag4o efotolios em alta reslugie: JAG

Dados Internaclonais de Catalogacdo na Publicagáo (CIP)
(Cámara Brasileira do Livro, SP, Brasil)

Malvino, Albert Paul
Eletrónica ; volume 1 / Albert Paul Malvino ; traducáo Romeu Abdo ; revisio
técnica Antonio Pertence Júnior. — 4. ed, - Sao Paulo : Maleron Books 1995.

| ‘Titulo original: Electronic principles.
ISBN 85-346-0973-2.
1 Eletrónica 1. Titulo.

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954220

indices para catálogo sistemático:
1, Bletrönica : Engenharia 621.381

BIBLIOTECA GERVASIO FIORAVANTE zu
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etes BOLLS 23° =

sata

Para Joanna

Minka espuse, inteligente e maravithosa,
sem a qual eu nada seria
Ela sempre me conforta e me consola,
nunou se queixa ou interfere, mada pergunta,
'suporta tudo e escreve minhas dedicaiórias.

|
|
|

2 L

AGRADECIMENTOS

¡Quero agradecer sinceramente aos seguintes colegas por suas ajudas e orientagdes na
reviso desta ediçäo do Fletrónica.

Larry Dillman
Indiana Vocational Technical College
Fort Wayne, Indiana

William Maxwell
Nashville State Technical Institute
Nashville, Tennessee

Albert Paul Malvino

SUMARIO 4

Preiseio Doom
Capitulot Tntrodusio u... 1
+11. Fontesdetensño 2

4 Fonte de tensie ideal 2
Fonte de tensKo real. 2

Fonte de tenso quase ideal 3

+12 Fontes de corrente ‘

213 Oteorema de Thevenin 6

Aida básica 6

: Atensdo e a resisténcia de Thevenin 7
+14 Oteorema de Norton a

i 15. Verificagio de defetos ... 10
‘Um diepositivo aberta +... 10

‘Um dispositive em curto-creuito . u M

Atabela de defeitos . . eee a

1.6. Aproximagóes 5

%

X__Bletbnica a" Eaigto~ Velome 1

Sumário

Apoic wos estudos
Resumo
Relagdes importantes
Atividades para o estudante
Questoes
Problemas básicos
Problemas avangados .
Problemas utilizando o dispositivo “verificador de defeites”
Capítulo 2 Semicondutores
21 Condutores

Grbitas estéveis . ese
A parte central do átomo e o elétron livre
A principal idéia

22 Semicondutores
O germánio
Osten u an

23 Oscritale de silo .
Asligagiescomalemtes eee.
Apenas oito el6rons de valencia .

‘A energia térmica pode dar origem a umalacuna. +
Recombinacio e tempo de vida
‘As principaisidéins .
24 Semicondutoresintíncecos
© tuxo de elétrons livres
O fluo de Inounas
25. Deistipos de fuxos de comente...
26 Dopagem de um semicondutor

2

a

a

a
ES

Ae

Aumentando os clétrons lives.
Aumentando o número de lacunas . .
Pontos que devem serlembrades .

27 Doisipse de semicondutores extrínsecos
Osemiconduor po
Osemiconduor pop.

123 Odiodo nño-polarizado
O diodo náo-polerizado .
Acamada de deplesio
Abaareira de potencial.

429 Apolarizagio dire .

O uno de elétrons livres.

O fluxe de elétrons de valéncia .

Recapitulagdo . «
O que deve ser lembrado
+240 À polarizagño reversa...
‘Alangura da camada de deplecko
A corrente de portadores minoritários . +
A corrente de fuga da supere
© que devemos lembrar
211 Ruptura
Oefeito avalanche
O cfeito Zener .

Tópicos opeionais
2.12. Niveis de energia

Alta energia nas órbitas maiores .
“A queda do elétron e a luz imadlante . .

XI_Eletronioe~ Y Edipo = Volume u

O,

Capítulo 3.

213

Asbundas de energia

As bandas de energia do cristal ipo n
As bandas de energia de cristal tipo p
Colina de energia
Antes da difuso...
No equiltxio.
A polaricao direta

Barzeira de potencale temperatura. .
Diodo reversamente polarizado

A corrente de transiente

A corrente de saturagio reversa

‘A comente de fuga da superficie

Apoio aos estudos .

Resumo .

Atividades para o estudanue

Problemas básicos

Problemas avançados

A Teoria dos Diodos .… 2... 5
31 O simbolo esquemático.
32 À auva do diodo .
33 Aregiño direta ‘
Atenstodejoelho... .
© dispostivo näo-Imear

A resistencia de compo
A máxima corrente ce dieta
Oresistor de limitacáo de corrente

ee

ta

Addissipagio máxima de poténcia
34 Aregiiozevera
35 Odiodo ideal
36 A segunda aproximacto
37 Aterceira aproximagso E
38 A cscolha da aproximagio
39 Verifiacio de defeitos
3:10. Pensando cun termos de compoztamento variacional ..
31. Intorpretagäo da folha de dados
Atenséo de ruptusa reversa
Acorrente múscima diveta
Queda de tensto direta
‘Acorrentereversa máxima
Tópicos opcionais ,
3.12. Dispositivos lineares
3.13. Como calculara sesistóncia de corpo
2.14 Aresiténcia ce de un diodo
Aresisténcia direta . .
A resistencia reverea
315 Asretas decarga .
Aequacio paraureta de conga...
Um exemple .
OR ............
Apoio aos estudos
Resumo.
Equagóes importantes
Alividades para oestudante . ..................

Sumario am

El
m
a
2
7
75

|

XIV, Eltröni 4" Bio = Veheme 1

Sumério

Capítulo 4 Cireuitos com Diodos - . +

sai

42

oes

45

46
47

Questées
Problemas básicos.
Problemas avangados . .
Problemas utilizando o dispositivo de anslise variacional

O transformador de entrada

Accquagio básica .
O transformador elevador
O transformador abaixador
O efeito sobre a courente

O retficador de sucia onda
Período .
Valor es ou valor médio
Aproximacóes

O xotificador de onda completa com tomada central (centertrap) .

O valores ou médio
A frequtncia de sada

O retificador de onda completa em ponte

O filtro com capacitor. . 2
Fükrando osinal de met onda...
Fikrando 0 sinal de onda completa

O breve tempo de condusio do diodo

‘Vina fórmula importante

Atensto er

Uma regra básica
O cálculo de autos valores
Acormente de surto

100
102
103
104
104
105
107
107
109
u
m
113
us
us
m
us
17
ne

48
49

“Tópicos opcionals .

410
su
am
48

pers

“ans

-416

447

+418
1419

Verificacio de defeitos (manutengio) .
Interpretagso da folha de dados .

egras para o projeto
Acamente de surto
Capacitor de ato valor significa corrente de surto prolongada
À folha de dados .
Sngestées para projetos
Filtros re ele
Ofltor

Ofitrote . .

Os multiplicadores de tensio

O dobrador de tensáo de mein onda

© dobrador de tensño de onda completa
Ofriplicador de tensio

O quadripticador de tensáo. .
© limitadar (cefador)

Olinnitador positivo +
limitador polarizado
Variagtes «

O grampeadorce .

O grampeador positivo. . .

© grampeador negativo ar
© detector de pico a pico
Oretomoce .

19
122

12

129
130
10
191
11
12
m
159
14
135
195
16
197

À
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4
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I

gn barnegat 5 _ Pr
Tessdkuyfimene riesen or too emir di =
Oca doblando pe cada. um | Atento ect LED a
Oretomoæ . 19 À O indicador de sete segmentos. 162
sate sa Otis «. : ia
fone: ut Dry ee | u
Bi aes EEN sn 54 OsiotoSawaty ie
Arien pas tua : 16 Pre in
Quentes Lis À 24 Loos pee a
rcblemas icon. 000000 us À 57. Ainlerpretasio da ola de ados dos ds Zener 17
Problemas avangados gate ; w À A potencia de dissipaçäo máxima do diodo Zener 168
Problemas de verificagio de defeito com o dispositivo. 147 À {A corrente máxima no diodo Zener . 168
BEE Din Eee w Apts en Ze so
51 OdiedoZnet 0 Art Zen. : so
Gráfico bo. 150 ! O fator de degradagio ............... 170
nin zu. ss 58 Vetch de dees» wm
oan ‘st ‘fie opc a
flo eee la Chon 2 E A css ei
jailed aa Biv Aap pcs vs
‘Segunda aproximagäo 152 51 Aondulagäo eee 176

a) re su Sh Opus daté de media « m
opero eo depto mo 22 Anne. m
esata exes. 1 | Rs so
ute Ps 345 0 dodo Sa 1m
coment no Zener ss À 5% cas, m
Veen es “ | pes a
adi tsi sn Os lados ene corta asi

53 Diodes optics. a} coca cap m

passent

VIN Eltron = 8° Edi Votame a _ e _ a
Os diodos de retaguarsa (pu dies) 184 67 As aproximagses do transistor an

Os diodos timeis 185 O transistor ideal 209
Apolo os cstudos . 186 À Ascgunda aproximacto . sat
Resumo. 186 Atereira aproximacáo. 21
Equagdes importantes 197 68 Ainterpretacño das folhas de dados do transitar En
Atividades para o estudante 168 | Os valores nominais da ruptura. 214
Quest cocer 188 Acorente ea poténcia máxima 216
Problemes básicos un. 189 Os fatores de depradagio 216
Problemas avangados wis Os dissipadores de calor a
Problemas usando o dispositivo 192 O gano de comente . EN
Capítulo 6 Transistores Bipolares. . 4 69 Verificagio de detritos 0
61. O transistor náo-polartzado. efeitos omuns =
Os diodos emissore coletar . 196 (© que pensant o» técnicos eo verlicar deeitos? zı
“Antes e depois da difusto 196 Ÿ Atabela de defeitos . - 4

62. O transistor polarizado. a | Tópicos opcionais 25,
Os elétrons do emiesor « « 197 6.40 O punto de vista dasbandas de energía 2

Os elétrona na bese 197 + 51 Ao 24

Os elétrons nocoletor.. +++ 18 © 6.12. Arelagño entre alfa ebeta . 2

63 Ascomentesno transistor ww. 613. Ascurvas da base 26
64 Aconexio EC 20 614 Asregites de corte e ruptura 20
65 Acurvadabase mai 6.15 A terceira aproximagio 23
66 Ascurvas do coletor u 616 A resstència de espathamento da base 200
Atensio e a poténcia do color . 205 617 O modelo de Ebers-Mall . zo

“As tts egides de operasio 206 618. Excuplo da tercera aproximacáo 2
PU rer 206% 619 A condo em base comum . 24
Areghéo de corte . 207 Apoio aos estudos . 26
Recapitulacio 200 Resumo we

Al
El
î
Î
E

YE mere Be Vue _ o se _ zur

A | A. m

eat ai ia, EN ee re el elas en en 268

Geniessen .. mi Menor efeito do ganlıo de corrente 26

Problemas sio nn | 78 Acdonadors de LED .. 266

Problemas avangados « 2e à © acionador de LED com polarizagho da base. 266

' Pablo wend Seon 20 © nconndorde LED com pop do ens 27

À captto7 tandem de Tasio +++ u; 12 io des pau va 2

7A Aavaasbesno gabo decos. as | 710. Veritcatodedetetos . m

72 Anden rest cs ana fon coa m

og deposit . ee

pa Una bela de defeitos za

73 Oponto de operacño. “Tópicos opcionais E 273

Picado: pono Q 7 Maleiafsovagis bu ui deca vcs eevee MB

Oia cesar oncnsncaernarnenmer POLE On neue rennes 28

| Aa nn TR | seen ne a er

I 74 Aprova dareta de carga 0... asta naa ER A compliance ou compliáncia 276

——— or 2 A so nn DO

ares 23 coment da bse ee

75. Adentiicandoswtarsdo. + BE ramas 7

Ñ Redugio ao absurdo 4 Um exemplo 278

| ose a as Zu Ve... 2

| O ES a ae 2

| Aang fome ne 2 Acoaente do enor dia 20

1 ende astuto forte de imedo a EN. nennen BBL
A 18 ee orme 3 Se de eos sve on denses

E 77 Age mr ++ a Fi Madonna os poire satiné 22

Arad bises Bu a ‘Alia Dan enfonce 2

> Sumirio XX

XN Eletrönien 4° Edito Volume

i
|
À

Fototrendtog ver sen 288 © porto Q a
pt o rre BE O ponto Q no centro da eta de carga... 000 308
Um exemglo ..... errar rm EEE MR 84 Apolasizacio do emissor com fonte simétrica. . 2. 309
Apoio aos estudos « 2 | Aandlise .. #5
en 286 À {Uma análise mais precisa... zu
Ligues importantes. Ostransistores pip eevee a
Atividades para o cstudante . « As principais idéins a
Quesos $ A fonte de olimentagáo negativa + =... su
Problems los PE À ont da arta palin er
Problems náo -usvais 24 À 86 Outrostipos de polarizagto . 36
Problemasavangados nn. A polasizacúo por ealimentagäo do emisor +00 00000 318
Peoblemas com 0 dispositivo de andlise variacional 8} A análise da polartzaçäo por realimentacio do emisser . . .. . 319
Capitulo 8 Circuitos de Polarizagáo do Transistor - 27 À polarizacto porealimentacio do cnletor 220
81 Apolarizagío por divisor detensño 258 A polarizacio com seslimentago do coletoredoemiscar..... 321
O divitor de tenso + : 28. A polasizagóo por divisor detemsdo o.oo eee 928
Osietera com fonte mplee «eee... 299 À 87 Verificagio de defeitos . =

82 tos dn pean pr dr de nt (FD) ar 299 À Aanálise
palo rior 004 Os defeitos mals commas Lea EROS zu
Age vitor ode er considerado peque pus acomete de Tópicos opeionais -. arrancan BR
os 2: 88 Mais informagöes sobre a pularizagäo por divisor de tensäo ... 326
‘Atensio ea comenteno gaissor Acorrente do emissor . 326
A tensto no coletor a tensio coletoremissor Odivicordetenstoestivel Lee... 307
“Restanido a RO. O divisor de tensäo firme . vorn -. 82
‘Um divisor de tensáo estävel aa ae pisa so
O ponto Q éimune as variagdes no gaiho de corente . Wi, Gaeta orne cabo A
Resumo do processo e das fórmulas 8.10 Polarizagio por realimentagáo do coletor . . a 2. 333

83 Acta de carga eo ponto Q parao cirenito PDT o ca u

XIV Hterómica- 4% Edicto Volume 1

Pare

poto aos estudos zen
Resumo
Equagées importantes...
Atividades para o estudante
Questées .
Problemas bésicos

Problemas extras

Problemas avangados . : +...
Problemas com o dispositivo vefifcacor de defeitos .

Capítulo9 Os Modelos para CA -....-.
9.1 Ocapacitos de acoplamento .

© circuito aberto em cc e fechado em ca
‘A fungi do capacitor de acoplamento . .
Afrequémia callen «+...
A freqitnaia crítica a alta requenca de quina
92 Occapacitor de desvio (bypass)
A alta feqiéneta de quina
O terra para ca

93 Oteorema da superposicño nos amplificadores
Os circuitos equivalentes cee or...
Aïda básica
Kane eee cesse ces
- Aandlise a. -

94 Auperagio em pequeno sinal .

© movimento do ponto de operagio instantáneo... . -

Adistorgäo
A reduc da distorgio

237

338
2

er

E

&
ras

al
a a

96

97

93

99

“Tópicos opcionais .

920
ou
912

Aregra dos 10% . -

A resistóncia ce do diodo emissor
Aresistincia os
Aresisténcia ae...

‘A formula para à resistencia cedo emissor
Obetaas .

(Ocâleulo da resistencia cn do emissor .
O ganho de corrente ce .
O ganho de comente ca
OamplificadorEC

O acoplamento da entrada .
Ainversáo da fase

O capacitor de salda bloqueia a tensäoce .
[Nao hä tenso ca no emissor +

[Nao há tensto ca na fonte de alimentacäo
‘© modelo ca para um amplificador EC

A impedäncia de entrada da base. <=
OmodeloT .
Omodelo ll.

Almpedáncia de entrada do estágio
(Os parämetros cu da folha de dados

Mais informagées sobre capacitores, -

Mais informagies sobre a resisténcia oz do emissor .

O significado dos parámetros H .
(A impedäncia de entrada, ly
O ganho de comente, hye

Sumario

374
37

378

|
|
|

SPL Elation = 4 digo Volume 1

© gano de tenso reverse pe
A admitänia de safe ooo
A medigäo dos parámetros H
Apoio aoe estudos
Resume. .
Hquaçbes importantes .
Atividacs para o estudante
Questses
Problemas básicos

problemas extras.
Problemas avangados

Problemas de anis variacional

Capitulo 10 Amplificadores de Tensño .
104. Aspartes prindpais de um amplificador BC

Acperacio básica

Os valores importants coo oe ee es sae

O calcanhar de Aquiles
‘A notaçäo com letras minúsculas para os valores oa.
Os valores xs e de pico pico.

102 © ganhodetensio
Caleulande a tensio de entrada
O cálculo da tensño cano color
Um outro mode de calentar a tenso en no coletor . +
O caleulo do ganho de tenso

103. Estabelecendo o ganho de tenso
De onde vem essa fórmula? .
© gano de tensio medido versus o ganho de tensao projetado

E

a

104. Umaanálise simplificada
© resultado do método preciso
O método da técnico em manutencho .
103 © ampliicador com malimentagto parcial
As variagbes podem ser aceitávels
Arealimentagäo ex do emissor
A févmula para o ganho de tensño
‘Trocando ganiho por estabilidade
Um recurso para a verificaçäo de defeitos
Aimpedancia de entrada da base .
Manor distoxgio com grandes sinais
106 Estágios em easeata 0000
O efeito de carga do segundo estigio .
A amálise do primeiro estágio
A anélise do segundo estágio
(© valor desconhecido de.
à ganho de tensáo total
O processo
107 Verificagio de defeitos

Tópicos opcionais
108 Aimpedancia de saída

109. Mais intormagóes sobre a realimentagio negativa: .

10.10 Os estágios em cascata: o método de Thevenin
1011 Os pardimetros H

Astormalas ee

As variagóes nos parámetros Hl
1012 O amplificador em base comum Pe

Sunério XXVI

an
an
an
43
419
as
as

416

«7
as
as
as

136
ar

r
E
XVI Flenéien 49 Eligio Vale Y o O _ Sumário xx
Apoio aos estudos a i O fator de degradagto . . needs
a Os dissipadores de caler . . ........ 2.469
Bquagies importantes... ‘temperatura do encapsulamento . . +» E. 47
Atividades para o estudante . Tópicos opcionais
Questées a 15 Ocorteeasaturagio emer . an
Problemas básicos 445 16 Acomplidncia cu de sata . an
Problemas avancados us A compliänela cr de saida máxima.
Probleanas para verficagio de deeitos. . 117 Mais informagées sobre a classe A
Capitulo 11 Amplificadores de Poténcia . - O ganko de tensio
Ud Areta de carga an as Oganhodecomente „2... USES 18

© ponte Q si © gano de pottneia .

Diferentesresisttneias cn ec pura coletor + 42 Apoténcia da carga pa

Asaturacio eo core ct am À A poténcia ca máxima na carga 490
| Asequasées 45 | A diesipogto de poténcia no transistor +. 180
| 12 Os limites da excurséo do sil - 118 Aresioutncia térmica . si
i © ceifamento em fog ec + Apoto aos estudos . a
| Opontog am nn 458 AORTA A
| Como posicionar o ponto Q étime . - - ge aod Equagócs importantes ws 484
| amer qu doremi score ri eee 60 À Arte paro tan “
i 13 Aoperaghoemelasse A... E Questoes 286
| © ganho de pottacia a À Problemas béicos ++ ses ss 499
} Apotenca da carga . sa Problemas eras 4e... 489
i Apoténcia dissipada no transistor. - internes 48 Problemas avançados » ee... 490
3 © dreno de courente 464 Problemas uilizando o dispositivo de anilise vauiaconal. .... 491
H genes. dt | Coptalot2 Seguir de Emisor. wu
é 114 Apottnda nominal dotsansistor . ee 467 121. Amplificador CC ue
3 a ate so gie +
1

3O0X Berea Bp Volume _ _ _ _ ar
Bloqueio da tensio ce pelo capacitor de satda Potencia na caga > ses 520
han a oe Dissipacio de potóncia no transistor . +... SL
122. Modelo ca de um amplificador CC + . Dreno de corrente «+... see. 522
Inpedancia de entrada da base Eficióncia do estégio . sm
Quito circuito equivalente ct 129. Polarizagio de ämpliicadores casse B . . ween Bae
Impedánci de entrada do estágio - Polarizagáo com divisor de tensáo mas

123 O ganho de tensio Polaizagio por diodo u
Calentando a tinsto cr no emissor 1210 O acionador de classe sa
‘Uma outra forma de encontrara tensáo x no emisor Um amplificador completo =
Caleulando o ganho de tenso. Tópicos apcionais 2 sm
Projetando o ganho de tensúo : ZU Impedáncia de saida =
Aspectos importantes do seguidor de emissor 505 1212 Melhoria de regulager detensño. - +00 ss
124 A aida maxima no oeifada . sos. Apolo aos estudos En
Os mites sort Resumo =
Ceitamento og la sus, Equagóes importantes . 339
“Methor posigio da pontoQ «nee: Alividaes pera o orme so
Como situar a melhor posigio do pontoQ - IE oe = : Pr 540
129 Condo em cascara de amplificadores EC 6 CC Problemas básicos . 00000000 A ER
126 Transistor Darlington . Problemas avangados . + + . eee
Ur og ca; Problemas utilizando o dispositivo verificador de defetos . . .. 546
rca pis Capítulo 13 Transisteres de Efcito de Campo + +++ -
age 132 open. Ss
Reta de carga ca 132 OJFET polarizado . Pr
Andlise ar. Comme de porta’ En
Rancionamento completo éco de campo «=. + E
Distorgäo de cruzamiento. Como ele funciona... E 52

O preso =

125 Fórinulas de potencia para dasseD

i

XXL

ein = 32 Aigo Volume 1 -

arrete

Sinboio exquemdtion + se) 139 Outros tipos de saturagdo +.
193 Cuevas de dreno. . « = 13.10 À derivagto matemática . ares
Corrente de dreno máxima. si 19:11 Outras informacóes sobre as curvas de dren .
Tencses de ems ou nranglamente nc decors seb Apolo avs estudos
deporte ro => | Resume .
Areglño öhmica ll | Equagóes importantes
134 Acarva de transcondutáncia e Atividades para o estudante
195 Apruximagdes parao ET + E Questdes
OJFET ideal sates . iii a Problemas básicos .
Tensso de constrigáo proporcional. Problemas avangados . .
Analisando czcutos com JPET + Problemas uiizando o dispositive de andlive variadonal
Reduçao ao absurdo Capítulo 14 Circuitos com FET . . Ls
136 O MOSFET de modo deplegio 14.1 A autopolarizagáo de JFEIS .
Aida básica Polarizagto de transistor bipolar de JFET .
Gráfico ‘Aida básica
Símbolo esquemático + 142. Solugio gráfica para a autopolarizagto .
137 Sucre de made anne ou mg Desenhando a reta de autopolazizagúo
Aidéia básica Selecionando o resistor de fonte
¡Gráficos e fórmulas 143 Solugio com a curva universal do JPET
Símbolo esquemático + « 144 A transcondutáncia
Atensño porta-fonte máxima + + + <-> + Modelo ideal ca para JFET .
Circuito equivalentes Atzanscondntánci e a tensio de corte portaíonte..
138. Interpretagio das folhas de dados. Transcondutäncia de um bipolar.
Esprrficasdes de ruptura 145. Amplificadores [BUT ©
pase Ves of) ae Gano de tensño
Folha de dados para o modo intensificagdo ‘Atalhos do transistor bipolar para o JFET
Tópicos opeionais +. + zu OS E 146 A chave analógica com JFET . .. .....

Sudo

Xx

PEGE ERR RRS

999
EN
son

605
or

ao
ou
as
63
os

Sumdrio XV

nv mène se Do Vane : o a

187. Amplicodores MOSPET de modo depleio Qusatöer na EE

148 Aplicagbes do MOSFET de modo intensitingie . Problemas básicos . . . ges a

CChaveamento de carga passiva Problems de veia de defos en 68

Chaveamento de carga tva Problemas avancados eee on

Inversor CMOS Problemas utilizando o dispositivo verificador dedefitos .. . . 68

*Transietoes VMOS capitulo 18 Txistores x er

dd ón pr AMET 151 Odlodo de quatro camadas .......i.. .æ

f Polarizagío por divisor de tenso... += Reallmentacáo positiva ee

Polarzacáo de fonte Fechando uma tava u. wcrc rant

i Polscizacho par fonte de corrente Abrindo wna tava... a 659

Pi me SEs

| 14.10 Impedänein de aida do seguldordefonte Carnet da avalanche deta 55 à a 88

1 1611 Outrasaplicasóes parao ET =: 152. Orstiicador controlador de io . . nen 66

| Multiplesache + Disparo pela porta nur a

i Chop re occ ED rato dd = un as

i Ampliiadorefordor fer ee : te

i Amplicador de ato tle ou ceca declevagto... eS

i Resistencia vaciável com a tensto i Corrente de disparo etensto de disparo pa

a “Controle automático de ganho . - + ee + ot SCR alavanca (eruubur) . 7

a Amplificador cascode so} 153 Asvariagtes de SCR . er

| Limitasd de comente + a Foi SRC Ks

a A «++. 6 have controlada pala porta. - a

N odas EE | Che cond deso =

fl Apolo ans estados ee «+ as 154. Tuistoresbidireionals pa

il Resumo Die 076

! Bguagbes Importantes Tae...

\ fai esse un Ones rage

A
ü

Si AAA

KOE Farm - 4 Bio Volume 1

Raza intrínseca de afastamento +
Como funciona OUST. «+
Ciucuito equivalente de travamento

156. Verificngio de defeitos

“épicos opcionais

157. Mais aplicagóes para otisistor +

Detector de sobretensño -
Gerador de onda dente de sen + +

SCRalavanca
-P Oscladorderelaxasño com UT +
Igricao de automóvel + +
Controle com acoplador ótico ox aptoacoplader
SCR disparado por diac
SCR disparado por UNE +..."
Controle em onda completa
‘SCR controlado por microprocessador
“Apoio aos estudos
Resumo

nm

Atividades para o estudante
Quests .
Problemas básicos.

Problemas avangados

Apindicen cnn
Giossitio ee
Respostas aos blas demo pare Estos :
Índice Analítico - -

Problemas utilizando o dispositivo verificador de defeitos .

VOLUME2
Capítulo 16 Bfeitos de PreqUéncia . .

. 1
Capítulo 17 Teoria do Amp Op . se E ss
Capítulo 18 Mais Teoria sobre Amp Op... . . + 133
Capitulo 19 Amp Op com Realimentagio Negativa. va

Capitalo 20 Circuitos Lineares com Amp Op -
© Capítulo 21 Circuitos Nio-Lineares com Amp Op .
Capitulo 22 Osciladores . . .

% Capítulo 23 Fontes de Alimentacio Reguladas . . .. . . 409
Capitulo 24 Circultos de Comunicagio . 467

=

PREFACIO

A maior dificuldade ao escrever este livro foi decidir o que nao deveria ser incluído.
Essa decisño foi mais importante que qualquer outra coisa. Por qué? Porque muitos
livros de eletrónica em uso atualmente falam sobre tópicos que já estäo obsoletos hii
‘anos. Dissertar sobre tópicos obsoletos € uma perda de tempo e de esforço. Mor ainda,
les usam cspago nos livros que impede uma dissertaçao completa de tópicos que
realinente importam. Portanto, minha primeira prioridade ao escrever este livro foi
© excluir topicos fora de uso.

4 Outra difieuldade que encontreá foi a tentaçäo de tomar o caminho mais fácil.
© O camino mais fäc para um autor € mostrar circuitos, seguidos por exemplos de
© como ligar números a fórmulas, Eu decidi contra esse método, porque ele produz

pessoas graduadas que náo funcionam sem fórmulas, Nao € esse o tipo de pessoa que
À à indistria está procurando. As modernas companias buscar elementos que possam
© pensar lógica e criativamente sobre cs problemas encontrados mum trabalho técnico,
© Logo, minha segunda prioridade ao escrever este livro foi discorrer mais sobre os
| principios que sobre as fórmulas.

Dividi os assuntos em tópicos básicos e opcionais. Os básicas incluem tudo o
que é essencial para a compreensio do assunto. Sao tratados em profundidade, porque
sio o dmago de cada capitulo. Sáo 05 principios fundamentais da eletrónica. Eu uso
mais lógica do que matemática quando trato desses tópicos. Próximo do final de cada
capitulo, voct encontrará alguns tópicos opcionais. les continuan o tratamento num
nivel mais especializado e mais avancado. Esses tópicos dirigem-se 20s instrutores €
estudantes que desejam dar um tratamento adicional a cestas áreas. Eu uso mais
matemática que lógica quando trato dos tópicos opcionais.

Quando era estudante, cu apreciava 05 apoios aos estudos no final de cada
capítulo, porque eles me davam a chance de perceber o que havia aprendido, Bata
o contém vérios auxilios aos estudos, incluindo resamos, equacbes importantes,
Sutées de múllipla escolha e problemas para case. Alguns capitulos inciuem um “Soft
Yale Bngine™" que pode ser entendido como uma “análise variacional”, e um
“Phaoter™”, que pode ser visto como “dispositivo verificador de falhas”. Eles sáo

Versöes de programas de computador que podem ser utilizados com este livro. O à

Programa de andlise permite que voc pratique o pensamiento variacional (descrito ern
Bata parte) eo verificador de defeitos possibilitahe fazer as verificagöes básicas dos
circuitos.

Este Livro destina-se Aquele estudante que está fazendo seu primeiro curso de

muitas escolas € possivel fazer os cursos de teigonometria ¢ ca ao mesmo tempo.

simplórias”. Sem dúvida ele estava pensando nos autores de livros. Muitos autores se
Gestigm de seus assuntos, tornando as coisas as mais dificeis possiveis, Outros simpli
eam demastadamente o assunto, dando-Ihe um tratamento muito superficial. Apenas,
“alguns livros encontram a linha estreita que separa informar de desperdicar o tempo
AS leitor ou da Jeitara, Acredito que esse & um desses raros livros com o toque ceo.
Espero que voo® aprecie sua leitara assim como eu aprecielescrevé-to,

ietréniea linear. Os pré-requisitos sáo cursos de coca, Algebra e trigonometria, Em À

Einstein disse certa vez: “Tome as coisas o mais simples possivel, mas náo À

Capítulo [4
Si

INTRODUGAO

Um dos pré-requisitos para a leitura deste livro é un curso de teoria de circuitos ce
em que as eis de Ohm, Kischhofi e outros teoremas de circuitos s4o discutidos. Hate
primero capitulo rev alguna conceits bánicosnecuegris o entendimento da

Apde o estudo deste capítulo voc® denerá ser capaz de:
D> Definir uma fonte de tensäo ideal e uma fonte de ooırente ideal.

D> Mostra como identiear uma fonte de tenso quase ideal e uma fonte de
‘corrente quase ideal

> Dax como use 9 teres de Teen par sb um cco,
(endo Um sei de cang € como usar © loca de Nortn para
cubata o mesmo crete ms

D> Citar dois fatos sobre um componente aberto e dois fatos sobre um
componente em curto.

D> plan por que as aproimagden vi sempre usadas em ve des fan

| BLIOTECA SENARIOFICRAANTE

2 Eletrmica—4' Edigio— Volume 1 Cap 1 Capt Inirodugto 3

1.1 FONTES DE TENSAO E Fonte de Tensáo Quase Ideal

nest vro, desprezaremos a resistin da fonte quando ela for menor que 10 vezes
ara qualquer crenito detsönico funcionar, deve haver uma fonte de energia. Uma | Nene ro, de Eure oh fonts BU Ss muros que 200

fonte de energia pode ser wma fonte de tensio ou uma fonte de corrente.
Rs < O01RL. aay

Fonte de Tensáo Ideal
E vo
Uma fonte de tensio perícita ou idea! produz uma tensio de saída constante. O
exemple mais simples de uma fonte de tensio ideal é uma batéria perfeta, aquela que |
tem resistencia interna zero, A Figura 1.1 mostra uma resistencia de carga ajustável
(Geovlate), A fonte de tensäo ideal produzird sempre 12 V na resistencia de carga, à
independentemente do valor ajustado. Portanto, a tenso na carga € constante; apenas |
a corrente na carga muda, À Ayurat2 Corrente na carga.

LT à À Qualquer fonte que satisfaga essa condigño & chamada fonte de tenso quase idea.
nv Re &
A Por exemplo, a resisténcia na Fignea 1.2. ajustavel. Sobre que faixa de valores
A de reitenc de carga a tenso d font € canalderada quae ideal? Mulipliqe por
Figura 1.1 Fonte de tensáo. m pace ob ee

Re = 100(0,06 0) = 62
* Fonte de Tensäo Rı

Enquanto a resistencia de carga for maior que 6 ©, podemos ignorar a resistencia
interna de 0,06 Q nos cilculos da tensáo e corrente na carga.

Uma fonte de tensäo ideal existe apenas como um dispositivo teórico, Nao € diffe |
perceber por qué. Suponha que a resistencia de carga da Figura 1.1 se aproxime de zero; |
Entio, a corrente na carga iria uproximar se do infinito. Nao existe uma fonte de tenso |
real capaz de produzir uma corrente infinita, pois toda fonte real possul alguma i
resistencia interna. 4

Por exemplo, uma pilha de lanterna tem uma resistönci interna menor que 14
uma bateria de carro tera uma resisténcia interna menor que 01 © e uma fonte de y
Lensäo eleteónica pode ter uma resistencia interna menor que 0.1 2.

A corrente de carga circula também pela resisténcia interna da fonte def,
tensäo. Por isso, alguma queda de tensio deve ocorrer na resistencia interna da fonte
de tenso. Isso significa que a tensäo na carga $ sempre menor que a tensño ideal. |
Quando a resisténcia da carga é grande, comparada coma resisténcia da fonte, a tenso

a resistencia da fonte é tao pequena que mal a observamos. E

en

mer Cap.

4 Bletronie— #6 igo —

12 FONTES DE CORRENTE

Uma fonte de tensäo tem uma resistóncia multo pequena. Uma fonte de corrente €
diferente; ela possui uma vesisténcia interna muito alta. Além disso, uma fonte de
corrente produz uma corrente de sata que nao depende do valor da resistencia de
ar.

© exemplo mais simples de uma fonte

bateria com uma resistencia interna muito alta,
Nesse circuito, a corrente na carga €

de corrente é a combinagäo de uma
“conforme mostrado na Figura 13a,

y Mi an
LO Ree

Como Re € igual à 10 MO, resistencias de cargas com pequenos valores quase náo

etamn a corrente de carga. Por exemplo, quando R, for igual a 10 kQ, a comente na

carga sorá de

AA OME EE

pe AAA
TOMA + 10k0 " 10,01Ma

he 1244

nv

o

Figura 13 Fonte de corrente
À Figura 1.35 mostra um gráfico da corrente de carga versus resistencia de
carga. Como voo! vé, a corrente na carga € aproximadamente constante. Quando a y
Feslsténcia de carga for igual a 100 KA, a corrente na carga será 99%0 do valor ideal. +
Para futuras discussdes, uma fonte de corrente quase ideal aquela em que a resistencia
interna € pelo menos 100 vezes maior que a resistencia de carga:

Rg > 100%,

- pa SP) odos 5

‘sso é exatamente o opusto da condigáo para uma fonte de tenso quase ideal. Uma
fonte de corrente funciona melhor quando ternesisténcia interna muito alta, enquanto
ma fonte de tensño funciona melhor quando tem resisténcia interna muito baixa

© teorema de Norton usa o símbolo da Figura 1a para uma fonte de corrente
ideal aquela ce resistencia interna é innit. Un dispositivo desse po prod um.
Correo 1, constata. A resistencia interna de una fonte de consents tel está em
asie com fonte de corente ideal, conforme mostra Figura AP.

Figura 14 Sémbolo para a fonte de corrente.

6 Kierrönien 4" Eépio- Volume Cap 1

13 0 TEOREMA DE THEVENIN

De vez em quando, alguém fas uma grande iavestida om engenharla eleva todos nés
DENE E hover Eon um denis sets quänticos 20 deseabsr um
Le de nao hoje chara torema de Thevenin

Aldéia Básica

Na Figura 1.52, qual é a corrente na carga para cada um desses valores de Ry: 18.30.45
KO? Antes de Thevenin, solugño clásica na engenharia era escrever e xesolver quatro
tcquagdes de mala de Kirchhoff. Supondo que vos? saiba como resolver quatro equa-
(Gees de malha, pode obter a resposta para uma resisténcis de carga de 15 kQ. Depols,
‘Voce deverá repetir o processo para 3 € 4,5 KO.

cdo Tevenin asen oct da Fgura el era capaz de ver
ed css dos terminal AD podas sb
Te eur rer on économe mostrado na Figura 150

ie : ndo a
Na Figura 1.5, a resistencia de carga pode ser de 1,5, 3 où 4518, Qua
úresisióncia de carga for igual a 1,50, a corrente na carga será
ov

he Se <3 ma

De modo idéntico, vacé pode calcular a corrente de carga de2 mA para 3 ke 1,5 mA
para 4510.

Figura 1.5

‘AplicagSo do teorema de Thevenin.

Cap. 2 Mntroduge 7

ATensáo ea Resisténcia de Thevenin

Lemibre-se das seguintes idéias sobre o teorerna de Thevenin de cursos anteriores. A
tensso de Thovenin é aquela que aparece nos terminais de carga quando vocé desco-
recta o resistor de carga. Por causa disso, a tensño de Thevenin 6 As vezes chamada de
tensño em circuito aberto. A resistencia de Thevenin € a resistencia vista por trás dos
terminals de carga quando todas as fontes sáo reduzidas a zero.

Aseguic mega aresisténeia de Thevenin como segue. Reduza todas as tensbes
a zero, Isso significa substituir fisicamente as fontes de lensOes por curto-cireuitos e
abrir fisicamente o cisculto où retirar todas as fontes de corrente. Uma vez reduzidas
todas as fontes a zero, use un chmimetro para medir a xesisténcia nos terminais de
casa. Bla € a resistencia de Thevenin,

Por exemplo, suponha que vocé tenha montado a ponte de Wheatstone
desequilibrada mostrada na Figura L6. Para thevenizar o circuito, desconecte a xesis-
téncia de carga e mega a tensio entre os terminais A e B (os tesntinais de carga).
Supondo que nao haja erro na medigío, voce obterá 2 V. A seguir, substitua a bateria

um curto-cireuito e mega a resistencia entre A e B; vocé deve obter 4,5 kQ. Agora,
desenhe o circuito equivalente de Thevenin da Figura 1.6%.

o
Ponte de Wheatstone.

Figura 1.6

95 Sea
wed cio

@

Figura 17 Caleulando a tenso e a resistencia de Thevenin.

Cep.1_Introdugte 9

A corrente de Norton é ds vezes chamada corrente de ‘em curlo-circuito, el
PS ne que rta oes me de cigs foe sve, Podemos sos
fer aiment da sic de Norton porque ein € fa Arena de Thuverin.
Poreremplo, sca sesstenia de Thevenin for de 2152 «resistencia de Norton será de à
ZO. Anis diferenga que resina de Norton apace em panel com a fone de
‘vente enquanto vessénci de Theveninapareos em série com fonte de Len,

20 17,

A

14 OTEOREMA DE NORTON

O teorema de Norton está estreitamente relacionado conto teorema de Thevenin Dado
om etraulto de Thevenin como o mostrado na Figura 1.82, o teorema de Norton diz que
Voce pode aubstituélo pelo circuito equivalente da Figura 1.85. O circuito de Norton
Ten uma fonte de corrente ideal em paralelo com a resistencia de fonte. Observe que a

Fonte de comente produz um valor fxo de conse igual 2 A
Voz an;

weet 1

WW Row a

i

Observe também que a sesisténcia de Norton tem o mesino valor da resistencia de 7
Thevenin: |
Ry Bra us

pistons)

10

Figura 19

Derivacio do cixcuito de Norton a partir do circuito de Thevenin.

15 VERIFICACAO DE DEFEITOS

A verificasto de defeitos significa descubrir por que o circuito náo está fazendo o que
‘Ceperamos que ele faga. Os problemas mais comuns so ciscultos abertos e urte-circui-
foe Disposikivos como transistores podem estar abertos ou em curto de varios modos.
‘Uma forma de destruir um transistor é excedendo sua poténcia nominal máxima,

Resistores abrem quando excedemos sua poténcia de dissipagio máxima.
Mas podernos obter um resistor em curto-circuito indizetamente, como segue, Durante
à montagem e a soldagem de uma placa de circuito impresso, um pingo de salda
indesejável pode conectar duas trilhas 5. Conhecido como ponte de salda, isso.
curtocaircuila efetivamente qualquer dispositivo conectado nessas duas thas. Por
Gutro lado, uma solda malfeita significa que nao há conexäo. Isso 6 conhecido como
Solda fia, € será entendido como um dispositivo aberto.

‘Além de abertos ou de curto- circuitos, nada € possível. Por exemplo, se um
resistor for superaguecido, mesmo que temporariamente, ele pode ter seu valor de
resistencia alterado permanentemente, numa porcentagem qualquer Se o valor dessa
resistencia for crítico, o cirenito pode náo funcionar corretamente aps esse choque:
térmico.

Um

positivo Aberto

Lente e sempre desse dis ftos sobre um dispositive aborto
2 A corrente através de um diepaitivo aberto € zero.
+ Atensáo € indeterminada. a
A primeira afativa € vordedsira, pois um dispositivo aberto tem wna |
cesen Plime nine pode eesti coment numa ressinci Inia, A segunda
Save € verdadera por causa dal de Ohm, 1

= CRC 11
VaR = Oe)

Nessa equagäo, zero vezes infinito € matematicamente indeterminado. Vocé deve ter
uma iddia da teneño observando o restante do circuito.

Um Dispositivo em Curto-circuito
‘Um dispositivo curto-circuitado é exatamente o oposto. Lembre-sc sempre desces dois
{tos sobre um dispositivo em curto-circuito:

+ Atensáo no dispositivo € zero.

+ Acorrente & indeterminada.

A primelra afirmativa € verdadeira porque um dispositivo em curto-cireuito
tera uma resisténcia zero. Náo pode haver tensio numa resistencia zero. A segunda
afirmativa 6 verdadeira por causa da lei de Ohm:

R

Zero dividido por zero € mutemuticamente sen igfeado. Voc pale ter uma iia de
corrente observando o restante do circuito. lá

ATabela de Defeitos

Normalmente, voc! mede as tensdes em relacño ao terra. Com essay medidas e com o
seu conhecimento de eleticidade básica, vocé geralmente pode deduzir o defeito mais
provável. Após ter isolado um componente camo o principal suspeito, vo? pode
desoldé lo ou desconecté-lo e usar um ohmémetro ou Outro instrumento para condi
mar sua suspeita.

Na Figura 110, um divisor de tensäo consistindo de Ry e Rp alimenta os
resistores Ra e Ri em série. Antes de verificar se há defeito nesse cirauto, voce deve
Saber quais sáo os valores normals de tenso. Portanto, a primeira coisa a fazer é
calcular os valores de Va e Ve. O € 3 tensao entré o tere e o ponto A. ©
Segundo € a tensdo entre o terra eo ponto 3. Pelo fato de Rı € Re serem smusto menarcs
que Rs e Ra (10 @ comparado com 100 KO), a tensño em A € aproximadamente +6 V.
Ale disso, visto que Rs Ra ado igen, a tens em B € de aproximadamente +3.
‘Quando esse circuito ndo apresentar defcit, voce medirá 6 V entre 0 terra eo ponto A
23 Vente tera € 0 pont B Esas das tenes so os valores da primeir ha da

12. Bletrönin 4% Edigio Volume 1

mi sms À Coÿ.1 Introduce. 19
“av | ratoiat Delitos sintomas. (contagio)
$ Dette va ve
i Romano BV ev ~
| Remeo o o
Roem custo sv sv
lu em curto sv o

Figura 110 Exemplo de vorificacio de defeit.
Quando R; for aberto, o que vocé acha que ocorterá com as tensóes? Como
nfo pode circular corrente através de Ry, náo haverá corrente através de Ag. A lei de
Ohmi diz que a tensño em R, é zero. Portanto, Va =0 e Va = 0, conforme mostrado na
Tabela 1.1 para Ry aberto.

Quando Rz está aberto, o que ovoure com a tensdes? Como nio pode dicular
corrente por através de Ry a tensto em À € puxada para cima, tendendo para o valor
a tensao da fonte. Como R, & muito menor que Rye Ry a tenso em À € de aproni-
nadamente 12 Y Lima ver que Re Ry sao iguais, a tensto em B torna-se de 6 V. por
Gio que Va = 12 Ve Va = 6 Y, conforme mostrado na Tabola 1.1 para R, aberto.

Se terra for abeto no ponto C, nfo haverd coment por Ry Iso écquivalentea
abri Ry É poriseo que o dfetn € aberto apresenta Va = 12 Ve Va = 6 Vna Tabela LI.

‘Vocé deve calculas todas as finhas restantes na Tabela 1.1, cetiicandose de que
tenha entendido por que existe cada um desses valores para us defeitos apresentados.

Taboladd Defeitos e sintomas.
efeitos Ya va

Circuito OK sv av

Ry aberto o o

Raaberto By oy

Ro aberto sv o

Rgaberto ev sv

Cabero mv sv

Dat sv sv

PRE

in

16

APROXIMAÇÜES

Voce sabia que 30,48 cm de fo 22 AWG que está 254 em para fora de wm chassis tem
uma rossténcia de 0,016 9, uma indutända de 024 ul e uma enpacitáncia de 3,3 pF?
Se hvessemos de incluir os efeitos de resistencia, indutáncia e capacitáncia em cada
cálculo de worrente, seriam necessários muitos Cálculos. É por isso que as pessoas
ignorama resistencia a indutáncia e acapacitáncia na conexo de ios em muitos casos.

14 Bletrnice 4" Eäigdo- Volume Cop 1

A aprorimagio ideal (as vezes chamada de primeira aproximagio) de um disposi-
tivo € o circuito equivalente mais simples do dispositivo. No caso da conexäo de um
fio, a aproximacio € um condutor com resistencia zero. A aproximasto ideal inclui
somente uma ou das idéias básicas de como fonciona um dispositivo.

E reo sa is gcc ent pu, hen
Se For
ante, Cane os cea colin de
ne pra an une coi

E ca ca i iti age
ete ay grein ce oon et ee ande APS
spre ml ie ee race

Ta ae ea tap de ds ai ce pe oe e
ventana mm te dd do eo ra ca
verte elo oc o pales esata
a

i
4
i
i

evi

CAR 18

RESUMO.
Segäo 1.1 Fontes de Tensäo

‘Uma fonte de tensio ideal produz uma
tensio constante, o que equivale a dizer
que ela ter uma resistencia interna igual
3 zero. Uma fonte de tensño seal funcio-
nna como fonte de tensño ideal com uma
resistencia em série. Uma fonte de ten-
30 quase ideal tem uma resistencia in-
tema pelo menos 100 vezes menor que a
resisténcia da carga. Quando um erzo de
menos de 13 for aceitével, podemos tra-
tras fontes de tensio quase ideals como
fontosidenis

‘Sogiio 12 Fontes de Corrente

‘Uma fonte de corrente ideal produz uma
corrente constante, ndo importando o
valor da resistencia de carga. Uma fonte
de corrente quase ideal é aquela que Lem.
uma sesisténcia interna pelo menos 100
vezes maior que a resistencia de carga.
Quando um exo de menos de 1% for
aceitável, podemos tratar todas as fontes
de corrente quase ideais como fontes
ideas,

Seçäo 1.3 O Teorema de Thevenin

Qualquer circuito. apresentando uma
resistencia de carga pode scr subatituido
por uma fonte de tensáo ideal com uma
resistencia em série. A tensio de Theve-
nin, igual à tensdo na carga.quando o

equivalente vista da ressténcia de carga.
Sogo 14 O Teorema de Norton

Qualquer circuito apresentando uma
rosisténcia de carga pode ser substitufde
por uma fonte de corrente ideal e uma
rusistóncia em paralclo. A comente de
Norton. é_ipualà. corrente na, carga.

quand a resisten curios
cuitada A resistencia de Norton égal à
resistencia de Thevenin.

Segáo 1.5 Verificagäo de Defeitos

Os problemas mais comuns so curto:
Greuitos e circuitos abertos. Sempre que
vocé excede as poténcias nominals méxi-
mas, pode curto-cincuitar ou abrir um
‘componente. Além disso, pingos de sol-
da podem curto-circuitar componentes e
pontas com soldas frias podem criar a
situagio de un circuito abert.

Segio 1.6 Aproximagies

‘Aaproximagio ideal on primeira aproxi-
macáo é o circuito equivalente mais
simples de um dispositivo. A segunda
aproximagáo inclui algumas caracte-
riticas extras para melhorar a precisdo,
ela € usada no trabalho díário, A teroeira
aproximagio € altamente precisa, mas
raramente € usada

16 Elerónica- 4% Fdigto- Vol 1

Cr

Capt tntrodugio 17

RELAÇÜES IMPORTANTES

Rs < OOIRL

Por ela, voce pode identificar se uma
fonte de tensio & quase ideal. Sua resis-
tencia interna € pelo menos 100 vezes
menor que a rosisténcia de carga.

Quando essa condigäo for satisteita,”

mais de 99% da tensio ideal aparecerá
no resistor de carga. Quando erros de
menos de 1% forem aceitäveis, podemos
tratar todas as fontes quase ideais como
fontes ideas.

Equagáo 13 Fonte de Corrente
Quase Ideal

Rs > 100RL

Com esta equagdo, podemos identificar
se uma fonte de corrente é quase ideal.

1. Uma fonte de tenso ideal tem
2) Kesiséncia intoron zero,
9) Resistencia interna infinita
©) Uma tenso que depende da carga
2) Umacorrente que depende da carga

2. Uma fonte detensto mil tem
6) Resistencia interna zero
E) Resistencia interna infinita
€) Uma resistencia interna pequena
D Uma rsietincia Interna ata

Se a ressténcia de carga foriguala 1 KO, |

‘Sua resistencia intema € pelo menos 100
vezes maior que a resistencia de carga.
Quando essa condigiv für satisfeita,
mais de 99% da coxrente ideal cireulará
no resistor de carga. Quando erros de
menos de 1% forem accitéveis, podemos
tratar todas as fontes de corrente quase
idleais como fontes ideais.

Equagáo 1.4.0 1.5 Os Teoremas de Norton
‘ode Thevenin

Yan
Rea

ln
Ry» Roe

Observe que as xesistencias de Norton e
de Thevenin sto iguais em valores, mas

diferentes em suas posigóes físicas. A |

resisténcia de Thevenin está sempre ext
série com a tensáo da fonte, enquanto a
resistencia de Norton está sempre emt
paralelo com a fonte de comente.

uma fonte de tensas qunce ideal ter uma
reistóncia de

2) Pela menos 100

2) Menos de 10.2

à Mais de 100 KO

©) Menos de 100 k2

4. Una fonte de comen ideal tem
2) Resistencia Interna zero
E) Resistencia interna indinita
&) Una tensdo que depende de carga
2) Uma comente que depende da carga

n.

{ma fonte de corente ideal tem
a) Resistencia Interna zero

2 Resistencia interna init

©) Uma retiaténcia interna pequena,
4) Uma resistencia interna ata

Se uma resistencia de carga for igual a 1
1, uma fonte de comente quase ideal
ters ama recistenca de

a) Pelo menos 100

à) Menos de 10%

©) Mais de 1000

2) Menos de 100.

Atensño de Thevenin £a mesma tensa
a) Coma carga em custo

%) Coma carga aberta

©) Da forte Weal

iM De Norton

Aresstända de Thevenin€ igual, em va-
Hoc à site

a) Ds carga

Da metade da carga

+) Interna de um circuito de Norton

3) Com a carga abe

Para obter a tensño de Thevenin, vost
deve

4) Cueto<ircuitar 0 resistor da ca

E) Abrir o resisto da carga
€) Curto-circutar a fonte de tensio

©) Abrir a fonte de teneso

Para obter a cocrente de Norton, vos?
deve

2) Curto-cireuitr u zesistor da conga
2) Abrir o resetor da carga

©) Curto-ireuitar a fonte da tenso.

4) brit fonte de tenso

A corrente de Norton & ds vezes ehamad
decomente

a) Coma carga em curt

D) Coma carga aberta

9 De Theveain

dj De tensto de Thevenin

m

1.

2

5.

16,

»

"ima pone de soda pode provoca:
er

à) Uma abertura

©) Umisctndie

4) Uma comente de Norton

‘Uma solda fia pode provocar
9) Umaurto

9) Uma abertura,

©) Um incénio,

à Uma tensäo de Thevenin

Umresistor aber tem
2) Uma corrente infinita que
ceula por ele
+) Uma tensdo zero
©) Uma tense inimita
4) Uma eomente zero que izada por ele

Um resistor em curt ten
1) Uma corrente infinita que
circula por ele
1) Uma tensño zero,
©) Uma tensio infinita.
5) Una corente zero que circula por ele

Lina fonte de tensio ideal e uma reis.
úténcia interna sto um exemplo de

2) Aproximacio ideal

5) Segunda aproximaste

©) Terceirs aproximacto

3) Modelo exo

Tanne ana conexo de ven fo como um
cendutor com resiéncia ‚2ero € um
exemplo de

2) Aproximacio ideal

b) Segunda aproximasño

©) Tereisa aproximacio,

à Modelo exato

Atensdo na salda de uma fonte dest

a) Ezero

9) constante

©) Depende do valor da ressténcia
a caga

4) Depende da resicténcia it

18 Eietrönien 48 Edo VOL 1 Cap.

19. Acorrente de suid de urn fonte de cor-
rente ade
2) Enero,
9) Econstante
e) Depende do valor da resistencia
da carga
2 Depende da resistencia interna

20. O toosema de Thevenin substitu um Ge
‘ito complicado que alimenta wana car-
a por uma
4) Fonte de tenaso (deal e uma
resistencia em paralelo

2) Fonte de corrente ideal e um
“esistor em paralelo

© Fonte de tensto ideal e um
resistor ew serie

à Fonte de corvente ideale um
resistor em série

22. O teorems de Norton substitu um crei
to complicado que alimenta uma carga

ont de tenes deal evmreseor
em pars

3) Banke de coment des © um
aloe om parle

2 Ponte 4 eno kdeal um
Pre

4 Font de coment dea eu
isto em see

22, Uma manta de curto-ciecitr um com-
ponent é
2) Com uma solda fia
+) Com uma ponta de solda
©) Desconeetande-o
3 Atrindoo

PROBLEMAS BÁSICOS
‘Sogo 1.1 Fontes de Tensño

A Suponina que uma fonte de tensto ten
‘uma tensio ideal de 12 Y e uma ress-
na interna de 05 2, Para que valores

de rsistincia de carga essa fonte pode
ser considerada quase ideal?

Uma resistencia de carga pode variar de
270.9 a 100452. Se uma fonte de testo
quese ¡deal alimente esta cum, qual € à
static interna da fonte?

13 Uma pilha de lanterna tem uma resis
tinea interna de 192, Para que valores de
resitencis de carga esca pita pode ser
‘Considerada quase ideal?

14. Uma batesia de caro tem wins resistin
interna de 006 0. Para que valores de
resiiéncia de carga a batería pode ser
considerada quase ideal?

1.5 Aresisttncia interna de cuna fonte deten-
SD € igual a 005 0. Qual € o valor de
queda de tensto que aparece na reso.
{inca interna quando a corente que ct
ula porela € de 2 AT

16 NaFlguea LIL a teneño ideal 6de 9 V ea
zsxisténci interna € de DA O. Se a rose
‘india de carga for zero, qual és correnie
a cart

Figura Lt

Sogäo 12 Fontes de Corrente

1.7 Supora que oma fonte de corrente te
‘wha um valor ideal de 10 mA cuuna seso
encia intema de 20 M Para que valores
do sesictónca de carga esa fonte de cor-
vente será considerada ideal?

Capi introdugio 19

4.8 Urna resistencia de carga pode verse de
27021000, Se uma fonte de corrente
“quise ideal alimenta essa resisten de
carga, qual é a vedstöncin Interna descn
fonte?

19 Una forte de comrente tem uma resi
{ria interna de 100 KO. Qual € 0 maior
valor de resistencia de carga se a fonte de
connie 6 considerada ques deal?

110 Na Figura 1.2, a comente ideal é de 10

mA € resistencia interna € de 100402, Se

a rés de carga for zero, qual € 0

‘valor da comente?

Figura 132

112 A coment ideal 6 5 mA e a resisténcia
interna € 250 KO na Figura 1.12. Se a
resistencia de carga for 10 KO, qual £a
oriente na carpa? Exe cortente pode ser
considerada como quese ideal?

Saçäo 1.3 0 Teorema de Thevenin

122 Qual € a tensio de Thevenin na Figura
1.139 areas de Thevenin?

san,

Figura 143,

218 Calcule a omrente na carga da Figura
113 para cada wma das segulnts cargas
0,1K0,214,3k0,440, 940. 6 KA.
1.38. A fonte de tonsio na Figora 113 dimimu
para 12 V. O que acontece com a teneáo.
de Thevenin? E coma resistencia de The
145 Todas 25 resistindas na Figura 112
forum cobradas. O que core com a ten
ño de Thevenin? E com a restées de
Tnevenin?

Sogäo 14 O Teorema de Norton

1.16. Umetreulto tem ta tensño ce Thevenin
de15 Ve uma resistencia de Thevenin de
BO. Desenheo circuito equivalente de
Norton,

1.17. Um cna ten tun comente de Norton

de 10 mA € uma reicóndi de Norton de

10k sen o cto quae de

118 Desenhe o circuito équiilente de Nore
tn da Fume LAS

Segáo 1.5 Verificagúo de Defeitos

119 Suponha que a tension carga da Figura
132 sea de 36 V.O que está exado com.
xT

120 Atensiona car da Figuea 113 zero. À

bateria a resistencia de carga esto nor

is. Sugira dois poeivels problemas.

121 Se a tensto na carga da Figura 113 for

zero, e todos os reis esto normals,

nde está problema

122 Na Figura 113, tensto na carga éde 12

V.Qual o provivel problema?

20 ___Eietröniea 48 Edipto— Volt Cap.2

PROBLEMAS AVANGADOS

1.23. Afonte de tensSo étemporariamente cur
to <rcultada. Se a fonte de tensio ideal
for de 6 Y e à corzale de curto-cireuito
for de 150 A, qualé a resistencia interna
dda fone?

1.22 Na Figura LIL, a tenso ide de 10 Ye

a resistencia de carga € de 75 2 Sea

Tense na canga for de 9 Y, qual éo valor

da resstenca interna? Besa fome de ten

fo € quaseidesl?

125 Algaór te dá uma caixa preta com um

ester de 2162 concclado nes terminas de

Carga eters, Como pode vost medir sua

tensile Theverin?

126 A ca preta do Probleina 1.25 tem wm

{knob de ajuste para veduzir a tenso e a

arret interna a zero. Como voce pode

edits resistencia deTheventa?

1.27 Resciva o Problems 113. Depots esolva

fo meno problema sum usar o teorema

de Theverin. Quando terminar, comente

0 que VOS aprenden scbre o teorema de

Thevens

1.28 Suporha que voc®esteja num lavortório

Oihando para um chest como u da Fi

¡ura 1.14, Alguém o desafía encontrar ©

Érauto equivalente de Thevenin acio-

ande a carga. Descreva um procedi

mento experimental para a medicio de
lento eda resisténcia de Theverin,

129

130

131

132

138

14

‘Projets usa fonte de comente hipotética,
cando uma batera e um ester A fonke
e comment deve ter as seguints espec
ca: deve fomecer una comente de 1
angus dea pcs pe ae ce

Projete win divisor de tenso (similar ao
fda Figura 119) que tala as seguintes
especilicacóre: à fonte de tensño ideal €
630 Va lensño sema curga ¿de 15 V ea

Fesisténcia de Thevenin € gual qu menor |

quezka,

Projete um divisor de tensio como o da
Figura 1.13 de modo que de produza uma

teneño de 19 Y quase ideal para todas as ||

arges acm de 1 MO. Use wma fonte de |

no ideal de 30 Y

Alguém te entrega una bateria de antes
a e um mudar, Vocé nao tem nada
mais al Also para trabar Descreva
Im método experimental para encontar
5 route equivalente de Thevenin da ba
tesa

‘Voce tem uma ter de lanteme, um
‘mulkimefvo ea calza com valores i
Fentes de resistares. Desereva um método

que use um dos restores para calcular |

Festen de The venin da bateria,

Cale a corrente na carga da Figura 115
para cada uma das ceguintes cargas: 0,1
Ke 210,9k0,410, Ska e 640.

nee

1

ga a

Figura 145

PROBLEMAS UTILIZANDO 0
DISPOSITIVO “VERIFICADOR DE
DEFEITOS”

sea Figura 1.16 pars os problems restantes
Se voc sinda nS o fer, leia © Bxemplo
antes de temar resolvidos. O verificador de
efeitos & uma versto simplificada do texto do
programa escrito para o ensino ausillado por
computador. Vo achart o verificador de
Acícitos Mil para adquiri habilidades na ver
eagio de defeios, Vo pode medir as tensdes.
m qualquer ordem; por exemplo, V em pri

se

1 introdugte 2

a0 104

reine, Yan zoguundo Var tro, ou come
user Baas tenedes io 09 sintomas dos pro.
biemas. Apés A9 medigto(des) de uma ou
mais tenedes, tente encorirar 0 problema. Os
problemas possvels sto resistors abertos Où
fem curto, terra abert e falta de almentagdo.

135 Quaie do a caucas do Problema 17
1.36. Quai sho as causas do Problema 2?
1.37 Quai so eus dos Problemas 3167

138 Quad asmecs des Pr ZA

2

1 Capitulo) 2
sos ey
Sa .

SEMICONDUTORES

Tara entender como os diodos, transistores e circuitos integrados funcionam, vocé
precisa primoiro estudar os semicondutores: materials que 10 sño condutores nern
zolantes. Os semicondutores contém alguns elétrons livres, mas o que os faz diferentes
£a presenca de lacunas. Neste capítulo, voce aprenderá sobre semicondutores, lacunas
e outros tópicos relacianados.

Apts 0 estado deste capítulo, oe dever ser cup de:

D> Identificar nos niveis atómicos, as características dos bons condutores e
dos semicondutores.

P> Descrever a estrutura de um cristal de Silicio.

B> Clasificar vs dois tipos de portadores com os tipos de impurezas que
1 fazem com que cada um deles seja portador majoritärio.

Figura146 O verificador de defeitos™ (Patenteado: cortesia de Matoino Inc)

De Explicar as condigúes que existem na jungio pr de um diodo näo-polari-
zado, um diodo diretamente polarizado e um diodo reversamente polari-
zado.

PP Explicar os dois tipos de rupturas provocadas por uma tensäo reversa.
‘excessiva no diodo.

24 Eltränise dt Edi Volume 1 Cap. 2

21 CONDUTORES

© cobre € um bom condutor. À razáo desse fato fica clara quando olhamos sua |
estrutura atómica; conforme mostrado na Figura 2.1. O núcleo ou o centro do átomo.
<ontém 29 prótons (cargas positivas). Quando um átomo de cobre tem uma carga neutra,
29 elétrons (cargas negativas) orbitam o núcleo, como os planetas em torno do sal.

Órbitas Estáveis

O núcco positivo da Figura 21 ati os elérons planetários. A razáo pela qual eses
Sietons no se chocam com núcleo € a frga centrifuga ou forsa eterna criada por
Shuutovimento orbital Quando um elétron está numa Órbita estável a forga contfuga
‘exatamente igual [orga de aracto do mácloo. A forga centrifuga diminui quando 0
son gira mas lentamente. E por isso que um eletron numa óxbita maior gira mais
Tontamente que om «ltron muma órbita menor. É necessária uma forga centrifuge
‘menor para anular a atracño do núcleo.

A Parte Central do Átomo e o Elétron Livre

[Na Figura 2.1, 0 núcleo € os elétrons internos náo sáo de muito interesse no cstudo da
eletrónica. Nosso interesse maior 20 desenvolver este livro seráo as órbitas externas,
também chamadas órbitas de valéncia. Essa Órbita externa controla as propriedades
elétricas do átomo. Para enfatizar a importáncia da órbita externa, podemos definir a
parte central do átomo como sendo o núdlco e todas as óxbitas internas. Para um átomo,
Ue cobre, a parte central é 0 núclco (+29) e suas très primeiras óxbitas (28).

A parte central de um átomo de cobre tem uma carga líquida igual a +1 |
porque ele contém 29 protons ¢ 28 elétrons internos. Como o elétron de valéncia está
‘Ruma órbita muito grande em torno da parte central com uma carga Iiquida de apenas
Tia atracño pelo elétron externo € muito pequena. lim razáo dessa pequena atracáo, 0 |
elétron externo As vezes chamado eléiron lie.

Figura21 O átomo de cobre.

A Principal Idéia

A idéa que voot deve ter sempre em mente sobre um átomo de cobre 6:como oe
de valéncia é levemente atraído pela parte central f pode time
x ma fora xtera pode faclmeno
desioar ee clétrun livre do átomo de cobre Por leo 9 afomo de «bre € um bom
Sonder Amen nad pde fa am seo lm Hore mum fi ect cea
"um átomo para outro. Os melhores condutores (pratt cobre Ouro) possuem
simples elétron de valéncia. oe eRe

26 __HltrOmion~ 4% digo Volume Cap. 2

Cop 2_ Sericondutores 27

nor

22 SEMICONDUTORES

Um semicondutor € um elemento de valéncia quatro, Isso significa que tun átomo
isolado desse material possui quatro clétrons na sua órbita mais externa ou órbita de
valencia. O námero de élétrons na érbita de valencia é a chave para a condutibilidade.
Os condulores pússuem apenas um elétron de valencia, semicondutores poesiiem
quatro elétrons de valencia € isolantes, cito elétrons de valéncia.

0 Germánio

O germánio € um exemplo de um semicondutor. A Figura 22 mostra um átomo de
germánio. No centro, há um núcleo com 32 protons, Desta vez, os elétrons distribuent
se nas suas órbitas como segue: 2 elétrons na primeira órbita, 8 na segunda e 18 na
terceira, Os últimos quatro elétrons estáo na órbita mais externa ou órbita de valencia, |

Figara22 © átomo de germanio.

O Silicio

‘© material semicondutor mais usado é 0 silicio. Um átomo isolado de silicio possul 14
protons e 14 elétrons. Conforme mostrado na Figura 23, a primeira órbita contém 2
el6trans e a segunda, 8 elétrons, Os 4 elétrons restantes estáo na órbita externa ou órbita
de valéncia.

Na Figura 23,0 núcleo es duaspriniras bits formam a part central do
átomo de sci, Essa parte central tem unin carga Líquida Igual a 12 por caia dos 14
rotons no edo € Le 10 cinema nas dass Primas dla. Obeerve es quate
Slérora na bts externa ou de valencia Lao ns di que o sli ¢um semicontator,

Figura23 © stomo de silicio.

28 __Eletronice 4! Edigio Volume 1_ Cap. 2

Cap.2 Semicondulores 29

23 OS CRISTAIS DE SILICIO

Quando átomos de silício se combinam para formar un sólido, eles sio arranjados
segundo um padráo ordenado chamado cristal. Cada átomo de silicio cede seu elétron
Sos outros átomos de silicio, assim a óxbita de valencia fica com oito clétrons, conforme
mostrado na Tigura 24. Sempre que um tomo fica com vito elétrons na sua órbita de
"Valencia conforme mostrado aqui, ele tornarse quimicamente estável. Os círculos ha-
<hurados representam as partes centrais do silício. Embora o átomo central original-
mente tenha quatro elétrons em sua órbita de valencia, ele agora possut oito elétrons
em sua Órbita.

Figura 24 Ligagdes covalentes.

As Ligacöes Covalentes

Cada átomo vizinho cede um élétron com o átomo central. Desse modo, todos os
tomos centrais contribuein para que aja quatro elétrons adicionais dando um total de
dito elétrons na sua órbita de valencia. Na verdade, os elétrons nao pestencem mais a
lum átomo isolado; eles sao agora compartilhados pelos átomos adjacentes.

Na Figura 24, cada parte central tem uma carga igual a +6, Observe o álomo
do centro e sua parte central da direita. Essas duas partes centrais atraer o par de
“érons com forges guais e opostas entre les. I essa forga de atraco nos dois sentidos
‘que mantém os átomos de silicio agrupados. O efcilo € similar ao do jogo do cabo de
Guerra que mantém os times presos por puxarem o cabo. Enquanto os dois times
uxarem com forgas iguais e opostas, eles peemanecerao ligados uns aos outs,

Como cada elétron cedido na Figura 24 está sendo puxado em sentid
‘opostos, 5 elétron $ uma ligacño ente as partes contrais Opostaz. Lese tipo de ligagio
«química € conhecido como Higagio covalente. Num cristal de silico, existem bilhées de
átomos de silico, cada um com oito elétrons de valéncia. Eswes elétrons de valéncia sáo
as ligagbes covalentes que mantém os átomos de cristal unidas, formando o sólido.

Apenas Oito Elétrons de Valönci

Cada átomo de um cristal de slício tern vito elétrons em sua órbita de valéncia. Esses
to elétrons produzem uma estabilidade química que resulta num pedago de material
sólido. Existem equagöes matemáticas avangadas que explicam parcialmente por que
vito elétrons produzem a estabilidade química em diferentes materiais, mas nenhuma
sabe na verdade por que o número oito € táo especial. É uma das leis experimentais,
como a lei da gravidade.

A érbita de valéncia nfo pode sustentar mais de oito elétrons, Por isto, al €
descrita como preenchida ou saturada quando contém oito elétrons. Além disso, 96 olto
elétrons de valencia sño chamados elétrons de ligag4o, porque estáo fixos pelos átomos,
Por causa desses elétrons de ligacdo, um cristal de silicio € um isolante quase perfeito
na temperatura ambiente (aproximadamente 25°C).

A Energia Térmica Pode Dar Origem a uma Lacuna

A temperatira ambiente € aquela que circanda o ar. Quando a temperatura ambiente
está acima do zero absoluto (-273°C), a energia térmica do ar em torno faz os átomos do
cristal de siliio vibrar num vaivém dentro do cristal de silico. Quanto mais alta a
temperatura, mais fortes sao as vibragdes mecánicas desses átomos. Quando voce toca
sa objeto quente, o calor que vocé sente é provocado por essas vibragdes dos átomos.
As virages dos átomos de silfcio podem, ocasionalmente, deslocar um elétron, da
órbita de valénsia. Quando isso ocorre, o elétron liberado gana energia suficiente para
“passar para outra órbita maior, conforme mostra a Figura 25

Nessa órbita maior, ele se torna um elétron livre, Além disso, a safda do
eletron deixa um vazio na órbita de valéncia que € chamado lacuna. Essa lacuna

Somporlaze como uma carga posiiva, porque ela pode arar e mantes capturado
“qualquer elétron nas proximidades.

30 Eeirèmise= 4 Ego Volume 1_Cap.2 : A”
> Exemple 23
>
À
FL One alga? Guide em an mn u
Automnaticamente gerada ao mesmo tempo. Portanto, um ere. pus
ferro metro número de Meur leone. ivre, St
livres há tambén Lanilido de cunas La
Figura25 A energia térmica produz elétron livre. Una temperätura alta :

Recombinagäo e Tempo de Vida

[Num cristal de silicio puro, sáo criados iguais némeros de lacunas e de elétrons res
pela energia térmica (aquecimento). Os elétrons livres se movent randomicamente
através do cristal. Ocasionalmente, um elétron livre se aproxima de uma lacuna, €
atraído e capturado. Essa uniño de um elétson livre com uma lacuna € chamada

recon

O tempo entre a geracho de um elétron livre e ser desaparecimento € chama-
do tempo de vida. Ele varia de alguns nanossegundos até vários micrassegundos,
dependendo da perfeitäu do cristal e de outros fatóres,

As Principais Idéias
‘Num instante qualquer, no interior de um cristal de silício, estño acontecendo os
seguintes fatos:

1. Estäo sendo gerados elétrons livres e lacunas pela energia térmica.

2. Pstáo acarrendo recombinagées com outros elétions livres e lacunas.

3. Exietem alguns elétrons e algunas lacunas num estado ntermedisrio,
que ainda náo foram previamente gerados nem foram zecombinados.

PA aia

| étrons livres € Iacohas: =

24 SEMICONDUTORES INTRINSECOS

Um semicondutor intrínseco & um sernicondutor puro. Um cristal será um semicondu-
tor intrínseco se todos os átomos do cristal forem de silfcio. Na temperature ambiente,
um cristal de slício comporta-se como um isolante aproximadamente, porque cle tem
‘apenas alguns elétrons e lacanas produzidos pela energía térmica.

0 Fluxo de Elétrons Livres

A Figura 2.6 apresenta uma amostra de um cristal de silfeio entre placas metálicas
carregadas. Suponha que a energía térmica tenha gerado um el6tron livre e uma
lacuna. O elétron livre está numa óxbila maior à direita do cristal. Devido à carga
negativa da placa, o elétron livre será repetido para a esquerda, Esse clétron livre pode
moverse de uma órbita para a próxima até alcangar a placa positiva.

32 Fletrómica- 4 Edigéo- Volume 1_ Cap. 2

Crp.2 _Semicundutons 33

0 Fluxo de Lacunas

Observe a lacuna à esquerda na Figura 2.6. Bssa lacuna atrai o elétron de valéncia no
ponto A. Isso faz com que o elétron de valéncia mova-se para a lacuna. Essa agáo nao é
mesma da recombinagáo, na qual um clétron livre cai numa lacuna. Em vez de um.
elötron livre, temos um clétron de valéncia movendo-se para uma la

‘Quando o elétron de valéncia no ponto A move-se para a esquerda, ele gera
wma nova lacuna no ponto À. A nova lacuna no ponto À pode entáo atrair e capturar
‘outro elétron de valencia, Desse modo, elétrons de valencia podem viajar ao longo do
caminho mostrado pela seta. Isso significa que uma lacuna pode mover-se no sentido
‘oposto, 20 longo do caminho A-B-C-D-E-F.

E me |
| . RE |

“Figure 26 Fluxo de lacunas.

25 DOIS TIPOS DE FLUXOS DE CORRENTE

A Figura 2.7 mostra um semicondutor intrínseco. O número de elétrons livres é igual
20 número de lacunas, Isso ocorre por causa da energía térmica que produz pares de
elétrons livres e lacumas, A tensäo aplicada forga os elétrons livres a se deslocar para a
esquerda do cristal e as lacunas deslocam-sc para a direita. Quando os elétrons livres
‘chegain ao final do lado esquerdo do cristal, eles passa para o fio externo e circulant
para o terminal positivo da bateria. Por outro lado, os elétrons livres no terminal
negative da bateria cireularño para a dixeita do cristal. Nesse ponto, eles passar para ©
cristal e recombinar 6e com as lacunas que chegain até o lado direito do cristal. Desse
mado, ocorre um fluxo estável de elétrons livres e lacunas dentro do semicondutor.

Figura27 — O semicondutor intrinseco.

Na Figura 27, os elétrons livres e as lacunas movem-se em sentidos opostos.
A partir daqui, vamos visualizar a corrente num semicondutor como o efeito combina:
do de dois tipos de fluxos: o fluxo de elétrons livres num sentido e o Auxo de lacuns
no sentido oposto. Os elétrons livres e as lacunas säo chamados as vezes de portadores,
Porque transportam uma carga igual de um lugar para outro.

26 DOPAGEM DE UM SEMICONDUTOR

significa adicionar impurezas aos átumos de um cristal intrínseco para alterar sua
condutibilidade elétrica. Um semicondulor dopado é chamado semicondwor extrinser.

Aumentando os Elétrons Livres Z

Como as indéstrias dopam um cristal? O primeiro passo € ctistal puro de
silico, 1sso quebra as ligagóes covalentes e muda um silicio do estado sólido para à

uido. Para aumentar 0 número de elétrons livres, sáo adicionados átomos pentavalen-
tes ao silicio em fusio. Átomos pentavalentes possuem cinco elétrons na Grbita de
valencia. Alguns exemplos de átomos pentavalentes slo antimónio e tóstoro. Como.
‘esses materials doam um elétron extra para o cristal de silicio, ds vezes sao chamados
de impurezas doadoras. E

A Figura 2.8a mostra como a estrutura do cristal de silicio & alterada após ter
sido esfriada e solidificada. Um átomo pentavalente fica no centro cercado por quatro
átomos de silicio. Como antes, os átomos vizinhos cedem um elétron com o átomo
“central. Mas dessa vez existe um el6tron extra A esquerda e acima. Lembre-se de que
cada átomo pentavalente possui cinco elétrons de valéncia. Como somente oito elé-
ons podem ser fixados pela órbita de valencia, permanece um elétron extra na órbita
maior. Bm outras palavras, um elétron livre.

Em

45 Edi Volone 1 Cap.2

Cap.2 Semicondutors 35

Cada tome pentavatente ou átomo doador um cristal de sin prods een
etéton vee. dette modo que controlada a condutibilidade de um sérico
Indéetla Quanto mals adicionainos impurezas, maior a condutiblidade. Assim, um
E pode et facamente où

mente dopado tem uma ata resistencia, enquanto un stnicondutorfortemnente dopa.
do apresenta tna baina mien.

Figura 28

(6) Aumentando os elétrons livres; (9) aumentando as lacunas.

Aumentando a Número de Lacunas

Como podemos éopar um cristal puro de silicio para obter um excesso de lacinas?
Utilizando impurezas ¿rinalentes cujos átomos possuem apenas très elétrons de valén-
cia: Podemos citar como exemplo o alumínio, boro e gâlio

A Figura 28) mostra um átomo trivalente no centro. Ele é cercado por quatro

átomos de silicio, cada um cedendo um de sens elétrons de valéncia. Como o átomo |

tuivalente originalmente tinha apenas ès elétrons de valéncia e cada átomo vizinho
cede um de seus elétrons, restam apenas sete elétrons na órbita de valéncia, Isso.
significa que existe uma lacuna na óxbita de valéncia de cada átomo trivalente. Um,

átomo trivalente é também chamado átomo receptor, porque cada lacuna para a qual ele” |

contribs pode receber um eléton livre durante a resombinacio.

'cmente dopado. Um semicondutor fraca- |

Pontos Que Devem Ser Lembrados

Para um fabricante poder dopar win semicondutor, ele precisa antes produzir um
cristal puro. Depois, pelo controle da quantidade de imparezas, ele pode contzolar
precisamente as propriedades do semicondutor Historicamente a ca de germe
io eram mais fáceis de ser produzidos do que os estais puros de sio. porisco que

05 prianciros dispositivos seenicondutores eram feitos de germanio, Eventualmente, as.
técnicas de fabricagéo melhoraram e os ctisiais puros de silicio tomaranese mais.
viäveis. Por cause dessa vantagem, o silício tornou-se 0 mais popular e o mais usado
material semicondutar.

27 DOIS TIPOS DE SEMICONDUTORES EXTRÍNSECOS

Um semicondutor pode ser dopado para ter tum excesso de elétrons livres ou um
vxcesso de lacunas. Por isso, existe dois tipos de semicondutores.

0 Semicondutor Tipo m

O sitio que foi dopado com uma impureza pentavalente & chamado semicondutor
tipo n, onde resté relacionado com negativo. A Figura 23 inosra um semicondutor
tipo 1. Como os elétsons Livres excedem em númexo as lacunas num semicondutor po
» os eltrons livres año chamados portadores majoitris e a lus, portadores minor
ine. = E

36 Hlerónica— A Elie

Cap. 2 Sembcondulores 37

Figua29 O semiconduter tipo a
Por causa da tenso aplicada, os elétuons livres dentro do semicondutor
moveuvse para a esquerda e as lacunes para a direite. Quando uma lacıma chega A
extrema direita do cristal, um dos elétrons livres do circuito externo entra no semicon-
dutor e recombina-se com a Jacuna.

Os elétrons livres mostrados na Figura 2.9 circulam para a extrema esquerda
do cristal, onde passam para o fio e circuları para o terminal positivo da bateria. Além
desses elétrons livres, ocasionalmente um clétron de valencia deixa o lado esquerdo do
cristal e passa para 0 fio.

0 Semicondutor Tipo p

‘Um silicio que foi dopado com uma impureza trivalente € chamado semicondutor tipo
p, onde p xepresenta positivo, A Figura 2.10 mostra um semicondutor tipo p. Como as
lacunas excedem em número os clétrons livres, elas säo chamadas de portadores
majoritérios e os elétrons livres sao chamados portadores minoritários,

Figura 210 Semicondutor tipo p.

Por causa da tensiio aplicada, os elétrons livres movem-se para a esquerda e
as lacunas, para a direita. Na Figura 2.10, as lacunas que chegam a extrema direita do
cristal recombinamn-se com os elétrons livres do cirenito externo.

Existe também um fluxo de portadores minoritários na Figura 2.10. Os elé-
ons livres dentro do semicondutor circularn da direita para a esquerda. Pelo fato de
existirem táo poucos portadores minoritários, eles quase ndo tem efeito no circuito.

28 0 DIODO NÄO-POLARIZADO

Por si só, um pedago de semicandutor tipo n tem a mesma utilidade de um resistor de
carbono; 9 mesmo pode ser dito do semicondutor tipo p. Mas quando um fabricante
dopa um cristal, de modo que metade dele seja do tipo p « a outra metade seja do tipo
, acontece um fato nove,

Aborda entre o tipo p € o tipo » é chamuda jungäo pn. Ajung&o pn deu origem
a todos os tipos de invengóes, inchzindo diodos, transistores © circuitos integrados. A
compreensä da juncio px permite que voc’ entenda tados os tipos de dispositivos
semicondutores.

0 Diodo Näo-Polarizado

Conforme discutido no capítulo anterior, cada átomo pentavälente num cristal de
sllícto produz um elétron livre. Por essa razño, pudemos visualizar um pedaco de
semicondutor tipo 2, conforme mostrado no lado dixeito da Figura 2.11. Cada círculo.
cont sinal de mais representa um átomo pentavalente e cada sinal de menos € um.
elétron livre que ele forneceu para 9 semicondutor.

De modo similar, podemos visualizar os átomos frivalentes e a Incunás de
‘din semicondutor tipo p, conforme mostrado no lado esquerdo da Figura 2.11. Cada
sinal de menos dentro do círculo representa um átomo tivalente e cada sinal de mais €
una lacuna na sua órbita de valencia. Observe que cada pedaco de materia sericon-
‘dtr está eletricamente neutro, porque o número de sinais de mais é igual ao de sinais|
de menos.

Un fabricante pode produzie um cristal simples com um material tipo p de
um lado e um material tipo 1 do outro, conforme mostrado na Figura 2.12. À jungáo €
a borda onde as regiöcs do tipo p e do ipo n se encontram, e dindo de juro € outro
nome pars um cristal pn, A palavra diode é a contraçäo de dois eletrodos, onde di
representa “dois”.

38 ___BletrOvica~ a" Bdigho Volume Cap. 2

Cap.2 Semicondutores 35

$866]
8885
6566
Figuraza1 Yedaos separados de semiconduore
$6
53
$6
86
Pau 212 Ocón
A Camada de Deplegáo

Por causa da repulsáo entre eles, os clétrons livres no lado n da Figura 2.12 tendem a se
difundir (espalhar) em todas as direçoes. Alguns dos elétrons livres se difunden através.
da junto. Quando um elétron livre penetra na regiño 7, ele se toma um portador minor
rio. Com tantas lacanas a sua volta, esse portador minoritério ten pouco tempo de vida,
Logo que ele entra na regido p, o elétron livre cal numa lacuna. Quando isso ocre, a
Jacana desaparece e o elétron livre passa a ser um elétron de valóncia,

Cada vez que um clétron so difunde através da juncño, ele gera um par de
fons, Quando um elétom sai do lado 7, ele deixa para to um dtonio pentavalente que
Ébrevemente uma carga negativa; esse átomo pentavalente passa ser um fon posifivo

Após à imvigracio, o eletron cai tina lacuna do lado p e faz Com que 6 Atomo trivalente |

{que 6 capturon tome-se um fon negativo,

A Figura 2.13 mostra esses fons em cada lado da junçäo. Dentro dos etrculos,
as sinais de mais #20 os fons positivos e os sinais de menos, os fons negativos. Os fons
a tara do. por causa das ligagies covalentes e náo podem

Cada pedra po neato juro chaman aan

9 número de dipolos aumenta, a regio próxima da junco fica vazia de portadores.
Chamamos essa regiao varia de camada de deplezáo.

dipl significa que um eétron livre e uma lacuna sairam de erculakäu. Como |

OF OHO Or

Figura 219A camada de deplegio.

A Barreira de Potencial

Cada dipolo possui uen campo elétrico entre o fon positivo e o fon negativo. Portanto,
{quando elótrons livzes adicionais penetram na regio da camada de deplecäo, o campo
elétrico tenta empurré-los de volta para a zegläo n. A intensidade do campo elétrico
aimenta à medida que os elétrons crazam a junco até que o equilibrio seja atingido.
Para uma primeira aproximaçäo, isso significa que o cainpo elétrico eventualmente
interrompe a difuso de elétrons por meio da junçäo.

Na Figura 2.13, o campo elétrico entre os fons é equivalente a uma diferenga
de potencial chamada berrea de potencial. A temperatura de 25°C, a barreira de poten-
cial 6 aproximadamente igual 0,3 V para os diodos de genménio € 0,7 Y para os diodos
de silico, “

29 APOLARIZACAO DIRETA

‘A Figura 2.14 mostra uma fonte ce alimentando um diodo. O terminal negativo da fonte
está conectado ao material tipo » e u terminal positivo está conectado ao material tipo
p. Essa conexáo 6 chamada polevizagáo direta.

0 Fluxo de Elótrons Livres

A corrente circula facilmente num circuito como o da Figura 2-14. Por que? Pomque a
bateria forga os clétrons e as lacunas a se mover em dinegio à jungäo. Quando os
elétrons lives se mover para a jungio, fans positivos sio gerados na extrema direita
do cristal. Esses fons positivos puxam os elétrons do circuit externo para o cristal
Desse modo, elétrons Livres podem sir do terminal negativo da fontece ecicular para
a extrema direita do cristal.

30 Eletrönian at Edito Volume 2 Cup. 2

Figuea2.14 A polarizagáo dieta,

Quando olhamos para a Figura 2.14, vemos o seguinte. Elétrons entram pola.
extrema direita do cristal, enquanto # massa de elétrons na regiäo n move-se na diregäo
dajungao. A borda esquerda desse grupo em movimento desaparece quando ela atinge
a jungáo (os elétrons recombinam-se com as lacunas). Desse modo, hä una continue
enxurrada-de elétrons do terminal negativo da fonte de alimentagäo em diregäo à
jungño.

0 Fluxo de Elétrons de Valénci

© que ocorre com os elétrons que desaparecen na jungio? Eles se tornam elétrons de |

valéncia. Como elétrons de valéncia, eles se movem através das lacunas na regido p. Em.
‘outras palavras, os elétrons de valéncia no lado p se mover em diregio à junçäo.
Quando os elétrons de valéncia alcangam a extrema esquerda do cristal, deixam o
cristal, passam para 6 cireuito externo e circulam até o terminal positive da fonte,

Recapitulagáo

Aqui está o que ocorre com um elétron na Figura 2:14:

1. Após ter deixado o terminal negativo da fonte, ele entra pela extrema
direita do cristal.

2. Ble viaja através da regido » como um elétron livre.

3. Najunco, ee se recombina com urna lacuna e se torno um elétron de
valencia

4. Ele viaja através da regio p como um elótron de valéneia.

Após deixar a extrema esquerda do cristal, ele circula para o terminal
positivo da fonte:

0 Que Dove Ser Lembrado

Acorrente circula facilmente num diodo de silicio com polartzaçäo dieta. Enquanto a
tensáo aplicada for maior que a barreira de potencial, haverá uma corrente incessante
no cireuito. Em outras palavras, se a fonte de tensao for maior que 0,7 V, um diodo de
silício produz uma corrente incessante no sentido direto.

210 APOLARIZACÁO REVERSA

Invest a posicio da bateria dient polaizado reversamenteo diodo, conforme mostra-
«dona Figura 215. Dessa vez, o terminal negativo da batera std conecta wo lado pe
‘terminal pusitivo da baie, ao lado. Eta concndo &chamad ole sere

22 _ Bletronien 4! Edigto— Volume 1 Cap.2

2

Figura215 A polarizagio reversa.

A Largura da Camada de Doplogäo

O terminal negative da bateria atrai us lacunas e 0 terminal positivo da bateria atrai os
elétrons livres. Por isso, lacunas e elétrons livres circular afastando-se da jungäo,
Portanto, a camada de deplegáo fica maior.

Akt quanto a camada de depleçäo aumenta? Quando as lacunas e os elétrons
‘movem-se afastando-se da juncio, os novos fons zecentemente gorados aumentara a
diferenga de potencial. Quanto mais larga for a camada de deplecao,
diferenca de potencial, A camada de deplegäo pára de aumentar quando sun diferénga
de potencial se iguala & (iso reveisa aplicada. Quando isso acgrre, eltronse lacanas
essai seus novimentos, afastando-se da junio. ö

Algumas vezes, a camada de deplecño € mostrada com uma regiäo sombrea-
da conforme aparece na Figura 2.16. A largura dessa regido sombreada € proporcional
à tensio reversa. Com 6 aumento da tensäo reversa, a camada de deplecso fica mais
lange. 5 Der

2 2.

FiguraZ18 A camada de deplecto.

cap. Semiconduores 43

A Corrente de Portadores Minoritários

Existe alguma corrente após a camada de depleçäo ser estabilizada? Sim. ste ma
pequena corrente com a polasizacáo reversa. Lembre-se de que a energía térmica gera
Pares de ciétrons livres e lacunes incessantemente. Isso significa que existem alguns
Pouces portadores minoritários nos dois lados da juncio. Muitos deles se recombiniam
fom os portadores majoritários. Mas aqueles dentro da camada de deplecio podem
‘nao existir suficientemente para cruzar a junçäo. Quando isso ocorre, uma pequena
ú«orrente circula pelo circuito externo.

A Figura 2.17 ilustra essa idéia. Supuriha que a energia térmica tenha gerado.
um elétron livre e uma lacuna próximos da junga0. A camada de deplegño empuura o
¿Jétron livre para a direita, forgando um elétron a deixar a extrema direita do cristal. A
Jacuna na camada de deplegáo € empurrada para a esquerda. Essa lacuna extra no lado
y admite a entrada de um elétron pela extrema esquerda do cristal, que cal na lacuna.
Como a energia térmica está incessantemente gerando pares de elétrons e lacunes
dentro da camada de deplecio, teremos uma pequena corrente contínua pelo circuito
externo.

A corrente reversa provocada pelos portadores minoritáxios produzidos tex-
micamente & chamada corrente de saturacáo, Nas equagóes, a corrente de saturagäo €
simbolizada por I, O nome satusacáo significa que nao podemos obter mais portadores
minoritärios do que os gerados pela energia térmica. Em outras palavras, aumentando
a tensño zeversa, náo aumentamos o número de portadores minoritários gerados
termicamente. Iaso € uma funcio da temperatura apenas.

nae i » A
3880086
6650/0586
66S ole 6s

FiguraZ17 À corrente de portadores minoritärios

4° Eli - Volume? Cap. 2

Csp.2 Sericondutores 45

Quanto maior a temperatura na junsio, maior a corrente de saturaçäo. Con-
forme mencionado anteriormente, o silicio tornou-se o semicandutor dominante na
industria. Uma das razöes é que existem menos portadores minoritáxios nos diodos de
silico que nos diodos de germánio. Em outras palavras, um diodo de slício tem uma

<orrente de saturacio muito menor que um diodo de germánio com as mesmas formas |

e dimensöes.

A Corrente de Fuga da Superficie

Alem da comente devida aos portadores minoritérios gerados termicamento, existe |

alguina outra corrente crcalando pelo diodo polarizado reversamente? Sim. Circula
uma pequena corrente pela superficie do cristal. Conhecida como corrente de fuga da
superficie ela € causada pelas impurezas na superficie € pelas imperfeicdes na estpulura
do esta. (Se voce quer saber mais sobre io, veia os "Tópicos Opcionais”)

0 Que Devemos Lembrar

A corrente reversa total num diodo consiste de uma corrente de portadores minoritá-
ios (muito pequena e que depende da temporalura) e uma corrente de fuga da
superfície (muito pequena e diretamente proporcional tensäo). im muitas aplicagóes,
a corrente reversa num diodo de silicio ¢ tao pequena que náo a notamos. À idéia

principal a ser lembrada € que: a corrente é aproximadamente zero num diodo de silo ©

reversamente polarizado,

211 RUPTURA

Os diodos tém tensöes nominais máximas. Existe um limite do valor de tensáo reversa
que um diodo pode suportar antes de ser destriido,

O Efeito Avalanche

Continue a aumentar a tensño reversa e vocé atingirá sua tensäo de ruptura. Para os
diodos retificadores (aqueles fabricados para conduzir melhor de um modo que de
Outro), a tensao de ruptura é usualmente maior que 50 V.

Uma ver atingida a tensáo de ruptura, um grande número de portadores
minoritários aparece repentinamente na camada de deplecño e o diodo conduz forte-
mente,

De onde vém esses portadores? Eles säo produzidos pelo efeito avalanche (veja
a Figura 218), que ocorre em lensées reversas altas. Aqui está o que acontece. Como
Sempre, existe uma pequena corrente reversa de portadores minoritários. Quando a
Kensho reversa aumenta, ela acelera os portadores minoritáxios. Esses purtadores mino-
sitírios colidem com 09 átomos do cristal. Quando esses portadores minoritários
Adquirem energia suficiente, podem chocar-se e liberar elétrons de valéncia, isto é,
produzir létross livres. Esses novos portadores minoritários somauvse aos Já exis
entes e colidem com outros átomos. O processo é geométrico porque um elétron livre
Libera wm elétron de valéncia obtendo, » dois elétrons livres. Eeses dois elétrons
livees, por sua vez, ibertam mais dois elétrons, obtendo quatro elétrons livres. Esse
proccsso continua até que a corrente reversa se tome alta,

u;

E

Figura28 Avalanche

À Figara 2.19 mostra uma vieSo ampliada da camada de deplegáo. A polariza-
go reversa forga 6 elétron livre a se mover para a diret. A medida que ele se
Movimenta, adguire una aceleragto. Quanto maior atensáo reverea, maior é a acelera-
Go do elétton. Se a alta velocidade do clétron fomecer energia suficente, pode arran-
Gar o eisen de valéncia do primeiro átomo e levé-lo para uma órbita maior. Iso.
Fsulta em dois létrons livres. Esses dois aceleram e deslocam outros dois clörons.
Besse modo, o número de portadores minoritäios fica muito alto e o diodo conduz
intensament.

À tensio de ruptura de um diodo depende do nivel de dopagem. Com os

diodos retificadores (o tipo mais comum), a tensáo de ruplura € geralmente maior que
50 V. Quando usar um diodo retficador voce nao deve exceder sua tensio de ruptura.

46 Eiirömion at Edipo - Volume Cup. 2

Cap.2Semicuntatores 97

©
¿O

"os

O

Figura 249 Como ocorse à avalanche,

0 Efeito Zener

Guido un diodo € foriemente do
10, 0 campo elétco na camada de deplesto (tenso dividida por comprimento) €
muito intenso, Quando a intensidade do campo atingir aproxunadamente 300.000
Y em, o campo elétrico será fonte o suficiente para arrancar 06 elétrons de suas órbitas
de valéncia. A geracao de elétrons livres dense modo é chaada efeto Zener (conhecida
também como ents de alto campo). Iso é distintamente diferente do efeito de avalan-

che,.o qual depende da alta velocidade dos portadores minoritários que deslocam os |

léteons livrés.

O efeito Zener produz rupturas com tensdes abaixo de 4 Y, enquanto o efeito \F

avalanche roquer uma tensáo reversa de pelo menos 6 V. Quando a tensäo de ruptura
corre entre 46 Y, ambos os efeitos podem estar presentes.

a camada de deplesio & muito estrcita. Por |

TÓPICOS OPCIONAIS

© material a seguir dá prosseguimento as discussöes precedentes em um nivel mals
“avancado. Todos os tópicos séo opcionais porque nao sáo usados em qualquer das
discussbes dos próximos capítulos.

2.12 — NÍVEIS DE ENERGIA

Para uma boa aproximacáo, podemos identificar a energía total de um elétron pelas
dimensdes de sua órbita. Isto 6, podemos pensar em cada raio da Figura 2.204 como
equivalente ao nivel de energía na Figura 2.206. Flétrons em órbitas menores estäo nos
primeiros niveis de encrgia; clétrons na segunda órbita estäo nos segundos niveis de
energia, e assizn sucesivamente,

Figura 220 Os niveis de energia.

48 Elermion 41 Edigto- Volume Cap. 2 Cap. 2_Seimicondutores 49

Alta Energia nas Orbitas Maiores

Como o élétron é atraído pelo núcleo, é necessária uma energia extra para o elétron ser
levado para uma órbita maior. Quando um elétron sai de sua primeira ou segunda |
órbita, ele ganha energía potencial em relacio ao núcleo. Algumas das formas de |
energla extemas que podem levar elétrons para uma órbita maior sio calor, luz
tenso.

ase
Por exemplo, assuma que uma forca externa leve o elétron da primeira para A
segunda órbita. Ese elétron possul mais energía potencial, pois cle está mais afastado 5 |
do nácleo. A idéia € similar à de umn objeto sobre a Terra. Quanto mais alto o objeto, |
maior sua energia potencial em relaçäo à Terra. Se o objeto for solto, ele pode cuir € | ee

realizar um trabalho quando atingir o solo.

Figura221 As bandas de energia para um semicondutor intrínseco,

A Queda do Elétron e a Luz hradiante Na temperatura de -273'C (temperatura de zero absoluto), todos os elétrons
de valéncia estäo firmemente presos à banda de energia de valencia. Mas na tempera.
tua ambiente, a energía térmica pode ocasionalmente levar um elétron de valencia
para a banda de conducáo. A energia adicional permite que alguns elétruns sejam.
retirados da banda de valéncia para a banda de conducáo, conforme mostrado na
Figura 2.21. Os elétrons livres ficam nas órbitas da banda de conducäo, enquanto as
Jacunas ficam nas órbitas da banda de valencia.

‘Apés um clétron ser levado para uma órbita maior, ele pode voltar para seu nivel de
energia original. Quando isso ocorre, o elétron devalve sua energia extra em forma de
calor, luz ou outro tipo de trradiacio. A energia perdida pela volta do clétron € igual à
quantidade de energia que $ irradiada do átomo. Como elementos diferentes tem
diferentes niveis de energia, a cor da luz irradiada (vermelha, verde, laranja etc)
depende do material usado, 5

principio de funcionamento do diodo emissor de luz (LED) baseia-se nos.
niveis de energía. Com esse tipo de dispositivo, a tensiv aplicada leva os elétrons aos |
niveis mais alos de energia. Quando eles voltam para seus niveis originais, devolvez
a energia em forma de luz, Dependiendo do material utilizado, a luz pode ser vermelha,
verde, laranja, azul etc. A

As Bandas de Energia do Cristal Tipo m

Qual sa apartncia das bandas de energia de um sernicondutor tipo in? Na temperatura de
zero absoluto, a bancia de condugáo possti muitos elétrons livres, mas a banda de valencia
‘nfo tem lacunas. Na temperatura ambiente, porém, a energia térmica produ7-algans
portadores minoritários. A Figura 222 ilustra casa situacio. A banda de condugáo tem

As Bandas de Energia ‘muilos olétrons livres, enquanto a banda de valencia tems apenas algunas lacinas,

Na temperatura de zero absoluto, 0 semicondutor intrínseco da Figura 2.21 náo tem
elétrons livres. Uma forma de entender isso € pelo conceito de niveis de energía, Dois
‘létrons num cristal nao podem ter exatamente os mesmos náveis de energia. Por isso,
todos os elétrons na primeira órbita tem niveis de energia ligeiramente diferentes. É |
por issa que o primeiro nivel de energia na Figura 2.21 é mostrado como uma banda de
nfveis de eneıgia cin vez de uma linha reta horizontal. De modo similm; os elétrons da
segunda órbita ficam dentro da segunda banda e os elétrons de valencia, na banda de
valéncia.

As Bandas de Energia de Cristal Tipo p

Quel a apatncia das bandas de energi de in semicondutor io p Na temperatura
de zero absoluto,» banda de on duo no post elwone vrs erquantoa anda de
valencia nfo tem multas lacas produzids pela dopagan Na temp estra sens
Paté, energia térmica reds ns portadores minor, A Fig 239 ia
fa sluacio. À banda de conducio tum apenas alguns elemone vos enquanto à
banda de valéncia tem muitas lacunas. Ms

30 Entre » 48 Edo Volume 1 Cap. 2

Cap? Semisomdutere 51

ame

Figura222 As bandas de energia para os semicondutores tipo mo

KOSS

Figura 223 As bandas dé energía para os vemicondutores tipo p.

213 — COLINA DE ENERGIA

Para entender os dispositivos semicondutores.dos Lipos mais avançados, vocé precisar
rá conhecer como os niveis de energia controlam a agño de uma jimçäo pr.

Antes da Difus

Supondo uma junço abrupta (aquela que muda repentinamente do material tipo p
para o tipo n), qual serû a aparéncia do seu diagrama de energia? A Figura 2.242 mostra
fs bandas antes da difusio dos elétrons por meio da junçäo. O lado p possui muitas
Jacunas na banda de valencia e o lado n tem muitos elétrons livres na banda de
‘eondusio. Mas por que as bandas do lado p estáo ligeiramente mais altas que as bandas
do lado n?

O lado p tem átomos trivalentes com uma parte central de carga +3, mostrada.

na Figura 2.242. Por outro lado, o lado n tem átomos pentavalentes com una parte

central de carga +8 (ligura 224). Uma parte central +3 exerce em um elétron uma.

atragdo menor que uma parte central +5. Portanto, as órbitas de um átomo trivalente

fado) et gan malo ts gu an ba da ino pente ado)
por essa razáo que as bandas p na Figura 224a estäo ligeiramente mais alta,

mern
GRAS DA BANDA DE CONDUGAO

BaNDADE A OT ve
moe oO

e

Figura224 Ac bandas de energía antes da difusso,

Uma jun abrupta como a da Figura 224a 6 uma idvalizagio, pois o lado p
io pode terminar repentinamente e logo a seguir iniciar um lado n. Um diodo
fabricado tem uma mudança gradativa de wn material para o outro, Por essa razáo, a
Figura 2.254 mostra um diagrama de energía mais real de uma jungio de diodo.

No Equilibrio

Quando o diodo é formado, inicialmente náo existe a camada de deplecáo (Figura

26). Nesse caso, os elétrons livres iráo difundir-se por meio da junco. Em termos de
niveis de energia, isso significa que os elétrons próximos à parte superior da banda de
condugio se movem pela jançéo, conforme descrito anteriormente. Imediatamente
apés ter cruzado a Jungao, um elétron livre recombinase com uma lacuna. Em ontras

$2 Eten at Edigio— Volume 1_Cap. 2

Cap.2 Semicmaduteres 53

palavrac, o elétron passar da banda de condusáo para a banda de valencia. Quando |
taz isco, ele emite calor, luz ou outra forma de irradiagño. Essa recombinagäo cria náo |
somente a camada de deplecáo, mas também muda os niveis de energianajuncio. |

A Figura 225b mostra o diagrama de energía após a formagäo da camada de
dieplecio. As bandas p movent-se para cima em relagáo as bandas n, Como vocé pode |
‘ver, a parte de baixo de cada banda p fica no nivel da parte de cima da banda n |
correspondent, Isso significa que elétrons do lado 7 nao tem energía suficiente par. |
Suzar a jungio, A seguir, damon uma explanacáo simplificada de por que a banda y
move se para cima

ENERGIA

BANDA DE CONDUGAO

“ o

ORBITA DA BANDA DE ORBITADABANDA DE CONDUCAO
CONDUGAD COM LACUNA” "COM ALACUNA PREENCHIDA,
LACUNA / LAcUNA

N PRECIO,

©

o
FiguraZ25 A difuso muda as bandas de energia,

A Figura 2.25 mostra uma órbita da banda de condugäo em tomo de dtomos ,
trivalentes antes de ter acontecido a difusäo. Quando um elétron se difunde através da

Junco, ele cai numa lacuna de um átomo trivalente (Figura 2254). Esse elétron extra na
óxbita de valéncia fará com que a órbita da banda de conduçao seja empurrada para

fora, afastando-se do átomo tsivalete, conforme mostrado na Figura 225d. Portanto,
{qualquer outro elétron que entrar nessa área necessitará de mais cnerga que o anterior
à lazer parte da órbita da banda de condugio. Dito de moco diferent, a érbita da
da de condugño maior significa que o nivel de energia é maior Isso é equivalente a
dizer que as bandas p se mover para cima em relagáo as bandas 1 depois de a camada
de deplegäo ter sido formada.

No equilibrio, os elétrons da banda de condusáo do lado 1 viajam em órbitas
que náo sdo grandes o suficiente para alcangar o lado p (Figura 2.25). Em outras
palavras, os elétrons do lado n náo tem energia suficiente para atravesear a juncáo, Se
um elétron tentar se difundir pela juncáo, o caminho que ele encontrará ird parecer-se
com uma colina, uma colina de energia (veja a Figura 2250). O elétron náo pode subi
essa colina a ndo ser que receba alguna energia de uma fonte de tensio externa.

A Polarizagäo Direta

A polarizacño direta diminui a colina de energía (veja a Figura 226). Em outras
palavras a bateria aumenta o nivel de energia dos elétrons livres, o que equivale a
Jorgar a banda n para cima, For isso, os elétrons livres adquizem energia suficiente para
entrar na regito p. Assim que entra na ego p, cada elétron ai numa lacuna (camino
A). Como um elétron de valéncia, ele continua sua jornada em direcäo ao final esquec-
40 do cristal

Figura 226 Ac bandas de enargia com a polarizagio direta,

Um elétron da banda de condugáo pode cair numa lacuna mesmo antes de
ruzar a jungio. À Figura 226 mostra como um elétron de valéncia pode cruzar jungáo.
da direita para a esquerda. Isso deixa uma lacuna imediatamente à direita da juncio.
Essa lacuna ndo tem uma existéncia muito longa. Um elétron da banda de conducio
logo preenche essa lacuna (caminho 3).

SL Pltrinion 4 Edit = Volume | Cop.2

Incependentemente do local de onde oconıe a recombinacio, o resultado € 0 |
mesmo. Uma corrente constante de clétrans livres move-se em diregáo jungáo, recom
binando-se com as lacunas próximas da jungio Os elétrons capturados (agora elétrons |

de valéncia) movimentam-áe para a esquerda numa corrente constante através das
Incunas na regiao p. Desse modo, vbtemos um fluxo continuo de elétrons através do
diodo.

A propósito, quando os clétrons livres caem da banda de conducño para a
banda de valéncia, eles irradiam seus excessos de energia na forma de calor e luz. Com
mn diodo comun, a trradiacio € em forma de térmica, que náo tem um

propósito útil Mas com um diodo emissor de luz (LED), a irradiagáo 6 uma luz |

Golerida que pode ser vermelha, verde, azul ou laranja. Os LEDs sio largamente

sados como indicadores luminosos em instrumentos eletrónicos, teclados de compu-

tadores, equipamentos de consumo e outros,

2.14 BARREIRA DE POTENCIAL E TEMPERATURA

A temperatura ambiente € a temperatura do ar em volta do componente. A temperatura
na Jungdo € a temperatura dentro do diodo, exatamente na jungso do material Hpo p
como tipon.

© valor da barreira de potencial depende da terhperatura na junçäo. Uma
temperatura alta gera mais elétrons livres e lacunas. Esses elétrons extras e lacunas.
reduzem a largura du camada de doplegio, equivalente a diminuir a barreira de
potencial. Muitas pessoas usam a seguinte negra prática para estimar a variacio na
barreira de potencial: a barveira de potencial dimima 2 mV para cada gras Celsins de
Aumento na temperatura, para diodos tanto de germánio quanto de silico,

Cap.2 Semicondutores 55

215 DIODO REVERSAMENTE POLARIZADO

‘vamos discutir algumas idéias un pouco mais avangadas sobre um diodo reversamen-
te polarizado. Para comegar, vocé sabe que a larguca da camada de deplegäo varia
quando a tensto reversa Varia. Vamos ver o que isso implica.

A Corrente de Transiente

Quando a tenso reversa aumenta, lacunas e clétrons movenr-se afestando-se da jun
sfo. Como os elétrons livres e as lacunes afastam-se da junçäo, cles deixam fons
positivos e negativos atrás de si. Portanto, a camada de deplecio fica mais larga.
Quanto maior a polarizagäo reversa, mais larga € a camada de depleyäv. Enquanto a
cameda de deplegäo ajusta-se à sua nova largura, circula uma corrente no cixeuito
externo. Essa corrente de transiente cai a zero apés a camada de deplecäo parar de

O tempo que a corrente de transiente circula depende da constante de tempo
RC do cireuito extemo. Isso ocorre tipicamente na faixa de nanossegundos. Por isso,
‘voce pode desprezar os efeitos da corrente de transiente abaixo de 10 MHz, aproxi
madamente.

À Corrente de Saturagäo Reversa

A Figura 2.27 ilustra a corrente de saturagäo em termos das bandas de energia. Supo-
ha que um par de elétrons livre-lacuna seja gerado na área da juncao A e 3. O eletron
livre em À vai descer a colina de energia, empurrando um elézon para fora do lado
direito da banda de conducto. De modo similar, um elétron de valencia desce a colina
dentro da lacuna em B. A descida do elétron de valencia deixa uma lacuna atrás de si
sa lacuna extra no lado p deixa um elétron entrar pelo lado esquerdo do cristal.

36 _Eletronion=4* ago ~ Volume! Cr

Figura 227 A corrente de saturagäo reversa

‘Quanto maiot for a temperatura, maior será a corrente de saturagAo. Um valor
aproximado útil que voc’ deve lembrar & I, dobra para cada 10°C de aumento na
temperatura. Isso representa um aumento de 7% na corsente de saturaçäo para cada
grau Celsius de aumento.

A Corrente de Fuga da Superfície

Damos a seguir uma explicagio resumida da existencia dessa corrente, Suponha que os
átomos na parte de cima e na parte de baixo da Figura 2.28 sejam átomos da superficie
do cristal. Como esses átomos no tim vizinhos, eles possuem ligagöcs covalentes
uebradas (Jacunas). Visualize essas lacunas ao longo da superfície do cristal mostrado
na Figure 2.286. Em efeito, a superficie de um cristal é como um semicondutor tipo p.
Por isso, os elétrons podem entrar pelo lado esquerdo do cristal, viajar através das.
Jacunas da superficie e deixar o lado direito do cristal. Desse modo, obtemos uma
pequena corrente reversa ao longo da superficie. Ao conträrin da corrente de portado-
tes minoritérios que independe da tensäo reversa, à courenié de fuga da superficie €
diretamente proporcional à tensao reversa.

LIGAÇOES QUEBRADAS 5

Figura 228 A corrente de fuga da superficie.

|

|
i
i

icio Votime 2 Cap.2

Semicondutores 55

RESUMO.

Segäo21 Condutores

Um Atomo neutro de cobre tem apenas
tum clétron em sua Órbita, Como esse
elétron simples pode ser deslocado facil
mente de sex átomo, ele 6 chamado de
elétson livre. O cobre é um bom condu-
tor porque o menor valor de tenso faz,
‘com que os elétrons Tivres circulem de
urn átomo para outro.

Seçäo22 Semicondutores

O silicio ¢ 0 material semicondutor mais
Iargamente empregado. Um átomo iso-
lado de silício tem quatro elétrans em
sua órbita de valencia. O número de elé-
trans na Órbita de valéncia $ a chave na
determinagio de sua condutibilidade.
Os condutores possuem um détron de
valencia, semicondutores possuem qua-
tuo elétrons de valencia e isolantes, oito
elétrons de valéncia,

Seçäo23 Os Cristais de Silicio

Cada átomo de Silicio mum cristal tem
seus quatro elétrons de valéncia mais
tros quatro clétrons cedidos pelos to
mos vizinhos. Na temperatura ambi
ente, um cristal puro de silicio tem
apenas alguns clétons livres e Tacumas
produzidos termieamente. O tempo
nte a geragio e a recombinagio de um.
<léton live e uma lacuna € chamado de
tempo de vida

Sagäo24 Semicondutores Intínsecos

Um semicondutor intrínseco é um seri
condutor puro, Quando uma tensio ex
tema € aplicada mum semicondutor
intrínseco, os elétrons livres circulara na
direçäo do terminal positivo da bateria e
as lacunes na directo do terminal negati-
vo da bateria.

Seçäo 25 Dois Tipos de Fluxos de
Corrente

Existe dois tipos de fluxos de portado-
res num semicondutor intrínseco. Pri- |
meiro, 14 0 fluxo de elétron livre através
das órbitas maiores (banda de candu: |
ño). Segundo, há um fluxo de lacunas
através das órbitas menores (banda de
valéncia),

Seçäo 25 Mopagem de um
Semicondutor -

A dopagem aumenta a condutibitidade
de um semicondutor. Um semicondutor
dopado & chamado de semicondutor ex:
rinsero. Quando um semicondutar intrin-
seco & dopado com átomos pentavalentes
(doadores), ele tem mais clétrons livres
do que Tacunas. Quando um semicondu-
tor intrínseco é dopado com átomos
valentes (receptor), ele tem mais lacunas |
do que elétrons livres,

Seçäo 27 Dois Tipos de Somicondutores.
Extrinsecas

Num semicundutor tipo m 05 elétrons
livres 840 portadores majoritários, en-
‘quanto as lacunas sao portadores mino”
Héros.

Soçäo28 0 Diodo Náo-polarizado

Um diodo náo polarizado tem uma ca-
mada de deplecko a junco pn. Os ons
nessa camada de deplegío produzem
time barre de potencial Na tempera.
{urs ambiente sa barrera de potencia
¿de V aproximadaniite para um dior
de de silicio.

‘Secdo29 A Polarizagáo Direta

Quando uma tensáo externa se opóe à
Barreira de potencial, o diodo fica direta-
mente polarizado. Se a tensäo aplicada
for maior que a barveica de potencial, a

Quantos protons exisem no núcleo do
nc de cobre?

ad gis
Da jae

2 A carga liquida de ura tom neutro de
schnee
#0 9-1
CES 4

3. Supana que um elítron de valencia te

ha cido setizado do átomo de cobre. À
«aga lquida do átomo fica seno

DOS SOME ET

2. Gop

comente 6 alta. Em outres palavras, a
corrente ciscula facilmente quando o
diodo € diretamente polarizado.

Seçäo210 A Polarizagáo Reversa

Quando uma tensio extema está no
mesmo sentido da barreita de potencial,
diodo fica reversamente polarizado. À
largura da camada de deplegío aumenta
quando a tensño reversa aumenta. À cor
vente & aproximadamente zero.

SagáoZ11 Ruptura

Uma tensio reversa muito alta pode
produzir um efeito de avalanche ou Ze-
ner. Portanto, a corrente alta de ruptura
destréi o diodo, Em geral, os diodos
nunca operam na regio de xuptuca. À
nica excecäo 6 0 diodo Zener, um diodo
de aplicaçäo especial que será estudado
num próximo capítulo.

ao 3
Ha da

© «ltron de veincia do átomo de cobre.
experiment que Spo de ago aa dire
0 do méxico?
&) Nenhoma
Fi Prac
e) Forte
À Impossive saber

5. Quentoselétsons de valencia tenn to-

mo de alii?
20 92
ba Ma

§_Bldrdnice— Bio - Vue Cap 2 _ Cap2 Semtcontutores _ 1
ai &oscnicondutor mais largamente. 18. A fagio de tempo ene 3 guasto de O valor da temperature dezeroabalute 27. Quanto pos de fs de courent s+
e ques "8 pes ou eee spe da un
oer nada de ES a0 DT
een em moe a wc PE 43
Sim Y Tempe deve es cas a as fee
fen deses o Na temperature de zero absoluto um se: 28, Ouantoseléons de valencia existes
Nes 2) Vinci mcondhtor nine Front nes
2 Cuantos ritos exter um meo de 2) Tem alguns rons oes oT
"omo deat A on de vtr de um coda & À) Tem mts amas 21
Da 92 Samad tbn de um 6) Tem mits trons Lvres
can 3h Een detigecho uN tem cimas ner elton à A
5 A Bon re Ines poi
8. Osätomosdesiliiocombinamse segundo ph i DE DA
rer sue pag mine memes DT
3 Égagio covalente See
Y cmt ». sde Macs tum um cond ee 30. Pare produatr um semkondutor ipo po
ner 93 Tam muitos cltrons lores ee
Loe EN à Nao tem lacainas ic reson tng
9. Um sentcondatorintrasco ten algue q a à Tepurecas penavalenes
rt 16. Quantos pos de Gus tem um sm © número de ern les e de acu à pares talent
Que canon esas cun Sue? san emm no sans
DA dopage ot 93 oem 23, Em que po desemcondutor as lacus
9 Osekruns tives DE Ds Fr pen
À Sans de ll 17. Quando uma tnt edema € aplcada 7 Fesmancos a mess rima
7 Os irons de valencia ra una une ot € pl | Haies Jaunes
P valencia num semicon- 2 Rissando de porel negativo o
10. oda ron de ral 2) Em directo o terminal positivo © Mo de elénons de valéncio para à ld
Lima echo covalente 9 No drei externo aquesta signin que o exo etscanas 2, Quiagoseldcons ore vin nun se
D Um elton ore ner doses a Ei trimer po 7?
9 Umalacune D Tara cia 3 Mas
À) Una recembinagao 1%. Quanta launas sen um condor na asas El
feoperstts ambiente? New dos sent À Apenas aquetesproduzidos
LL. A facto de um ctr live com ema ER Verne pe enga térmica
Thana € cramada de era . Beano atunero del
à Ligacio covalente ‘apenas aquelasproduzidas pela anse me a
+) Tempo de vida energia teri Je 3 À para 6 0 meer condor. Quentos
PS tre BE Re
7 Enero témnica i © Congas negativas Er u
23. um mia one Say Carpe poses me 35
12. Na tempecatora ambiente, un oral de Ge ons livres
ion damente como igual ao amero de lacunes Quanto tipos de feos de cuente e y
Pr nn game 1 goin gpa rt nn

5) Una bat

9) Um sondutor
olante

Um pedago de fo de cobre

(€) Menor gue o nimero de Tacunas
Nenhusn desses

20 EX
a2 a3

tenia um Bo de eons vs na ten
pers ambiente: Se a temperatura mu
far para 75, guanas bas er?

|
|
1
|
|
|

|
|
|
1

62 Bletrönicn -# Edito Volume 2. „Cap 2

cap.

à) Menos de um bo
i Um bill

Le) Mais de um bilo
À Imposstual dizer

86. Urn fonts de tens externa aplicada
phan sanicondutr lipo p. Se a extrema
sera do cita for ponia, qual sec
sentado o uo dos portadores major
Yet
2) Para a equerd

23) Para a dire
BE
À Éimposate dizer

36. Qual dos seguintes tens nto se relaciona
com os outros ts?
37 Comautor
9 Semicondutor
©) Quatro elétrons de valencia
4) Estrutaro cristalina

37. Qual das segints considerada aprox
adainene a temperatura ambiente?
aoc D 4e
Mac dm

36. Quentosclétons exstem na ét de vo
Yen de um átomo de sico dentro do

al
at Er)
DE au

39. Os ons positivos sto átomos que
5) Ganhazon un piöten
À) Perderam um Peston,
©) Ganharam win elétron
A Perder om ron.

40, Quel dos seguintes deecreve um semi
conduter pon?
2) Neutro,
+) Carregado positivamente.
33 Canvegado negativamente
9 Posse mats Incunas

a

a

ss.

46.

47.

Um semcondator ipo y possullacunase
3) fons portives

A tons negativos

2) tomos pentavalentes

2) Átomos deadores

Qual dos seguintes descreve sun semi

conduites po?
News

E) Carregado positivamente

à Carnegado negativamente
4) Pocsui multos elétrons livres

Qu dos seguintes nfo pode se mover?
1) Lacuras

D) Bletrons livres

yr fons

1D Portadoxes mojoritácios

(Qual dos seguintes € asada camada de

2) Dopagem

3 Recombinegio

1) Basreira de potencial
à lens

(Qual € a bareir de potencial de um di |

Ao de silico?
9 03%
07V

Div

19 2m por grau Celsius

Para que à corente mun dodo de lo |

sea atensio aplicada deve se maior +
que

av

M 03V

2207 V

div

Nm dodo desiiio,acorrentereversud |

oralmente
A Molto pequena

By Matt alta

9 Zero

1D Na vegito de ruptura

82.

sa

1.

48. À comente de foga da supere € pare
a

2) Corrente deta
5) Ruptura crete

24) Comrente reversa
‘f) Ruptura reversa

A tenso em que se dé a supra & cha
amada de : ‘pe

2) Barren de potencial

À) Camada de deplogio

à Taie de joo

BY Tensio de ruptura

A diftusto dos létrona res por meto da
Fans de um lodo no Paseo pre
a) polarizacio diva

Y) polarizagto reverea

à) repr

2) camada de deplegáo

Quando a testo seversa aumenta de 5
pra 10 V a camada de deplesio.

2) Torase menor

BY Torna-se maior

€) Nao éatetade

4) Atinge a ruptura

Quando vm diodo & dietamente polie
ado, a recombinacio dos cltrons lies
Som aslacunus deve produzir
3) Aquesimeno
3) Luz
9) Tradiagio

Todos eses

Ua tenso reversa de 20 Y € aplicada
nna dodo. Qual € tenso an Ganado
de depieior

20%

Dorv

av

© Nenzum deste

Semicondutores 63

PROBLEMAS BÁSICOS

22 Qualseráacanga liquida de um stomo de
obre e ee guar ts elton?

22 Qual seri acorgalíquida de uan Stowe de
silicio se we perder todos eeu létons?

29 Clussfique cada um dos elementos a se-
gir como sun condutor où sa
tr
8) Germano
5 Prata
9 Silo
2 Oo

24 Un diodo 6 diretemente polarizado, Sea
Get ord ná no ao, qu €
comente em cada um des seguintes
Pontos "
2) Noladop
5) Noe Sos conectados

extemoente
© Na ani

Sie eme mon
9 Scan impares patentes
à Ge porndore join
a cmon dondores fram sonados
a pers majoiécos 260 08

PROBLEMAS AVANÇADOS

2.6 Um Projeita deverd usar um ¿lodo de
silicio numa temperatura de 0° u 75°C.
Quais 530 os valoras méximo e mínimo
de berzira de potencial?

6

Elerinion— 4% Edito Volume 1 Cap. 2

a7

{Um dodo de siliio em uma cortente de
gatuagio de 10 nA na temperatura de
25°C. Se ele opera muma fsb de temper
ratura de 0 275°C, quaiseio 08 valores
éme e fine da corrente de satus
‘ho?

Um diodo ter uma coment de faye da- ©

super de 10 nA quendo a tenso re.
een de 10 V. Qual € a corrente de fuga
Cin upesice se à tenso never aumen.
tar para so v7

uA Capitulo} 3

AKON
‘Books

ATEORIA DOS DIODOS

Este capítulo trata dos métodos de aproximagio do diodo. A aproximacio a ser usada:
“numa situacáo depende do que voce está tentando fazer. Se for manutengäo, a aproxi-
maçäo ideal € as vezes adequada, Se for projeto, a tercètra aproximacio deve ser usada.
Na maioria das vezes, a segunda aproximagio € suficiente.

Apis o estudo deste capitulo, vocé deverá ser eapuz de
Desenhar o simbolo do diodo e identificar o catodo e 0 anado,

Desenhar a curva do diodo e identificar todos os seus pontos ou áreas
sigrificativos.

Deserever as características de um diodo ideal

Explicar a segunda aproximagéo de um diodo.
Desenhar a curva do diodo para a torceira aproximagäo.

vyvvvo vv

Listar quatro características básicas dos dispositivos semicondutores que
vocé encontrará nas folhas de dados.

66 Eletómica- Eig Volume 1 Cap. 3

= Cuv.3 A trie dos diode 67

34 0 SIMBOLO ESQUEMATICO

Alguns dispositivos eletrónicos sio lineares, o que significa que suas correntes sto
retamente proporcionais as suas tensbes, Eles sio chamados lineares porque o gräfi-
fo da corrente versus tensio desses componentes é uma Tinka reta. O exemplo mais
Simples de um dispositivo linear é um resistor comum. Se vocé levantar seu gräfico da.
corrente versus tenso, obterá uma linha reta.

Um diodo 6 diferente. Por causa da barreira de potencial, um diodo näo age
como um resistor. Conforme será visto, uma curva de comente versus tenso para um
iodo produz um gráfico mo-inear.

‘A Tigura 3.1 mostra o símbolo esquemático de um diado retficador O lado y
chamado anedo e o lado n, catodo, O sfmbolo do diodo paxece-se com uma seta que
aponta do lado p para olado 1, do anodo para o catodo. Por isso, a seta do diodo lembra.
Que a corrente convencional circula facilmente do lado p para o lado 2. Se vosé usa 0
Sentido real da corrente, os elétrons circulam facilmente contra a seta do diodo.

© síabolo esquemático de um diodo zei

Figura34 ado.

32 ACURVA DO DIODO

‘Quando um fabricante produz um diodo para converter uma correste alieenada ess
Corrente contes, o diode € chamado de diodo méfier. Uma de suas principate
Splcagées € mas fte de alimentagio - dreutos que converiem a tens alterada em
tensto contínua.

A Iigura 3.2 mostra o mais simples dos circuitos com diodo, Como analisar
um circuito como esse? Quando voce está analicando circuitos com diodos, uma das
‘coisas a identificar & sc o diodo está direta vu reversamente polarizado. Isso nem
Sempre € fácil. Mas aqui temos algo que pode ajudar. Faga a voce mesmo a seguinte

pergunta: o circuito externo esti tentando fazer com que a corrente convencional.
Grewle no sentido da seta do diodo ou no sentido conträrio? Se a corrente
sea for no mesmo sentido da seta do diodo, o diodo está diretamente

Figura32 — Apolarizacáo diets,

Se vock prefe 0 sentido real da comente, faa a voce mesmo a pergunta
decid pora ig e tone ve, O Sto oro sa tentando fee am
{que oselérons livzes reulem no sentido da set do dido on no sentido oposto? Se for
no sentido oposto, o diodo conduz facilmente. ña

33 AREGIAO DIRETA

À Figura 22 mostra um cesto que voct pode montar no Iaboratrio. Deeis de
montado, voct pode modi a tensa no diodo € a corente que rein por le. Lan
Formeoerk pares comespondentes de re V paca um no ses pace

A Tensäo de Joelho

A Figura 33 mostra o gráfico do diodo de silicio diretamente polæizado. O que o
gráfico nos diz? Para iniciar, a corrente é pequena para os primeiros décimos de tenséo.
¡Quando nos aproximamos de 0,7 Y, os elétrons livres cumeyamı a cruzar a juncáo em
grande quantidade. Acima de 0,7 Y, o mais leve aumento na tensño do diodo produz
lum maior aumento na corrente.

© valor de tensio no qual a conente comega a sumentas rapidamente &
«amado tes oi do dado. Para um odo de sii, tenso de odio € gual
A barreira de potencial, aproximadamente 07 V Um diodo de germánio, por outro
lado, em uma Lens de echo de ceca de 03 Y

58 _ Hletónica—4* Edigio- Volume? Cap. 3

RUPLURA Recto
SORKENTE DICTA.
‘DERUGA

mil

ula | Njorto=07 v
REVERSA

Figura33 Acueva do diodo,

0 Dispositivo Náo-linear

Um diodo € um dispositivo náo-lineer. Abaixo de 07 Y, o diodo tem apenas uma
cozrente mito pequena. Logo apés 0,7 V, a corrente aumenta rapidamente, Essa aca €
muito diferente de um resistor comum, no qual a corrente aumenta em proporgäo
direta com a tensfo. A razio do diodo ser diferente 6 que ele tem uma barreira de
potencial produzida por camada de deplecto.

AResisténcia de Corpo

Acima da tensio de joelho, a corrente no diodo aumenta rapidamente. Isso significa
que pequenos aumentos na tensáo do diodo implica grandes aumentos na corrente do
diodo. A razäo é que, uma vez vencida a barreira de potencial, tudo o que impede a
comente € a resistencia das regides p en. À soma dessus resisténcias € chamada
resistència de corpo do diodo. Em símbolos,

ren

(A resisténeia de corpo depende do nivel de dopagem e das dimensóes das
regiôes 7 e n. Tipicamente, a resisténcia de corpo de um diodo retificador é menor

que ia.

Cup. 3 tri dos die 68

Se a corrente num diodo for muito alta, uma temperatura excessiva irá destruf-lo.
Mesmo se nos aproximarmos do valor de queima, sem contudo ating lo, ele pode
encurtar a vida do dindo e degradar suas propriedades. Por essa razäo, as folhas de
dados dos fabricantes especificam a corrente máxima na qual wun diodo pode funcionar
‘com seguranga sem diminuir sua vida ou degradar suas características.

A core dicta máxima € wm dos valores nominais máximos formecidos pelas
folhas de dados. Essa comente pode ser Iistada como Ius lo ete, dependendo do fabri-
cante. Por cxemplo, un IN 56 tem um valor nominal mmo de 125 mA so igi que
«le pose funcionar seguramente com uma corrente continua dica de 135 mA.

D Resistor de Limitagäo de Corrente

"Na Figura 32, o resistor € chamado resistor de limitagio de corrente, Quanto maiox 0
valor dessa resistencia, menor a corrente no diodo. A resistincia de limitagio da
corrente deve garanlir que a corrente no diodo seja menor que o valor nominal
máximo.

A corrente no diodo é dada por

Vo ey

onde Vs & a tensio da fonte e Vp & a tensäo no diodo. Essa equagéo é a lei de Ohm
aplicada no resistor de Imitagäo da corrente. Em outras palavras, a tensio no resistor €
iguala Vs Vp. Dividindo essa tensño pela resistóncia, obtemos a corrente no resistor.
Como esse circuito é em série, o diodo tem o mesmo valor de corrente do resistor.

A Dissipaçäo Máxima de Poténcia

A relagdo mais próxima da corrente ce direta máxima € potencia de issipagao máxima
Como um resistor, um diodo tem sua poténcia nominal. Esse valor nominal diz com
ue poténcia o diodo pode dissipar seguramente sem diminuir sua vida itil ou degra-
dar suas propricdados, Quando a corrente no diodo é direta, o produto da tensäo pela
corrente é igual A potencia diseipada pelo diodo.

Cop. 3 A tri ds diodes 73

Cor diode recados, à potro nominal mésima so £ normalmente”
usada, pois todas as informagdes Já estáo contidas na corrente nominal máxima. Por
texemplo, a folha de dades de um 1N4001 fomece o valor da orrentedireta máxima Jo
e 1 A. Énquanto voce mantiver a currente direta méxima dentro de 1 A, 0 diodo no
aueimart

34 AREGIAO REVERSA

ss ts iii i ie ir pein une
DR enn pee ere
oa er ea er eee er ee ea
er tee ioe ere kee
a

A Figura 33 mostra a corrente versus tenso no diodo. Mesmo medindo a
corrente e a tensho no diodo no circuito da Figura 3.2, 2 curva da Figura 33 pode ser
usada para qualquer circuito com diodo. Por que? Porque axelagáo entre a corrente ea
tenso no diodo éa mesma, näo importa como o diodo está conectado.

35 0 DIODO IDEAL

AAté ofi deste capítulo, discutiremos trés métodos de aproximasáo para os diodos de
silício, Cada um € útil dentro de certas condigoes. Vamos comecar com a aproximagio

mais simples, chamada diodo ideal,

O que faz um diodo retificador? Fle conduz bem na polaizagio direta ¢
conduz mal na polarizagäo reversa, Idealmente, un diodo retiicador funciona como
um perfeito condutor (secisténcia zero) quando diretamente polarizado e como um
perfeito isolante (resisténcia infinita) quando reversamente polarizado,

A Figura 34 mostra o gráfico crrente tenso de um diedo ideal, El refor o
ue acabiamos de dizer: ura sesisténci zero quando diretamente polarizado e reas.
*éncia infinita quando zeversamente polarizado. imposstvel constr tal dispositivo,
nas isso € que os fabricantes produziriam se pudessem.

Existe algum dispositivo que funcione como um diodo ideal? Uma chave
comum tea: resisténcia zero quando fechada e resistencia infinita quando aberta,
Portanto, um diodo ideal funciona como uma chave que fecha quando diretamente
polarizada e abre quando zeversamente polarizada, A Figura 35 resume a idéia da

have

|
|
|
|
|

72__ Fiströnien A" Yaigho Volume Cap. 3

Cep.3_Atcorindosdindee 75

Figara34 A curva do diodo ideal,

IDEAL
»

POLARIZACAO REVERSA

9 diodo ideal funciona como uma chave.

Figura 35

La
So

ane
— E,

Figura36 — Exemplo.

36 A SEGUNDA APROXIMAGÄO

A Figura 3.7 mostra o gráfico corrente versus tensäo para a segunda aproximagio. O
gráfico diz que náo há corrente enquanto a tensáo no diodo náo chegar a 0,7 V. Nesse
onto, o diodo conduz. A partir dai, apenas 0,7 V aparece no diodo, nao importando o.
alor da corrente.

Figurs 37 Acurva do diodo para « segunda aproximasto.

A Figura 3.8 mostra o circuito equivelente para a segunda aproxmagio.
Pensamos no diodo como uma chave em série com uma barreita de potencial de 07 V.
Sea tensio da fonte for de pelo menos 0,7 Y, a chave fecha. Nesse caso, a tensio no
dispositivo € de 0,7 V. Como a banira de potencial € fixada em 0,7 Y, a queda total no
iodo será de 0,7 V para qualquer valor de corrente direta.

2 APROXIMACAO. A oy
++ a" + ze
POLARIZAGAO REVBRSA | FOLARIZACHO DIRETA
Figura38 Na segunda aproximasio, o diodo fancions como una chave com bateria

74 BletOnioa 41 Fdo Velume 2 | Cap. 3 oe =

= Cap.3_Ateorlades diodos 75

Por outro lado, sea tensäo da fonte for menor que 07 V ou sea tensäo da font
for negativa (com polaridade reversa), a chave fica abería, Logo, a barreira de potenci
nao tem efeito e voet pode pensar no diodo como um cizcuito aberto.

Figura 39 Exemple.

37 ATERCEIRA APROXIMAGAO

Na terra aproximagto de um diodo, induinıos resisténcia de corpo rp. A Figura 3.10
mostra 0 efeito que ry tem sobre a curva do diodo, Após o diodo de silico entrar em
condugio, a tensáo aumenta linear ou proporeionalmente com o aumento da corsente.
Q or 2 tenséo, porque a queda IR em 79 aumenta para a

Figura3.10 A curva do diodo pasa a segunda sproximagio.

wv, ay
mamma le na
un
FOLARAGAO REVISA POLARDACKO DIRETA
Fgura 311 Circuito equivalent par a tereera apronimacto
O creuto equivalente para a tereira aprorimagio € uma chive em série com

uma barreira de potencial de 0,7 V e uma resistencia #9 (veja a Figura 3.11). Quando a
tensáo aplicada for maior que 0,7 V, o diodo conduz. A tensio total no diodo & igual a

Vo = 07 + lora 62

38 A ESCOLHA DA APROXIMAGÄO

Ë que eprainaste vost deve um Se wo! ath td uma verficio de deft

jengfo) où uma anélise preliminar, os euros sio sempre aceitäveis. Por outro

lado, se 0 seu circuito usa resistores de precisho com toleráncias de 1 por cento, voo®

dove usar a terceira aproximagio. Mas, na majoria das vezes, a segunda aproximagio €
à melhor escolha.

Gap. 3A toorn das diodos 77

Ys - 97 63)
FR

Primeiro, voc? deve considerar seo valor de tencäo da alimentagto € muito maior que
07 Y.Se Va for igual a 7 Y, ignorando-se a barrera de potencial, produz.se um ezo de
cálculo de 10% conforme mostrado na Tabela 3.1. Se Vg for igual a 14 V, o exro de
sico será de 5%, € ass por diante.

Tabela31 Berus quand ignoramos 0,7 V.

ve
~ 35V 20%
av 10%
av 5%
av 25%

Mu

De modo similar, quando a resistencia da carga for 10 vezes maior que a
resistencia de corpo, ignorando-se a resisténcia de corpo, produz-se um erro de cálculo
de 10%. Quando a esisténcia de carga for 20 vezes maior o erro cai para 5%, conforme
mostrado na Tabela 32.

Muitos diodos retificadores 1êm resisténcia de corpo acima de 1 D, o que
significa que a segunda aproximagáo produz sm erro de menos de 5% para resistáncias
de carga maiores que 20 0, Isso cobre quase todos os cxcuitos préticos que voce deve
encontrar É por isso que a segunda aproximagáo é uma excelente escolha sempre que
vocé tiver dúvidas sobre qual delas usar.

|} Tabela32 _ Erros quando ignoramos a resistencia de corpo.

Ws Ideal ou 2 apro
xs ws
x10 105
x20 se
ur 3.12 Txemplo de um cicuito um série.
" " x40 25%

A equagto-guia que diz que aproximagio vo deve asar & x 100, 18

78 Feinden ar Eigse - Volume Cap. 3

Copos A torta dos diets 79

39 VERIFICAÇAO DE DEFEITOS

Vocé pode verificar rapidamente a condigáo de um diodo com um ohmímetro, Mesa. |
resistencia oc do diodo num sentido, depois inverta os terminais e moga a resisténcia co |
novamente. A corrente dizeta dependerá da faixa de medicño do ohmimetro usado, o |
ue significa que voce obtem diferentes Jeituras com diferentes faixas de medicio. O |
Principal fator a ser observado, contudo, € que a razáo da resistencia reverse para a |
Fesistencia direta dä como resultado uma alta taxa. Para os diodos Hpicos de silicio
‘usados nos cireuttos eletrónicos, a razä0 deve ser maior que 1.0001,

man

ee
se E 1.

Re.

Figum 13 Exemmplo de um cireuito com diodo.

"Usar um ohimimetro para verificar as condigöes de um diodo & um exemplo
de teste passa/näo passa, Voce nfo está realmente interessado no valor exato da

“resistencia ce do diodo; tudo o que voo® quer saber & se o diodo tem auna baixa |
resistencia no sentido direto e.uma alta resísténcia no sentido reverso. Os defeitos dos.
diodes estáo indicados como sendo qualquer um dos seguintes: uma resistönda extre-
‘mamente baixa em ambos os sentidos (diodo em curto); alle xesisténcia em ambos os
Sentidos (diodo aberto); uma resisténcia um pouco baixa no sentido reverso (que
chamamos de diodo com fuga).

o
Can: Na moria das
€ da tomada de alimenta

neo
| procurar ús detetos medina tes

310 PENSANDO EM TERMOS.DE COMPORTAMENTO
VARIACIONAL

No existe nada melhor que uma análise curiacional! para ajudá-ó a compreender o.
comportamento dos circuitos eletrónicos. A idéia éa seguinte: qualquer circuito poesui
ravis independentes (como as fontes de almentagio e malhas com resistencia) €
vaviáveis dependentes (como a tensño nos resistores,correntes, poténcias etc). Quando
uma variável independente aumenta, cada uma das variáveis dependentes responderá
feralmente com um aumento ou diminuigio. Se vost entende como o cireuito funcio
a, será capaz de prever se a vasivel aumentará ox cimintira.

1 NT. Esta expresso no tem rela elguma cou o cileulo variant

Cap. 3A teoria dos diodos 81

Eis como isso funciona para o cxcito da Figura 3.13. Uma tensio Vs de 10V.
€ aplicada no iodo em série com uma resistencia de carga Ry de 1 KO, Na segunda |
aproximagio de um diodo, extern tts vasiáves lacependentes para ese circuito: V.
Ke, Vx. Estamos inciuindo a tensño de joelho (Vz) como uma varlvel i
porque ela pode ser ligeiramente diferente do Valor ideal de 0,7 V. Existem cinco |
Varáveis dependentes: Y, ly Poy Py e Pp. Ela sáo chamadas tensfo na carga, corrente |
na carga, poténcia no diodo, poténcia na carga e poténcia total. i

Suponha que a tensáo da fonte Vs tenha um Hgeiro aumento, digamos de |
10%. Qual será a resposta de cada varidvel? Elas aumentaréo (A), diminuiráo (D) ou |
0 mudacdo (N)? Aquí esto algumas idélas que devem virIhe à mente quando voce |
está resclvendo um problema: E

Finalmente, considero o efeito da tensäo de joetho. Se a, tensáo de joelho
aumentar ligeiramente, as variáveis dependentes diminuiräo, exceio no caso da po-
{éncia do diodo, conforme mostrado na terceira hipótese da Tabela 3.3.

"Na segunda aproximacto, o diodo tem uma queda de 0,7 V. Se a tensúo de fonte.
«mentar Higetramente, a queda no diodo ainda será de 0,7 V, o que significa que à
tendo na carga aumente, Se tensdo na carga aumenta, a corrente ma carga aumento.
Um aumento na corrente da carga significa que as potémcias no diodo e na carga |
aumentan. A poténcia total £ a soma das poléncias no diodo e na carga, logo à
potencia total menta

«Woot pode pratcar se pensamento vaiacional no eut pela selec de

|. ima variável independente (Va, Ry, Ry Ry où Vz), A cegule excl tine A
LE wet mapas oo andre
“menta, dirai ou pemanéce altiada Pra con hemos a un omas:
foe depois aresposta en ”

A primeira hipótese da Tabela 3.3 resume o cfcllo de um ligeito aumento na’
tensio da fonte. Como vocé pode ves; caca variével dependente aument 3

O que voct acha que ocorre quando a resistencia de carga da Higura 313
anmenta igeiramente? Como a tensho no diodo € constante na segunda aproximagio,
a tonsdo na carga nto varia, mas acomente na carga dimimusrá. [so implica uma menor
potencia no diodo, na carga e na poténcia total. A segunda hipötese na Tabela 33 |
resume esse 260.

mar Beep dom um suena tno de folk afta a cote yh

Ina rigors 321, con dias de teneto qua dea alimenta o iodo an ae Sores

: Resistencia de 100 kQ: Portanto, um ligeiro aumento na tensäo de joelho diminuird a

int na maten de 10 KO. ope ald oe Onn diene toe qu à

| vetar marmo vo 0 etapa denied ir an a an a DC

Proc que despots und Sto D o cl a aioe
een

Tabola33 O Pensamento Vaviacional.

fi Po A Pr
Vs aumenta A A u u A | 3.11 INTERPRETAGAO DA FOLHA DE DADOS

Ri aumenta N > 2 2 Pp

Vx aumenta A > D ‘Amatoria das informagdes contidas na folha de dados do fabricante € obscura eusada

} Apenas pelos projetistas de circuitos. Por essa razio, vamos discutir apenas as informa
Hes que descrevem os dados contidos neste livro.

32. . Fabien 4 Bdigio— Volume Cap. 3 Caps A or des do 88

HE esas informagdes revelam que o INAUOL pode funcionar com 1 À no sentido
A Tensäo de Ruptura Reversa ireto quando usado como retfcador. Voct aprenderá mais sobre corente dita
xetiicada média no proximo capitulo. Por hora, tudo o que voce precisa saber é que 1
‘Aéonivel decorrente divta onde o diodo quelma por cause da disipacio de potencia

Vamos comegar com a folha de dados do 1N40UL, um diodo estificados usado em
fontes de alimentagio (circuitos que converter a tensio ca em cr). No Apéndice, voct |
encontrar. fl de dads da série INAQXX, ou ceja, do diodos INADD até 14007 | on sig
Sete diodos que tém as mesmas característons diretas, mas diferentes caractersticas, Novamente, um projetista se preocupa com a valor de 1 À como o valor
qevelsas Estamos intereseados no IN4001, um dos membros dessa familia de diodos <f nominal máximo absoluto para o INA00L, um nivel de corrente dieta que nunca deve
‘A primeira informagio trata de seus valores nominais: SB ser aproximado. É porisso que um fator de seguranga deve ser incluído, possivelmente

um fator 2. Em outras palavras, um projeto de conhanca deve garentir que a corrente
dire seja menor que 0,5 A em qualquer eondisio de operagäo. Estudos de defeitos de

u a Simbolo Ma dispostivos mostram que o tempo de vida de um dispostvo diminud cum valores
Se ee Mn a ere
Tensáo de Pico Inverso de Trabalho Vara so IN4001 com valor de 0,1 A ou menos.
res eC es!

Esses très símbolos de ruptura diferentes especilicam a ruptura sobre certai} Queda de Tensäo Direta
condighes de operagäo. Voce só precisa saber que a tensäo de ruptura para esse diodé

Ede 50 Y, ndo importa como o dindo está sendo usado. Resa mptura acorre porque
¿iodo entra em avalanche onde uma grande quantidade de portadores aparece de,
repente na camada de deplegio. Com um diodo retificador como o INA00, a xuptur

égoralmente destrativa. A

A respeito das “Características Elótricas” no Apéndice, o primeiro dado mostrado
fomece o seguinte: .

a Valor Valor
Com um EN4001, uma tensäo reversa de 50 Y representa um nével destrutivo 5. Caractoríico o Condigóes Sinbolo — Tipico Mémo
que o projetista geralmente evita sobre todas as condigöes de operagio. É por isso que | _ u
‘Gan projelista indlyi um fetor de segurange. Nüo existe uma xegra para o valor desse fator $... Queda de Tensio Diteta Mäxiınu Instantánea.
de seguranca, porque ele depende de varios fatores de projeto. Um projeto muito f°" Gr=10A, 7j=25°C) Pr av 1aw

oe re a ecke :
coe a eo ee tt ne 74

Portis que tase no ANA001 cc de no máximo 40 ¥. Esas medigóes sfo [citas cum um sinal or, que explica o aparscimento da

termo instante a cspecicacáo. O NADO pico tez uma queda de tenso diteta de
033 V quando acorrente forde A ea temperatura na juncáo for de25'C Sevoct tetas
o “nibares de INGON, descobriä que poucos eráo 11 Y quando a cotrentoforde À À
A Corrente Máxima Direta
Um outro dado de interese € a corrente diet reificada média que é apresentada ma | A Corrente Reversa Máxima.
folha de dados:

¿| | Uma outra intormagto na foltu de dados que é de diffi discussho &

Simio Vator

Corrente Direta Retiicada Média (carga resistiva, lo 1A
monofásica, 60 Ha, Ta = 75 C)

59 Etetrónica— dt Eéipio= Volume 2 Cap. 8 Guns Ares oes

Valor Valor

Curactaritien 8 Condigóas Símbolo — Típico Máximo

Corrente Reversa Máxima r y

9250) OS
Tec Vom SKA

[Essa 6a corrente revesea com uma tensáo ce nominal (60 V para um INAO0N)
IA25°C, o INAOOL tipico tem uma corsente reversa de 0,05 nA. Mas observe como cla +
damenta para 1 HA a 100C. No pior caso, a corrente reversa € 10 uA a 25°C e 50 LA a
TTC Leinbre.secie que essa corrente reversa inclui a corrente produzida traicamen. |
tee a corrente de fuga da superficie. Vocé pode ver por esses números que a tempere- |
tra ¢ importante. Um projeto baseado na corrente reversa de 0,05 „A tabalhard bem
Fa temperatura de 25'C com um IN4001 pico, mas nie funcionará bem muma produ
(fo em massa sea temperatura da jungáo atingiro valor 100°C,

Figura 314

313 COMO CALCULAR A RESISTÉNCIA DE CORPO

Quando vocé está tentando analisar um circuito com diodo de preciso, tem de saber 0
valor da resistencia de corpo do diodo. As folhas de dados dos fabricantes ndo forne-
cem o valor da resisténcia de corpo do diodo separadamente, mas fornecem informa-
‘Gea suficientes que nos permitem calcular seu valor. Aquí está uma fórmula para a
resistencia de corpo:

TÓPICOS OPCIONAIS

3.12 DISPOSITIVOS LINEARES
Va = Vy = 64)
ah

A le de Ohm diz que a corıente através de um resistor comum é proporenalä tensäo ae
ho resistor. Isso produz um gráfico da corrente no resistor versus tenso no resistor
lincar Por exemplo, dado um resistor de 500 ©, seu gráfico tem a aparéncia da Figura |
314. Observe os pontos de amostras. A corrente é 1 má para uma iensäo de 0,5 V e à

mA para 1 V. Em ambos os casos, a razio da tensño para corrente é de 500 2, Inverter
iento da fonte mao surteefeito sobre a Iineusidade do gráfico. Existe uma corrente =

onde V; e fy sdo a tensño ea corrente em algum ponto no josiho ou acima; Ye lso a
lensio € a comente em algum porto bent acima do joelho na curva do diodo.

Por exemplo, a folha de dados de um 1N4001 (veja o Apéndice) fornece uma
tensáo diseta de 093 V para uma corrente de 1 A. Como ele é um codo de silicio, tem
| na tensáo de joclho de 0,7 V aproximadamente e uma corrente de aproximadamente
zero. Portanto, os valores a serem usados sto V, = OSV, = 1 À, Y, = 07 Vel, =0.
Substituindo esses valores na equaçéo, obiemos uma 1esisténda de corpo de

tensáo de-1 V.

‘Um resistor omusn 6 sempre chamado dis
‘omente versus tensño € uma lita reta similar da Figura 3.14. Um resistor comum €
também chamado diepestino passive, porque tudo o que ele faz € diseipar poténcia ele

o pode gerer potdica. Uma baten, por out lado, é um dispositivo avo, porque |
pode gerar potencia. |

a Var Ya av y _023v
Ve TIR " LATUÀA "TA

= 0230

85 __PlerOnien „dr alot

344 ARESISTENCIA CC DE UM DIODO E

Se voce dividir a tensio total pela corrente total no diodo, obterd sua resisténcia ce. No
Sentido de conducho direta, essa resistencia oe & simbolizada por Rz no sentido de
conducño reversa, ela é designada por Ry.

A Resisténcia Direta

Como o diodo tem uma resisténcia náo-lineas, sua resistencia
forrente que eircula por le. Por exemplo, aqui estao alguns pares de corrente e lensto
diras para um INSTA: 10 mA com 045 V; 30 mA cóm075 V e 80 má com 085 V. No
priumeiro ponto, a resistencia ce €

Rx

No segundo ponto, &

No texceire ponto, &

Observe como a resisténcia ce diminai com o aumento da corrente, Em
qualquer caso, a resistóncia direta € babxa. 5

ARe:

éncia Reversa

‘De mode similar, aquí estáo dois pares de correntes e tensöes zeversas para um INGA: /

25 mA com 20 V; 5 1A com 75 V. No primeito porto, a xesisténcia oo €

av

a = MR

Re

varia conforme a |

os #

no segundo ponto, €

BY.
Ran zug" Ma

Observe como a sesisténcia diminui à medida que nos aproximamo
tensdo de ruptura (75 Y) “ 2.

315 AS RETAS DE CARGA

Dssa segáo trata das reins de carga, um recurso usado para calcular o valor exato da
úcorrente e da tensño no diodo. Asretas de carga so ttels para os transistores, de modo
que uma explanacio detallada será dada numa discussáo posterior sobre transistor

AEquacáo para a Reta de Carga

Como podemos calcular os valores exatos de corrente e tensño na Figure 315?
po gara 315? A

65)

Be #

Como esse 6 um circuito em série, sua comente € à mesma em qualquer ponto do
circuito. Ds

Figura315 O circuito com diodo,

86 Eitrnien dt Eligio Volume Cap. 3

= - ap. 3A teria dos dds

Um Exemplo - à A
Se a tensäo da fonte for de 2 V e a resistencia de limitacéo da corrente for de 100 €, © fl =
onto a Equacio (3.5) será =
7 2-V 6.6) Ra
7108
A Equaçäo (3.6) € uma relagio linear entre a corrente e a tensáo. Se plotarmos 00
ssa equagio, obteremos uma rea. Por exemplo,suponha que V sea zero, Porno,
ETC sma
Tage» 20m m E if
Flotando esse ponto (I = 20 mA, V = 0), obtemos o ponto sobre o eixo vertical 2: es ‘
da Figura 2.6. Bese ponto é chamado satureco, porque ele representa a comente | a
mísera. o ES
Aqui está como cbter outro punto, Suponha V =2V. Portnto, a Equagio 6.6) | Figura318 Area de carga.
fornece
BENZIN?
"a?

Quando plotamos esse ponto (T= 0, Y = 2), obtemos o ponto mostrado sobre
o eixo horizontal (Pigura 3.16). Kese panto € chamado corie porque representa a cor-
vente mínima.

Pela escolha de outras tensóes, podemos calcular e plotar pontos adicionais. |
Pelo fato da Equasto (3.6) ser linenx todos os pontos repousarao sobre a reta mostrada |
ra Figura 3.16. Areta é chamada reta de auga.

O Ponto Q

A Figura 316 mostra a reta de carga e a curva do diodo. O ponto de intersecto
representa a solugio simultanea, Eu utras palavras, as coordenadas do ponto Q sñoa |»
<orente e a tensño no diodo para uma tensäo de fonte de 2 V € una sesistncia de
linitagto da corrente de 100-2. Pela leitura das coordenadas do ponto () obtemos uma
corrente de 12,5 mA e uma tensáo no diodo de 075 Y.

90 Eierönien- Edito Volume 1 Cap. 3

Cap.3 À tri ds dedos 91

RESUMO

Seçä03.1 0 Símbolo Esquemático

O lado p é chamado anodo e o Jado 1,
catodo. O símbolo do diodo parecese
‘com uma seta que aponta para o sentido
de conducto da corrente convencional
O sentido oposto € o de condugño dos
létrons (real).

Segáo32 A Curva do Diodo

Quando um fabricante otimiza um dio-
do para converter corrente alternada em
ú<orrente contínua, ele & chamado de dio-
Go retificador, Sua maior aplicacáo € nas
Fontes de alimentagäo: um cisculto que
converte a tensño alternada da tomada
de alimentacáo em tensáo continua para.
‘08 equipamentos eletrónicos.

Segúo33 ARegiäo Direta

A tensio de joelho de um diodo & onde a
curva direta inicia sua condugéo. Usa.
tensio é aproximadamente igual à bar-
relia de potencial do diodo. O diodo é
chamado dispositivo linear porque o
gráfico de sua corrente versus tensáo nfo
uma linha reta. O resistor de limitagéo
da corrente é sempre usado como diodo
para evitar que a corrente exceda seu
valor nominal máximo

Sogús 38 A Escolha da Aproximaçäo

© diodo ideal pode ser usado na veri-
ficagho de defeitas e em andlises prei-
ininares dos circutos. A teresa aproxi-
magéo éusada pela maiorla dos projets.
las nos estágios fimis de um projeto. A
segunda aproximacio € um excelente
‘compromisso entre a verifcacio de dete
tosco projeto. A escolha cera sobre qual
delas usar numa determinada situaio
ré coma exporiéncia.

Sagúo 34 A Regiäo Reversa

Todste apenas uma pequena comente no
diodo reversamente polarizado. Para
uma primeira aproximagio, essa com
rente & zero porque um diodo reversa.
mente polarizado funciona como wma
have aberta.

Segáo35 0 Diodo Ideal

0 cado ideal é a primeira aproximaco Se73033 Veriicacdo de Deflts
de um diodo, A idéia € visualizar o diodo |
como uma chave que fecha autoras

Sete quando distament polarizado
one quando reversumente polaizado.

Quando voot achar que um diodo está
com defeito, use um chmimetro para
verificar sua resisténcia em cada sentido
de condugäo. Vocé deve obter uma baixa.
resistencia no sentido direto e uma alta
Segäo36 A Sogunda Aproximagáo úresisténcia no sentido reverso.
Nesta aproximagio, visualizamos um
diodo de silicio como uma chave em sé-
rie com na bateria de 0,7 V. À chave |
fecha quando a tensäo da fonte 6 igual |
ou maior que 0,7 V. A chave abre quando
a tensio da fonte é menor que 07 V.

Seçäo 310 Pensando em Termos de
Comportamento Variacional

O pensamento variacional é úl na veri-
fieagio de defeitos, análise e projeto.
Quando vocé sabe antecipadamento
como wma variável dependente deve
responder 3s variagdes nas variávcis
independentes, fea menos propenso a
cometer erros com fórmulas.

Segäo3.7 A Terceira Aproximacao

Nesta aproximagáo, a resistencia de cor
po do diodo está em série com uma cha-
ve e uma batería. Por isso, a tensto total
de um diode de silicio em conduçäo € a
soma de 0,7 V e da tensáo na resistencia

de corpo.

Soçao 3.11 Interpretagio da Folha de
Datos

As folhas de dados especifican as carac-
‘eristicas dos dispositivos semiconduto-
223. A folha de dados do 1N4001 contem
as seguintes Informacdes úlels:tensño de
ruptura, corrente dieta máxima, queda de
tenso direla e corrente reversa iméxima.

EQUAGÓES IMPORTANTES

Equagäo (3.1) Para o Resistor de.
Limitaçäo da Corrente no Diodo

vs

in eee

E

Besta 6 a lel de Ohm para a corzente que
«ircula pelo resistor de limitagio da com
rente. Hla diz que a corrente € igual à
tensño no resistor dividida pela resis-
tencia,

Equaciio (32) A Equagäo da Terceira
Aproximagäo

Vp = 07 + Tore

Ela € uma combinugio da lei de Ohm e da
lei de Kirchhoff. Esta 6 a equagio para a
tensio total no diodo quando voce está
usando a terceira sproximacio. À tenso no
diodo éigual a barreira de potencial (07 V)
‘asa lonslo na resisiénda de corpo.

Equagäo (33) A Escolha de uma
Aproximagáo

Vs - 07
aw

O mumerador é a tensio líquida no cir-
cuito: a diferenga entre a tensáo da fonte
e a barreira de potencial. Essa tensño Ie
quida aparece na resisténcia total em sé-
rie. O denominador 6 a resistencia total
‘em série: a soma da resistencia de carga e
da resistóncia de corpo. A equacäo diz
que u corrente direta é a tensáo líquida
dividica pela resistóncia total,

Ir

1. Quando o gráfico da comente versus ten
sho é uma linha eta, o dispositivo cha.
imdede
3) Ativo
Linear
©) Neotinese
a) Pasivo

2. Que tipo de dispositivo £oresistor?
3) Unilateral
E) Linear
©) Nänlinese
4) Bipolar

3. Que tipo de dispositive 0 diodo?
2) Bilsecal
5) Linear
a Niorinesr
Unipolar

4. Qual € à polarragäo de um diodo em
Comer

2) Dieta
5) Inversa. =
© Brace

Lf Reversa

5. Quedo acorente mun diodo € alta, cua
palace €
Dira.
9) Inversa
à Fraca
a) Reverse

6. _ Atensho de etna de um diodo € aprox-
nados igual
2) Tensio aplicada
Py Barrera de potencial
9 Tense de ruptura
À Tensáo deta

A corren de fuga consiste da corrente
dos portadores minoritarios e da

10.

u

2

1

Cup. 3 Aleoriados dedos 93

A única vez que voct deve usara terceim
aproximasto € no momento em que

if Arreccttaci de carga for bala.

2 A tensto da font for alta

+) For verificar detetos

à Nenhun desses

2) Corrente de avalanche
9) Corrente direta
52. Corrente de fuga da superficie
&) Comente Zener

16. Qual 6 0 valor da corente na carga da

Na segunda sprordmacäe, que valor de Figura 3.17 com um diodo ideal?

tene exe mum diodo de sso quando 9° “sits ma
dle est revssamente polarizado? Dams Dama
2° ea7v

vot
» 02 5 na

Na segunda apronimacio, que valor de
omen ext: mun do de «lio,
¿ando ele ext rvertamente pole?
a PETER
ima) Nenbum desses

Figura 247 O circuito com diodo,

[Na apronimagio do diodo ideal, qual à
feria no diodo?

oc “A Ma de07V 17. Quito var da

. Quel 6 valo de corta m ua da
à) 07" jive Figura 3.17, considerando-se à segunda
A rciséni corp de un 10 € rele en

2 e 3 pe MismA 450mA

16. Quel 6 9 valor da corsente na carga da

‘Se aresintnda de corp for so o pr Pig 317, considerandos » tocas

Sad do joel se ora,

sproximacha?
9) Horizontal Pr) q ISA
A Vertical Rama d50mA

©) Cominclinagto de 45°
ee 39. Seo diodo da Figura 3.17 extiverabero, a

© aetna pr ods Seemann,
a vale de eto sr ee

9) Em culos precisos

©) Quando a tenso da fonte for bala

4) Quando a resistencia da carga for
Boa

20. Seoresistordaigum317 ester atera.
doa tensio medida ent parte de cima

Ao resistor 0 tera será
a #10 Er
Aegis oproximogio funciona bern Mus Sy

a) Na veriicacio de defeltos en
6) Quando a resistencia de carga for alta

e) Quando a teneto da font for alta

8 Todos acim

21, NaPigua33.17, a tensáo medida na carga
zero. O problema deve eer

2) Um diodo em euro

28 Um diode abeto

) © resistor de carga aborto.

4) Tensiv de alimentagso multo alta

PROBLEMAS BÁSICOS
Saçäo 33 A Rogiño Direta

31 Um diodo est em série com uma ress-
línia de 220 0. Sea tensáo nese seis.
‘ena for de 4 V qual sera a comente no
iodo?

32 Um diodo tom uma tensio de 07 Ye
lama corsente de 50 nA. Qual € a po
tencia no diode?

33. Dos diodos ectio em série. O primeire
tem uma tensio de 075 Y eo segundo,
roma tenst de 08 Y. Se a comente no
primelso diode for de SW mA, qual sexta
Sorrento no segundo died?

‘Segio35 0 Diodo Ideal

34. Na Figura3a84,caleulea corcente na caro
a, atensto.na carga, a pottnciana carga,
Apoltnci mo diode ea potes total

ait Le
a

Figura 3.18

9

35 Se 0 sesistor Sver sea valor dobrado na
Figura 160 qual sca carente na crea?

3.6 Na Figura 18h calewleacomente ma car-
ana leo na carga, apotincia a crea,
potencia no diodo ea poténcia total.

37 Seo valor do sesistorna Figure 218 for
“obrado, quel será valor da comentena
cara

38 Sea poluidade do diodo forimvertida na
Figura 318, qual será a covrente no dio-
do? Eatenstono diodo?

Seçäo36 A Segunda Aproximagäo

39 NaFigura 3.18 calelea corrente na car“
ana enako na cage, a potencia na cagA,
potencia no diodo a potencia total.

3.0. Se o valor do resisor na Figura 3:18 for
‘iad, qual será a comento nu carga?

2.1. Na Figura 3.186, calcule corente na car
saa tenstona conga a potencia na cng,
Aportuciano diodo ea poténe ttl

3.12. Se o rest Hiver seu valor dobrado na
Figura 18% qual acd a coment na carga?

248 Se» polasidade do diodo for invertida na

iguza 3.80, qual será a corente no dio»
ARE a emo no diode?

Sogño3 A Tercel

Aproximagao

3:14 NaFigura3.18ealeleacomrente na car
fava tenet na ag a polénca na carga,
À poténoa no diodo e > potincia total.

315 Seo valor do resisto for dobrado na Fi
ura 2184, qual será o corren na carga?

3.16 NaFigura 218) calele a corente na care

Es, ateneko na carga. a pocincia na carga,
E potäncia wo diodo ea pottnia total.

317 Se o reistor ther sea valor dolido na
Figura 318 qual coca comentena caga?

3:18, Seo diodo five sua polaridade vertida.
a Figura 338), qual sed u coriente no
Godot E a tens no iodo?

349 Supanba que a teneño no diodo da Fi-
ara 3.196 sea de V.O dido etat

From aout
av
amo
sv $
xia Y
3 ny
ye NRE
= =
“ o
Figura

820 Alguna cas fe com que o reste £
Ce coria a Fyre 3.18
Baer anto no dolo? O gue con
tear como dodo?

321. Vox muse 0 Y no diodo da Figura 318, |
Depots woot venia qucatenso da onteé
de 45 V em mago ao terra O que et

radeon eee?

3.22 Na Figura 3.190, voct mule um potencia
de 23 V ma jungio de Rye Ra. (Lembres.
Ae que os potencias sho can algo 0
terra) A sogas yout mode O Y na jencño

¿do diodo com 0 resistor de 5 4, Cite
Eguna peesvels problemas

Cop. 3 A nr os diodos 95

329 Voca mede 0 V au jungio de Kı e Ro na
Figura 319%. O que pode cstur ende,
Sun oct?

Sogño 3.11 Interpretaçäo da Folha de
Dados

324 Que diodo da sie INADXK woot esco-
Aria pare suportar un lenado zevers
de picorepettivo de 700 V?

325 A fol de dados mostra uma faa mum
dos lados do diodo, Qual € © nome do
‘terminal identificado por esta faba? À
seta do símbolo esquenático do diode
OS
posto ch?

3126. ga fer a uma temperatura de °C.
Se voc! colocar um diodo INACOL auna.
‘asa coun gua fervendo, ele ser der
traido où no? fostisque sua reporta.

PROBLEMAS AVANCADDS

827 Aqui estio apenss alguns diodos e suas
especificados de pir cn

IN WmAalV 25nAa0V
INGO LAaLAV 10pAas0V
ANUS 10A2095V 26mAa100Y

Calcule a resistencia dieta e reversa para
‘nda um dessesdioden.

329. Na Figur 3 184, qual deve sero valor de
E para que acorenie nun dio sea de
10 mA aproximadamente?

329 Que valor deve ter Ra ma Figura 3.96
para que à corente nur diodo sa de
DAS ma?

3.20 Um diode de silicio tem uma comente
dire de 50 mA a 1% Um a terres
aproximacio para calcular sun reco
‘inca de capo.

331 Dado um diodo de silo com wine cor
vente de WA à 25°C e 100 pA a 100°C,
seule a omrent de ga de super.

322. Na Figura 319%, a alimentagio fi des
id € terminal superior de R fo ate
rado. Agora, vooe en um ofimimet
‘para medir resta dieta reversa
o diodo, As leituras ao idénticas. Que
valor fol indicado pelo ohmimeto?

3:33. Alguns sistemas, como os olarmes contra
ladirio evs computadores, uta uma ba-
teria de emergóncia para o caso de ma.
‘eventual queda da tensto da rede. Des.
evs como o cael de Aa 220

Figura 320

PROBLEMAS UTILIZANDO 0
DISPOSITIVO DE ANALISE
VARIACIONAL

Use a Figura 221 para os problemas restante.
Se vos? anda nio usos esse dispositivo, leía o
Esenplo 39 antes de telar zosolver ess pro:
lemas, Suponhe que os aumentos soja de
10% aproximadamente para as vaidveis inde

pendentes e use a Segunda sproximagio do
Bodo.

96: Birnie Ar Falggo— Volume Cap 3

un mut # al
PA Cris vo ing do. valves dependntes que dase A pi
a
Sones aio
E — |
tom sk atve dependen do 29 en no limo de | CIRCUITOS COM DIODOS
sree
998 Set dependents tinge dee Frog À

ininado Ri. Confira suas repose
‘Depols ça un resume de suas cPeerva- 3.38 Faga uma previsto da resposta de cada
goes con una ou us sentences. ‘arldvel dependente no retángulo den
io Ve. Liste as vaciávls que dim
336 Faga uma previsio da resposta de cada Rue Jusque por que las diminue.
‘arivel dependente no zekingulo deno-

Um diodo retificador é idealmente uma chave fechada quando diretamente polarizado
e uma chave abería quando reversamente polarizado. Por isso, ele € muito usado na.
conversio de corrente alternada em corrente contínua, Este capítulo discute os trés
tipos básicos de circuitos retificadores.

Apts oestudo deste capítulo, voc8 deverá ser capaz de

> Entender a fungao do transformador de entrada das fontes de alimenta-
go.

6
|
af

J> Desenhar um dingrama de um retifendor de mein onda e explicarse
fancionam:

D> Desenhar um diagrama de um retficador de onda completa com tomada
central (centertrap) e explicar seu funcionamento.

D> Desenhar um diagrama de um retificador de onda completa em ponte e
explicar seu funcionamento.

D Demonstrar seu conhecimento sobre o capacitor de filtro e a corrente de
surto relacionada.

D> Listar très especificagies importantes encontradas normalmente nas fo-
has de dados dos diodos retiticadores.

Faure 321 Dispastivo de alse varicional™ (Patenteado: cortesía de Maine Inc)

28 Hletrion A io Volume! Cap. .
ai i = Cp. 4 Cirewits com diodos 99

41 O TRANSFORMADOR DE ENTRADA - Cam esse ipo de transformados, o coeficiente de acoplamento ke próximo de
Luc o que significa que existe um bom acoplamento. Em outras palavras, todo o fluxo

magnético produzido pelo enrolamento primário penetra através do enrolamento

‘As companhias de enargiaelétricano Brasil fomecezn uma tensäo senoidal monofäsica Secundério. A tensio induzida no ensolamento secundário € dada por

D enn oe Jepetcend darian, de 200 Y rms com una frequéncin de @ Hz.

Ge lade «tense nas tomadas de alimentagho varia de 1997 Vas 41043 Y mm, |

SR eo de 127 V rma de 242 Y rma a 198 V rms, para o caso de 220 V rms

Pao na da hora, da localade e de outs ftores). relacio ente 0 valor mse

+ valor máximo da sendide é dada por

(42)

Vans = 0707 Vp an

‘Essa equacto diz que a tensño sms é igual a70,7% do valor máximo.

A Equaçäo Básica

‘A tensáo de linha € muito alía para a maiorla dos dispositivos neados nos equipa:
AEE Benne, E por isso que ui Wansformador é encontrado geralmente en
unas todos os equipamentos cletrónicos. Eee, transformador ababsa a tensio x a
TR ais compativels com os dispositivos em iso, como os dios 65 Gansistores.

Figura42 0 transformador com carga.

A Figura 4.1 mostra um exemplo de um transformador. Abobina da esquerds O Transformador Elevador . ud

+ chamada erlamento primário € a da direta, ervolamento secandéri, O némero de
ES re envolamento prima € N, e ondmero de spas no envolamento cecundá.
EBEN, As duas line vert os enrolamenios primário secundérioindicarn

Quando o enrolamento secundáxio tiver mais cspiras que o ensolamento primério, 2

topics co ead ram née de fee, tens ecundário é maior que no primatio. Em outras palavras, quando
so n NS mao que sn o nado chara Teansformulordovidoh $e N, =
106 edpiras e Na = 300 espiras, o mesmo fluxo penetra através de um número de

très vezes maior no envolamento secundário. É por isso que a tenso no
tags vezes maior que a fensio no primário. DE

sade, sioner
O Transformador Abaixador

Quando o envolamento secundário five menos espias que o a

ndo 0 enr ve mens er que o ects à
tenafo Induida no acceda € zonal que no priméco, Ness cago, à seo dae
Ain NN, mente que ane ram € So rursomado dao. \,
SEN; = 100 espias ENG» 50 apr, o miss Ice penetra alavés de um mero de
Spins que male no enrobmentesecundaso. porto que tendon scale
Son meta da to no primase

Figura 43 Otransformador sem carga.

smjorrade

dto When

Nat hed an ag
Y

100 Eletromica- Ar Edipio - Volume 1_ Cap.

0 Efeito sobre a Corrente 7
A Figura 42 mostra uma resistor de carga conectado ao ensolamento secandário. Por
causa da tensio induzida no entolamento secundário, œdste uma corrente na carga, Se
9 uansformador for ideal = 1 e ndo lá perda de poténcia no eruolamento nem no
núcleo), a poténcia de saída 6 Hénin de entrada:

feast

RS

Podemos rearranjar a equagio anterior como segue:
ho Y
UÑA
Mas pela Equagáo (42) implica que Va/V = N¿/1N' Portanto,
ko Ma
BoM

Na us
hah

‘Uma forma altemativa de escrever a eguasio anterior €
Ga

M
Rega

Observe o seguinte: para um transformador elevadar, a tensáo € maior que no
primério, mas a corrente € menor. Por outro Jado, para uin transiormador abaixador, a
tenso no secundário é menor, mas a corrente é maior,

Croire com diodos

10

102 letrönin 4 Ego — Volume! Cap.

ne Cart Chrestoscomiindos 103

42 ORETIFICADOR DE MEIA ONDA

O circuito mais simples capaz de converter uma corrente altemada em corrente conti-
Ria 60 retificador de neiaonda, mostrado na Figura 4-3. A tenséo de linha numa tomada.
de alimentacio € aplicada no enrolamento primário do transformador. Em alguns
‘casos, a tomada possui uan terceiro pino de formato achatado e de maior comprimento
para aterrar o equipamento. Por causa da relagño de espiras, a tensáo de pico no
envolamento secundario €

Mm,
a

Existe uma convengio de pontos usada para os transformadores, Os pontos
nos terminas de transformador indicam que eles tém as mesmas polaridades mum
instante qualquer, Quando o terminal superior do enrolamento primário for positivo,
© terminal superior do ensolamento secundärio também será positivo, Quando o
terminal superior do enrolamento primário for negativo, o terminal superior do enro-
Inmento secundário também será negativo,

Vo semicielo positivo da tensño no primáxio, o enrolamento secundério tem.
um semicielo da senöide nos seus terminals. Isso significa que o diodo está diretamente
polarizado. Pordun, no semielclo negativo da tensáo no primário, o enzolamento secun-
&ärio tem um semiciclo negativo da senéide. Logo, o diodo fica reversamente polariza-

do, Se vost usar a aproximagio do diodo ideal para uma análise inicia, perceberá que
‘0 semiciclo positivo aparecerá no resistor de carga, mas náo no semiciclo negativo.

ta | m

Figure 43 Oueificador de meia onda.

Por exemplo, a Figura 44 mostra um transformador com uma relagio de
espiras de SL. A tensao de pico no primário €

ov
Vp = BA mv

Figura 44 A relugiu de espiras de Su.
A tensáo de pico no secundário &

pv
Va = av

Cam a aproximasio do dido como ide, tensto ms carga tem um vals
pico iguala 34 V. 2 mare

A Figure 46 mostra a tenté na carga Ente tipo de forma de onda €humado
sei mc pore oa ngs fed cu ei Cc at
a ur tem aperu oe semiccos poslvos a comente na carga unie o que
Sinica que ea crea apenas nur sentido Portano, a comente na carga con €
prilsante Ha comega no Zero do semicdo, depois aumenta até valor máximo no pico

positive, em seguida diminui até zero e fica com esse valor durante o semiciclo
‘negative total.

Período

A fregiéncia do sinal de meia onda € igual à fregúéncia da linha, que € de 60 Hz.
Lembre-se de que o período T & igual ao inverso da freqiéncia, Portanto, o sinal de
‚mein onda tem um periodo de

1
Tor jr Omer;

16,7 ms

104 Elerönion = di Edita Volume Cap.

Figura ss Osinal de meia onda.

Esse € intervalo de tempo entre 9 inicio de um semiciclo positivo e o inicio
do próximo semiciclo positivo. Iso $ 0 que voc? observaria se medisse o sinal de meia
‘onda com um osciloscópio.

Valor cc ou Valor Médio

Se voct ligasse um voltimetro ce no resistor de carga da Figura 44 ele indicaría uma
tensáo ce de Vp/, que pode ser escrito como

Vae = 0318 V, us

ande V, € valor de pico do sinal de meia onda no resistor de carga. Por exemplo, sea
tensa0 de pico fosse de 34 V, 0 voltimetro oc indie

Vag = 031804 V) = 108 V

Essa tensño ce algumas vezes é chamada valor médio do sinal de mea onda,
porque o voltfmetro 12 a tensáo média de um ciclo completo.

Aproximaçües

Como a tensáo no secundério € muito maior que a tensáo de joelho, usando a
segunda aproximado, terenos apenas una ligeira melhora na análise. Se usarmos a segun-
da aproximacio, o sinal de meia onda terä ura valor de pico de 33,3 V. Além
disso, visto que a resistencia de corpo de um LN4001 € de apenas 0,23 ©, comparada
«com uma resistencia de carga de 1 KQ náo teremos um aumento significativo na
Precisäo quando usarmos a terceira aproximacio. Concluindo, tanto a aproximacio
deal como a segunda aproximagio sáo adoquadas na análise desse circuito.

Figura 45 reificador de onda completa com tomada central

43 O RETIFICADOR DE ONDA COMPLETA
COM TOMADA CENTRAL (CENTERTRAP)

Aliigura 46 mostra un rade de onda completa. Observe a fornada central (enter:
rap) no enrolamento secundärio. Por causa dessa tomada conca, 0 circuit equivalente

tificadores de meia onda. O retificador superior retiica o semiciclo positivo da
tensao do secundário, enguanto o retificador inferior retfica o semiciclo nega-

106 Elena" Edito ~ Volume Gap. Cap.d Circuitos nm diodes 107

tivo da (ensfo do secundário. Hm outras palavras, D, conduz durante o semiciely
positivo e D, conduz durante o semiciolo negativo, Por isso, a corrente retficada na
Carga circula durante os dois semicielos, Além disso, a corrente que circula na carga €
‘unidirecional.

Por exemple, a Figura 4.7 mostra um transformador com uma relacio de
espiras de 5:L A tensio de pico no primário € ainda igual a 3

Figure 482 Osinal de onda completa

10V
Vp = BAY = 170V
‘ot 0707 0 Valor cc ou Médio
Atensño de pico no secundário € Se um voltimetro cc fasse conectado à resistencia de carga da IMgura 47, ole indicaría
ar uma tensáo cc de 2V,/x, que é equivalente a
Vpn = BY a e a

Vac = 0,636 Vy, (a6)

Como a tornada central cstá aterrada, ca
rio tem uma tensäo senoidal com umn valor de pico de apenas 17 V. Portanto, a tenso.
nu carga (om um valor de pico ideal de apenas 17 Y em vez de 34 V.

onde Y, € Yalor de pico do sinal de meia onda na resistencia de carga. Por exemplo,
sea tonsio de pico fesse 17 V, 0 veltimetro cc indicaria

Vag = 0,696(17 V) = 108 V

re Noon
1200 di di
æ TL T7 ii oi Fa an A RU RE VS
Le Si le tensto média de um ido completo.
SI qa
Li C 4 AFreqiiéncia de Saída

A freqüéncia do sinal de onda cumpleta é o dobro da frequéncia de entrada. Por qué?
Lembre-se da definiçäo de um ciclo completo. Uma forma de onda completa seu'ciclo
quaido cla comega a repetilo. Na Figura 44, a forma de onda retificada comes a
repetigäo após um semiciclo da tensáo do primärio. Como a tensáo da linha tem um
período de

Figurmá7 — Exemplo do retificador de onda completa com tomada central.

A Figara 48 mostra a tensáo na carga. Esse tipo de forma de anda é chamado
inal de onda complete, Ble é equivalente ao inverso dos semiciclos negativos da onda
Senoidal para obtermos semiciclos positivos, Por causa da Jei de Ohm, a corrente na

carga é wm sinal de onda completa com um valor de pico de et
Ty =F = Gop = METS = 167 ms

17mA

|. atensäo retificada na carga tem um período de

q, = 167 ms
dy = ISZRE 270 ma

108 Fletrónica— 4% Eieto Volume! Cap,

A freqiióncia da tensño na carga ¿igual a 5

1.1
hp gsm" OR

¡éncia na saída € duas vezes a freqhéncia da entrada,

Font ~ Yin

Novamente, observe o seguinte detalhe sobre a aproximagio do diodo. Pelo
ato da tenso no sccundário ser muito maior que a tensáo de joelho, a segunda
aproximayio resulta numa tera de saída en onda completa com um valor de pico de
163 V em vez de 17 V. Uma vez mais, a resistencia de corpo de ua IN4OOL quase no

Figura 49

gurle efeito. Fim conseqhiéncia, tanto a aproximacáo do diodo ideal como a segunda
aproximagio sio adequadas à anslise da maioria dos circuitos de onda completa. À
única vez que vocé poderia considerar o uso da terueira aproximagio seria quando a

* resistencia de carga fosse pequena.

44 0 RETIFICADOR DE ONDA COMPLETA EM PONTE

‘A Figura 4.9 mostra um retifioador de ond completa em punte Se usaamos quatro diodos.
em vez de dois, poderemos climinas a necessidade de tama tomada central aterrada. A
vantagem de ndo usarmos uma tomada central € que a tensáo retiicad na carga € 0
dobro daquela que teria o ¡stificador de onda completa ¿or tomada central.

Durante o semicicio positivo da tenso de linha, os diodos De Da conduzein,
que produz um semicido positivo no resistor de carga. Durante o semicicio negativo
da tenso de linia, os diodos D e D, conduzem, produzindo outro semiciclo positivo
o resistor de carga. O resultado € um sinal de onda completa no resistor de carga.

Ns

O retificador de onda completa em ponte

Por exemplo, a Figura 4.10 mostra um transformador com uma relagäo de

1" espiras de 51. A lensáo de pico no primário ¢ igual a

A tensáo de pico no secundário €

JoY
Ya AY

Cu Circuits com diodes 109 -

HO Hlerinioa—$" Edito Volume ı Cap

Como a tensio total do secundário está aplicada ace diodos em conduçäo qué
esto em série com o resistor de carga, a tenso na carga tem um valor ideal de pico de
BAY, que &o debro do retificador em onda completa discutido antes.

A Figura 411 mostra a tensáo ideal na carga. Como vocé pode ver a forma &
idéntica A do retificador de onda completa com tomada central. Portanto, a freqúiéncia
do sinal retificado ¿igual a 120 Hz, duas vezes a fregüéncia da linha, Por causa da lei de
‘Ohm, a corrente na carga € un sinal de onda completa com uin valor de pico iguala

av
HY. ma

Figura 410 Exemplo de um retificador em ponte =

siste um fator novo que deve ser considerado quando estiverinos usando a
segunda apróximacio com von retificador em ponte: existem dois diodos em série emm
‘condugio com o resistor de carga durante cada semiciclo. Logo, devemos subtrair a “+
queda de dois diodos, em vez de um apenas. leso significa que a tensiio de pico coma |
segunda aproximacio € Y

Vy = BV 207 V) = 326 V a

Figura 441

O sinal de onda completa

Cap. & _Cirewinws com diodos um

A queda de tenso adicional por causa do segundo diodo é uma das poucas
desiantagens de um retificador em ponte. As vantagens do retificador em ponte so
safda em onda completa, tensio ideal de pico igual à tensáo de pico do secundário e a
nfo necessidade do enrolamento secundário com tomada central. Esas vantagens
fizeram do retificador em ponte o projeto mais popular de retificador. Muitos equipa-
mentos usam o retificador em ponte para converter a teusi oz da linha em uma tensäo,
x adequada ao uso dos dispositivos semicondutores.

a ee
Y Pa
ay. ES
a
2

45 OFILTRO COM CAPACITOR

‘A tensio de saída de um reificador aplicada numa carga € pulsante em vez de ser
estável, Por exemplo, observe a Figura 41. Durante um cio completo na salda, à
tenso na carga aumenta a partrde zero até un valor de pico € depots dminui de volta
zero. Essenáo €0 tipo de tenso cede que a maior dos circuits eletrönicos precia.
E necesséria uma tensäo estável on constante similar 3 produsida por uma baten

{Para obter esse tipo de tensäo retificada na carga, precisamos de filtro.

12 Eleromi = 48 Esto Volume 1 Cup. 1

use Cap. & Circle com lodos 13

E " ”
4 a Aas or"

way dl F

60 Hz @ + Y =o A

Figurad13 (+) Filtrando o sinal de meia onde; (2) filtrando o sinal de onda comple

; Filtrando o Sinal de Onda Completa
Figata 43120 filtro com capacitor.

Um outro modo de reduzca ondulagto € pelo uso de um retticudor de onda completa
ox tomada central ou em ponte; portanto, a fregiéncia de ondulacao € de 120 Li ein
ver de 60 Liz. Nesse caso, o capacitor € carregado duas vezes e descarteg-se apenas

metade do tempo (veja a Figura 4.139). Como resultado, a ondulacio é me nso
‘ena safca € mais próxima da tenso de pico. an

Filtrando o Sinal de Meia Onda

(0 tipo mais comum € o filtro com capaeilor mostrado na Figura 4.12, Pasa simplificar
‘explicagio inicial sobre os fltros, estamos representando um diodo ideal como tm
Shave. Como voce pode ves um capacitor foi ligado em paralelo uo resistur de carga.”
Antes de ligarmos a alimentagto, 0 capacitor está descarregado, logo, a tensäo de carga
E zero. Durante o primeiro quarto de ciclo da tensáo no secundário, o diodo est |.
¿iteamente polarizado. idealmente ie funciona como una chave fecha Como à
iodo conecta o enrolamento secundärio diretamente ao capacitor ele carrega até 6 À |} semicico. Nos retiicadores com filtro que estamos discutindo agora, cada die
‘nord esto dep [ceca ens co lo a tes din aun diy

y DE ¿ligada pela primeira vez, o capacitor está desenzegade deal

Logo aps o pco poste, o dodo pére de conduse o que agria undp regido. Meaknente leva apenas
chave a BC Fol à aos Lo ss ende Vp Como Steak mo, Y qua de ide para omega at arde pco do secando, Ape a ange
Stan ete mm ge dojo nen | a ing ar bees erden. cdo
ae Danger Aaron por ei mala te age las a dd lim anaes de a seh ease
Gotha iddla principal sobre o filtro com capacitor: por um projeto deiberadb,a constane “> fe tate cada ico. Le
Spa de dica Que Coates de az Od me malo que © pasodo T
sinat de entrada, Por lso, 9 capacitor perderá apenas uma parte de sua carga durante |
siege qi nds m on Gina e ondo Egat |

0 Breve Tempo de Condugáo do Diodo

Nos retificadores sem filtro discutidos anteriormente, caca diodo conduzia a cada

Quando a tensáo da fonte: atingir novamente seu valor de pico, o diodo *|
conduzirá brevemente & recarmegardro capacitor-até o valor da tensäo de pico. Em: |
utras palavras, após o capacitor ter sido inicialmente carregado durante o primeira |
‘quarto de ciclo, sua tensáo será aproximadamente iguala tensäo de pico do secundário.

A tensio na carga é agora uma tensño ac mais estável ou quase constante. À |:
única diferenca para uma tensäo co pura é a pequena ondulacäo (ripple) cansada pela
carga e descarga do capacitor, Quanto menor a ondulagao, wellioe Ui de
Teduzir essa ondilagho € pelo aumento da constante de tempo de descarga que € igual
aRıc.

Aqui está una fórmula para a tao de ondulagdo express em termos de valores do
drcuito medidos facilmente: ás emos de vale

Ve = = as

124 Elerinien 4° gio Volume 1 Cap 4

onde Va = tensño de undulagäo pico a pico
T= comente ce ma carga
Fr fregiéncia de ondulagio
C= capacitóncia 4

A prova da Equagáo (48) muito extensa para ser mostrada neste ivre. Mag |
a daducho dapoe que a temso de Ondulagto de pio a pico é menor que 20% da tensdo. |
O dance pont, vous ndo pode usar a Equacdo (48) sem que sej encon.
da corte valor de emo, Mas como j for discutido anteriormerte, o principal |
Sehe dod com capacitor ¢ produziruma tensio e estavel ou constante. Por ses +
PS autos projestaeescollem deliberadamente valores de clcuito que mante- |
Tham a tendo de ondulagio na tenso da carga abaixo de 10%.

ATensáo ce

A eletrénica nfo 6 uma ciéncia exata como a matemática pura. Para a maioria dos
trabalhos em eletzGnica, respostas aproximadas #30 adequadas € até mesmo desejávels. |

Com isso em mente, aqui está como as aproximagöes do diodo afetam a +]
tensio na carga. Para um diodo ideal e sem ondulacio, a tenso ce na carga na saída de.
‘um retiicadar em ponte com fico éigual A tensco de pico do secundaria: a

5 Vac = Vp

E disso que voct deve se lembrar quando estiver dando manutengáo ou |
fazendo una anälhe prelininar de um roi or em ponte com flo. :

Coma segunda ay 1540 de um diodo, devemus admitir os 0,7 V em cada
diode, Como existem dois diodos conduzindo em série cum 9 resistor de carga, &
{ensdo ez na carga sem a ondulacto na saída de un retficador eu ponte € à

Vae = Vpn = 14 V

Na teiceiva aproximagio, duas resistencias de corpo estáo na melha de carga.
do capacitor, Isso complica a anise porque o diodo conduz brevemente apenss
próximo de pico. Felinmente, as resistencias de carga dos diodos retficadores s60
Epicamente abaixo de 1 €, Por isco, elas apresentam pouco ou nenhum efeito sobre à
testo de carga. A náo ser que voct esteja projetando um retifcador em ponte com
filtro, näo precisará considerar o efcito da resistencia de corpo.

Existe uma melhoria que podemos usar. Podemos incluir o efeito da tensäo de
'ondulagño como segue:

Cap. 4 Circuits com diodes 115

Vetcom ondulaçäo) = Vaz(sem ondulagäc) = u

A idéia aqui é subtrair metade da tensäo de
refinar um pouco a resposta. Como O a
‚far um Pouce resposta. Comoe valor de ico pico menor que 10%, ame

Uma Regra Básica

Os resistures usados nos circuitos cletrónicos tipic ÿ.
pe el
Stee irs rari
ee ee ee
ignore un valor 2 ele produzir um exo menor que 5%. Iso significa que podemos
en
u repens
ee E
er
Sees eae
Sen en

126 Elerémin = 4% Fipio Volume 1 Gap. 4

Cp. 4 Circus com diodes 117

46 0 CÂLCULO DE OUTROS VALORES

Alé da tensáo na carga e da tensäo de ondulaçäo de pico a pico, existem outros
valores que vocé pode ter de calcular num retifitador em ponte com filtro capacitive
como o da Figura 4.14. Vamos começar com a corrente no diode. Durante o semicido
positivo, D, € D, conduzem. Durante o semiciclo negativo, esses dais diodos cortam.
Porlanto, a corrente ce ou média através desses diodos é igual à metade da corrente 0%
“ha carga:

lp - 051, us)

De modo idéntico, Dy e D, conduzem durante 05 semiciclos negativos. Por-

anto, cada um deles tem um diodo com uma corrente dada pela Equacio (4.9). Essa |
corrente no diodo deve ser muito menor que 2 cortente ce máxima nominal espect

ficada nas jolhas de dados do diodo, Por exemple, o IN400] tem uma corrente nominal

de 1 A. Portanto, a comente na carga pode ser menor que 2 A para evitar que 0 diodo

ja danificado.

oy . Da Ng

Py A

PL SIR PL La
~ | D Da ae e

Figura414 O retticutor em ponte com filtro capacitive

Um outro valor que devemus encontrar é a tensño de pico inversa (PIV) yo
diodo que ndo estiver em conducao. Na Figura 4.14, 0 diodo D; está em corte e o diodo
D3 está em conduçäo durante o semicico positivo, Visualize o diado D), como uma
chave fechada, Se vocé estiver fazendo isso corretamente, verá que a tensio total do.
secundário está aplicada no diodo D, Na lensáo de pico positivo do secundArio,
portanto, o diodo D, deve suportar a tenso reversa de Vzz. Essa é a tensño de pico
2 inversa no diodo.

PIV = Va an

228 Flerémie = 4° Ego Volume | Cap.

Gap. Cru com des |

De modo idéntico, cada diodo deve suportar a mena tensäo de pico inversa"

dada pela Eto (10, er exp, o TNO! fom wna MV nominal Cha |

também de tensáo de mptura) de 50 V. Isso significa que cle poderá funcionar num
retificador em ponte que forneca tensäo para a carga de até 50 Y.

obté-la:

La é parecida cout a Equaçäo (4.3) já discutida anteriorinente, Uma equacáo
alternativa que nos leva ao mesmo resultado €:

a Fs comente eve ss menor que o valor nominal do fustvel,cao contr,
co fastvel queima,

47 ACORRENTE DE SURTO

"Na Figura 414 antes da alimentacio ser ligada, o capacitor de filtro está descurregado.
Noinstante em que a alimentacio forligada o capacitor descarzogado funcionará como
de fosse um curto-ceculto. Portanto, a corrente inicial de carga & mutto ata, No pior
0, 0 circuito pode ser energizado no momento em que a tensäo da rede está no seu
valor iáximo. 190 significa que Vaqu no enrolamento secundário € aplicado no
capacitor de filtro descargado. O úndco álemento que limita a corrente € resistencia
o enrolamento e a resistencia de corpo dos diodos. Por essa azño, a corrente inicial € «
muito alta. A medida que o capacitor carrega, a corrente diminbi aos seus nfveis mais
ios

À alta comente instantánea quando a alimentaçäo € Hgada pela primeira vez €
chamada corrente de surio. Um projetista deve certificar se de que o diodo usado pode
Suportar essa corrente de surto, de duragäo muito rápida. O que devemas considerar
quanto à corsente de surto é 0 valor do capacitor de filtro. Se o capacitor de filtro for
“menor que 1.000 uF, a corrente de surto € geralmente muito rápida para danificar o
iodo. Mas quando o capacitor de filtro € muito maior que 1.000 uE, ele necessita de
alguns ciclos para carregar o capacitor. Nesse caso, o diodo pode ser danificado. Se
voce quer suber mais sobre esse problema no projeto, veja a seçäo “Tópicos Opcionais”.

: 48. VERIFICAGAG DE DEFEITOS (MANUTENCÄO)

‘Vamos concentrar nossa discussño sobre os capacitores de filtro na verificagäo de

|| defeitos. Quase todos os reparos de equipamentos eletrónicos envolve uma fonte de
|} alimentagäo, tipicamente um retificador com capacitor de filtro seguido por wan regar

dor de tensdo (que será discutido mais tarde). Exsa fonte de alimentaçäo fornece uma
tensño ar necessária para o funcionament dos transistores e outros componentes, Se o
‘equipamento náo funciona corretamente, a primeira coisa a fazer € testar a tensäo cena.
sida da fonte de alimentacio.

129 Elérémice 1 Edo - Volume Cap. 4

Voce pode verificar o retificador e o capacitor de Éltro como segue: use un

voltimetro ca para medir a tensio no secundärio. Essa leitura € a tensáo rms no
enzolamento secundério, Essa tenso rms multiplicada por 1,414 € o valor de pico. Use
‘uma calculadora ou, melhor ainda, estime mentalmente o valor de pico, Por exemplo,

“aqui está uma forma que o técnico em manutengáo pode usar para estimar o valor da *

tenso de pico na Figura 4.14, depois de ter medido a tensáo eficaz de 127 V no
secundário.

‘Tudo o que precisamos é de san valor aproximado da tensdo de pico. 12,7 V pode ser
arredorilado para 13 V. O valor de pico € cerca de 40% maior que esse valor. Quen
Frultilicamos 13 V por 04, obtemoe 5,2 V, que podemos arredondar para $ V.
Somando esse valor com os 13 Y, obtemos 18 V. Esse € 0 valor aproximado da tensio
de pico no enrolarsento secundärio.

Uma vez obtido o valor da tensio de pico do secundário, vocé pode medira
Lensäo ce na carga. Pasa tensäo deve ter um valor próximo do estimado para a tenso
de pico du secundario. Se a tenso de pico for muito diferente on se vocé suspeitar do
Valor medido, entáo ligue um vsciloscópio para verificar a ondulacäo na tenso ce de
aide. Uma tensto de ondlacáo de pico a pico em torno de 10% da tensáo na carga €
aceitävel. A ondulagio pode ter mais ou menos esse valor, dependendo do projet.
Alé ais, fequenciad andulag dev os de 120 Hz para un ricas de onda
‘completa ou em ponte.

Veja aqui alguns defeltos comuns que aparecen e os seus sintomas. Se um
diodo estiver com defeito, a tensäo média na carga será um pouco menor que o valor
(que deveria ter e a fregiéncia de ondulacáo seré igual a 60 Hz em vez de 120 Hz. Seo
Capacitor de filtro estiver aberto, a ensto ná carga será baixa, igual ao valor médio, em
ver do valor da tensäo de pico, porque a saída será um sinal de onda completa
nao-filtrado. Por outro lado, se o capacitor de filtre for curto-circuitado, um ou mais
diodos e a transformadar podem ser danificados. Algumas vezes o capacitor de filtro
presenta uma fuga com o tempo e isso reduz a tensáo média na carga. Ocasionalmen-
te, algumas espiras podem entrar em curto e o transformador pode reduzir a tensio
amd a car. Alé desen defetos possel ainda que acorram ponte de oi
ia etc.

© sucesso na verificacio de defeitos comeca com o pleno conhecimento do
funcionamento do circuito. Quando voo? sabe os valores corretos da tensáo num
trevito, pode medir essas tensöes com um voltimetzo ou esciloscópio. As tensdes coin
valores muito abaixo ou muito acima do normal #40 os indícios que vecé deve usar
para encontrar um defeito,

Fiqura 415 _ Exemplo de um retificados em ponte.

Cop 4 Circus com diodos

132 Eletrönen 4 Figo Volume Y Cap.4

_ _ Cap. 4 Circuitos com dindos 123

Observe também o valor nominal da coxrente de surte Ce
. net comi
ca ofl de dados um INA ode sua ae a Rinde a ave de
mata ada pa prime yee Ds porn ccoo san ds
eLo oo oo Spc Emo pera pon tern
o diodo pode funcionar cum esse valor de corrente de surto. =

49 INTERPRETAGAC DA FOLHA DE DADOS

Consulte a fl de dados do INAGOL no Apéndice, Para comesar a tene de pio |
Cont tvs esignada por Vay na Gola de dados, € mesma tado de pic
ae names, ASÍ de dados iz que o INGOOL pode suporar
time tenso de 0 Y no endo verso

“A comente dira retificada média ko € a curtente média ou ce que circula pelo
diodo. Como voc’ sabe, la € igual à melade da corrente na carga, tanto para 0
Ffesiicador de onda completa com tomada central quanto para o retiñeador de onda
Tompleta em ponte, Para um retifcador de meta onda, a comente no diodo é fgual à
Corrente media na carga. Afolha de dados diz que o TN4001 pode ter uma corrente de SR
PA. o que significa que a corrente na carga pode ser de até 2 À mum retificador em

ponte.

TOPICOS OPCIONAIS

10 FUSIVEIS

im um transforsnador ideal, as correntes eso dadas por

ALN
BUN

124 Eetrinden 49 Eligio — Volume 2 Cap. 4

- Cap 4 Cireuloscomliodos _ 125

wa) | 412 REGRAS PARA 0 PROJETO

Voce pode usar essa equacáo para dimensionar o fusivel. Por exempl
‘corrente na carga for de 1,5 Arms a relacio de espiras for 91, entäo

A
Pa a sit denn Sm ll sl, Fee
a Ed nl ina
en :
a co A
cpm nner cen er ama peg ne 2m dl sde
ii
cle depts cio era pvc ena
eee ae or 2» io se pep eV pl un

1
3

ñ
ISA

1, = À 0107 Ams

Isso quer dizer que o fusfvel deve ter um valor maior que 0,167 A, mais 10%
no caso da tensdo de hnbe aumentar, mais 10% apreximadamente para as perdas nu.
ransformador (que produzem uma corzente extra no primário). O fusivel de 0,25 A,
que € 0 valor padräo mais próximo (retardado no caso dos surtos de linha}, deve ser
Fleistörio. A funcio do fustvel € prevenir danos no ceso de um curto circuito aciden
tal da resistóncia de carga.

413 ACORRENTE DE SURTO

Ataque cave de slimentato sea gad, o capacitor de fo et desc
: A captor de flo e Aare
No instante que 0 sica or gad» Sacos Renard uo a ES,

portanto, a comente de carga ini le ser muito a à
portant, coment de carga inicial pod to alta, Essa alla corrente instantánea

se ao Pit cas, © delta pode ser energizado no exato moment

tenso de Ina eld no seu valo de pico tse quer der qe Va st aplicado yo

cspactor descr. O unio ost que coment econ feta do
secundisio'e a esstenela de sorpo dos diodos. Podemos reprises

esas dias comentes por Ri, a relé de Thev
‘tia Dani, Ot Mover at do capactor par o

4.11 TRANSFORMADORES REAIS

Os transformadores encontrados no comércio para o caso do enrolamento náo 549 |
deals por causa da resistencia da bobina que produz perdas de potencia. Alé disco, |
O mácioo Jaminado tert perdas adicionais por corrente de Foucault (parasite). Fm razäo „|:
(dessus perdas de poténcia indesejáveis, um transformador real € um dispositivo dife
de ser tolalinente especificado. As folhas de dados dos transformadores zaramente: :
Fornecem a zelagäo de espiras, a resistencia das bobinas e outros valores mominals ‘

Ge do que ghtemon Eten no cecundário com uma corente nominal
lo 0 125% Eu tranaformador industrial cua folha de dados fornece apenas | Tae = Vie) (aaa)

as seguintes especificagées: para uma tensio no primärio de 115 V ay, a lensäo no,
Secundario € de 12,6 V ca quando a corrente no secundärio for de 1,5 À. Se a corrente no |
Secundésio for menor que 15 À, a tensáo no secundário aumentará ligeiramente por |
causa da queda IR na resistencia do enxolamento, a

‘Quando for nesessärio conhecer a comente no primärio, vocé pode estiny
sua relacio de espiras de um transformador ideal pelo uso da Equagäo (42) e pode
<alcular a corrente do primário com a Fquagio (43). E

For exempl, a

pl, suponha que a tenso no secundário soja dé 126 Y rma e a

resisten de Thevenin que lita à coment no cpactor sea de 15 0. Como fl
terminado antes, Vaio) = 178 V o que Implica ina coment de suo de

vaio = VAY
Into ZEN pa

sen comnte comes a anmentar logo que o capacitor
Capacitor for muito alt, a conte de susto pode permanecer com ses valor alo par
‘un determinado tempo e o diodo pode ser danificado. ió

126 Bletonion = 4 Edo Volume? Cap.

Cap. 4 Cientos com dedos

Capacitor de Alto Valor Significa Corrente de Surto Prolongada

Attensio no secundärio tem win pertodo de

1
OS

Para uma resísténcia de Thevenin de 1 ©, um capacitor de 1.000 uP produ:
‘uma constante de tempo de 1 ins. 1sso significa que o capacitor pode ser caregado
entr de alguns milescegundos, uma fraçha de um cido. Esse tempo geralmente no
suficiente para danificar o diodo.

Quando 0 capacitor é maior que 1.000 uF a constante de tempo torna-se muito
Jonga e © capacitor pode levar muitos ciclos para ser totalmente cargado, Se a *
Liane de surto for muito alta, o capacitor pode sofrer danos pelo aquccimento e pela
formacao de gases na eletrólise.

AFolha de Dados

‘As folhas de dados listam os valores de corrente de surto, nominas, como Tan \
Tasse Por exemplo, a corrente de surio nominal do IN4001 é de 50 A para um
ASS A para dois cidos, 18 A para quatro ciclos etc. A maloria dos projetos neste ivzo
Serve para cartegar o capacitor no intervalo de um cielo, De ato, se capacitor de to
For inenor qe 1.000 y, ele irá cavregar-3e mum intervalo menor que ws ciclo.

Sugestôes para Projetos

Saponha que voo® esteja projetando um circuito retificadox com um capacitor de filtro,
O que vock faria a respeito da corrente de surto? Como foi mencionado antes, voct
‘Ceonthe um valor de capacitancia capaz de produzir uma tenso de ondulagío de ceros
Ge 10% da tenso média na carga. Se esse valor de capacitáncia for menor que 1.000 uk,
Gece geralmente pode desprezar a cortente de susto, uma vez que ela no € suficiente
para danificar os diodos reificadores de um circuito típico.

Por outre lado, sea expacitáncia for majo que 1.000 LE, vocé pode ter de usar
a resisténcia do ensolamento secundärio e a resisténcia de corpo para calcular a cor
Sie de surto pela Equacéo (413). Voct pode mediz a resisténcia do enrolamento
Sandra com um one E pode uér a ¿quagño abaixo para calcular a resis-
tencia de corpo:

ar.

PERLE. (1

[3

ne Os lores de Ve de eso Isto mas falls de dnd, pos. celo de
corrente de suro, voce pode elle um dnd caje coments de seo nominal 8
maior que a corrente de surto calculada, “ oe

414 FILTROS RC E LC

Be sk a

ee ee à

un = re ‘© filtro capacitivo e a carga para reduzir a tensáo de ondulaçäo

Ei ¡pal era obter uma tensäo cc quase perfeita, parecida corn : aquel que
o

nas ccasionalnente eles poderáo ser viáveis em aplicagdes especiais. Si

DFiltro RC

‘lena mate do
ae eee eee
Por um projeto determinado, R & ito mai de pa
sprog smd codec
en re
SE eg E Te
que cada sto ate di) us de onl pr um ator de 10 pelo menos. A
pec gent ee en
Valor de resistencia de carga). te ARLES

D Filtro LC

Quando a corrente na carga for alta, os filtros LC

x la, os fos LC da Figure 4:16 meltoram o

suene don fs RC. Novamnla a1 € rover me queda a elo de

gadis os none en ty vee cn dees Coeds
se Xi muito maior que Xona lcguénca de undulagi. Dsse modo, ene

228 __Bletriniea 4 ai er Ome

lagio pode ser reduzida u niveis extremamente baixos. Aldın disso, a queda de tensäo
média nos indutores & muito menor, porque estáo envolvidas apenas as resistencias
des enrolamentos.

[= snçao + SEGAO +
o

Figura 4.16 (6) O filtro RC; (6) o filtro LC.

O filtro LC era muito usado. Hoje em dia, eles estio obsoletos por causa. das
dimensöes e custo dos indutoxes nas.fontes de alimentaçio típicas, Para as fontes de
Slimentagao de baixos valores, os filtsoe LC foram substituídos por Cis reguladores de
ténsáo, filtos ativos que-teduzem a ondulacio e mantém a tensáo média na saida =
constante.

415 0S MULTIPLICADORES DE TENSÄO

O multiplicador de tensäo € um cixcuito com dois ou mals diodos retificadores que
produzem una tensio media igual a um múltiplo do valor da tensäo de pico (2V,, 3V
AV, cto). Ussas fontes de alimentacio säo usadas com dispositivos de alta ou baba
comente, como os tubos de raios catódicos (tubus de imagem dos receptores de TV,
osciloscópios e monitores de computadores).

0 Dobrador de Tensáo de Meia Onda

A Figura 417 most o logra de um dar de tens. No pco do ei

pavo, Da decente and Dy esse pia. hale

in carga encor Cy coment depen on er Kenn.

£176 No pio dh sem postive Dy Rama pe D deca

polarizado, Como fant ore ena msn, En te

Bi, Dep de vos ce ema om Cl i oe
uae

Redesentando o creo e conecando a resistin de carga, obtemos a
Figura 4.174. Agora, etd claro que o capacitor descarega pelo meer de caga,
Fnguanto R, fr de ao valo atento decide ard gusts Dr neers ee
See cig ae oe ato vale ou alta resistencia (uma: a constante de tempo),
‘ en 0 dobro da tonto e pen da Ge as aa de ve

em do enolamentosccundäce deum tronos no de ea

Wp

@
Figura417 O dobrador de tenso de meia onda,

Para um dado transformados, vost obtém na sada o dobro de tenso que
era com uaa retador de pico comin, Fle € ot quando vost tena prod sles
valores de testo (cencnas de volt ox mal), Porqué? Parque os tnstrmaderen com
thos valores de tensáv no sesundläie sto volamasıs. At um coro pont, um profi
fa ode prferirusar um obrador en vez e um transformador de grandes incor
que opa muito Space.

120 _Eletrbnion~4* Ealgho Volume Cap 4 =

Gap 4 Cirits comidos 431

O circuito é chamado dobradar de meia onda porque o capacitor de aaída.Ca”
‘carrega apenas uma vez durante vun ciclo, Como resullado, a fregüencia da ondulaçäo
Ede 60 Hz. Algumas vezes vocé vorá um resistor de susto em série com Ci.

0 Dobrador de Tensäo de Onda Completa

À Figuea 418 mostra um dobrador de tensäo de onda completa, Durante o semiciclo
positivo da fonte e, o capacitor de cima carrega até o valor de pico com a polaridade
Tnostrada. No próximo semicielo, o capacitor de baixo carrega até 0 valor de pico com
à polaridade mostrada, Para cargas leves, a tenso final é de aproximadamente 2V,.

O cirenito € chanado dobrador de tensäo de onda completa porque cada um
dos capacitores de saida € carregado durante cada semiciclo. Dizendo isso de modo
diferente, a salda da andulagio € de 120 Hz. Essu ireqüéncia de ondulagio $ uma
Vantage porque isso facilita a operagio do filtro, Uma outra vantagem do dobrador
de onda completa € que a tenso reversa nominal, PIV, dos diodes ‘pode ser apenas
maior que Va.

A desvantagem do dobrador de onda completa é quanto a falta de um ponto
comum entre a entrada € a suída. Se aterrarmos © terminal do resistor de carga na
Figura 418, a fonte fica em Mutsagio, No dobrador de mein onda da Figura 4174, 0
alerramento do resistor de carga é um ponto comm com um dos teeminais da fonte,
que é uma vantagem em cestas aplicagóes.

Figura41@ O dobrador de tensito de onda completa.

0 Triplicador de Tensäo

Pela conexdo de outra secño, obtemos o triplicador de tensúo da Figura 4.192, Os dois
primeiros retificadores de pico funcionam como um dobrador. No pico do vemiciclo
Regative, D, fica dirctamente polarizado. Isso carrega C3 a 2V, com a polaridade
“mostrada na Figura 4.192. A saída do Liplicador aparece ente Cy € Ca.

A rss de cang € conecta na salda do pi
tante de tempo fr ll, aida sera spot Iguala po one

Wy
a à |
te °

IH

a we |
Sti Quer |

+ a

Figura 4:19 (6) O biplicador de tensto; (9) o quadriplicader de teneko.

0 Quadriplicador de Tensäo

fig 425 en um quod rt f
joe
her a on ele ec em toi ito
een
ee 2 À ee do copiado en coo eben dese
‘omo sempre, uma resisténcia de saida alta (alta constante de tempo) é ne: er
een mes

Tooricamente, podemos adicionar sesóes indefinidamente, contudo, a ond.
o ado a ondu-
lago por a cada ses adicionada, É por so que os multiplicadores de es neo
aso usados nas fonts de alimenta de Boece valores, que so ts mals encontras

nforme dito anteriormente, os multiplicadones de test suo quase sempre ucados
para produzir ata tenso, de centenas € at milhare de volts

416 OLIMITADOR (CEIFADOR)

Os diodos usados nas fonts dealimentaco sto dido enfades: aquets

ha polaca mine a de West nidos pra uso cm Fe Nolan
st cielo, wearers dns de oque srl, pis lc tm a ponia hab de

GEW (om correte da ordem de maiauperce as aperos) e do usados Epicameto

em fegenca ama de Fir O primelo culto de pequeno sal que vemos £

132 Eleromie 44 Eigte Volume? Cap.

_ Cup.4 Circuit om diodos 123

(A wg nt se ee cae le
een pes rome

diodo abre e o circuito passa a ser um divisor de tensño. Como anes, a sesstóncia da
carga deve ser muito maior que a resistencia em série, portanto, 2 fonte € quast ideal e
toda à tensdo de entrada aparece na saída.

O Limitador Positivo

4.20 mostra um limilador positivo (chamado também de osiador pasitos), wm
CE e
is
Bee fc men

Er

Figura 4210 limitador positivo polarizado,

‘oot pode combinar imitadoxes positivas enegativos, conforme mostrado na
Figura 422. O odo Di conduz quando a lensio na entada excedes Vi 108 cess Go
nivel de ceíamneto positivo. De modo lattice, o diodo Da conde quando ents
‘mais negativa que "Va -07, este € nivel de chfamento negativo Guano à hal de
entrada for maior iso 6, quando Vp for mato malor que ce mires de Silao D

sinal de saida adquire a aparéncia de uma onda quadrada, como a da Figura 422.
67 À
Figura420 O limitador positivo. ‘J LE & Be
AM © gx oR,
mien reeds inane pints ut Ba:
se RETTEN man grossen arn aps NU = MEE

‘menos 100 vezes maior que o resistor em série, R. Por essa razáo, a fonte é quase ideal

Br Figura 422 A combinagko de limitadores.
eo semiciclo negativo aparece na s

À eu 20 mus fea de oda de mía. O temo patio ft 2

aida RE ers a ee pe Le

cian © ana ope Pe Le nnd Es es

Son aa dera caprino de
Sa

ie um limitador.
Se voce inverter a polaridade do diodo na Figura 420, obterä :
negative que corta os semiciclos negativos. Nesse caso, o nivel de celfamento fica
próximo de 207 V.

Variaçües

O uso debateria par determinar 0 nivel de cfamento nto price. Ua solagio £o uso
de diodes em sé, porgue cada iodo produz una Im de compensate de 07 Y Por
esemplo,a Figura 4234 mesita dois dies num limitados postive, Come cada diodo ent
im ode 07 Y, à par de diodos prodaz um nivel de cefumento de apr.
_ madamente +14 V À Figura 423 € uma extend iia, uu quatro cidos, Tso

resulta um nivel de cameo de aprorimadamente +24 V. No hi liste questo 20
| imero de diodes que pode serusado e prtc, porque ce io Gear.

Os imitadores as vezes sáo usados para proteger contra valores excessivos de
©, tensäo, For exemplo, a Figura 423 mostra um 1N914 protegendo a carga (no mostra.

da) contra um valor de tensäo excessivamente alto na entrada. O NOI condaz.
quando a entrada excede a +37 V. Desse modo, uma tensño de entrada destrutivamen.

alta como +100 V nunca atingirä a carga, porque o diodo grampeia a tensño cin 257
¿EE ¥ como o máximo valor de tensäo na carga.

© Limitador Polarizado

is le mover o nivel de ceifamento pará
‘Com o limitador polarizado da Figura 4.21, voce pods ontvel d

um valor V +07, Quando a tensio de entrada for maior que V + 0,7, u diodo conduze
à saída € mantida em V + 0,7. Quando a tensño de entrada for menor que V + 07,0 ©,

194 Fietrica— Edipo Volume Cap. _

tncidemalmente, um crcuito como o da Figura 423€ ds vezes & chamado~
grampo de Lado von lo 137 Y quando tensao de entrada exceds cove nivel. Um
EL co de un graıpo de dodo Ena protega da carga

Wo on

ge

sv

“

Fioura423 Où Iimitadores. {) Com compensagio de dois diodos; (1) com compensacio
= Ge quatro diodos: (e) o grampo de diodo; (4) polarizado próximo de zero,

Igumas vezes, una vesiacáo como a da Figura 4.234 é usada para retirara |
= a bn 2 di diodo Da está levemente polar |

re
copped de et
D ee
ARE ne

pre po a

417 OGRAMPEADOR CC

O graunpo de diodo € uma vaiagto do limitador discutido na seco precedente Um
Dar a diferent, portant nso aca conto coo com aparentemente nar
aras Um pramprader ce acrsceta uma teneo o Sal, Por exemple, teo
e tra a de 20 Va 30 Y si grampendor ac postive produriré una sia

que excursiona idealmente de 0 a +20 V. (Um grampeador cc negativo produzira uma

salda entre 0 e-20 V)

imo da conducio. Portanto, quando wen sinal € aplica- =

” = Cop. 4 Crus om es _ 145
O Grampeador Positivo

A Figura 4.242 mostra um grampeador er positivo. Seu funcionamento, idealmente, 60
seguinte: no primeiro semiciclo negativo da tensño de entrada, o diodo conduz, confor.

‚me mostrado na Piguza 424%. No pico negativo, o <apectr deves carrer com Y,
com a polaridade mostrada. ” = ”

— ig ne ani és
rig BaP «ec come med
Hears Aarne ro etn dde mio ni qu
mee atts ee Pe craic: due le
Sees it tm. a eo cs ces pg
volts. Por isso, a tenso na saída da Figura 424¢ é um grampesdor de sinal positive. 7

A Figura 424d mostra 0 circuito como ele € desenhado normalmente, Como a
quedano diodo em condugto é de 0,7 Ya tensáo no capacitor nio é exatamenteiguala Y,
Por isso, o grampeador cc ndo € perteito e os picos negativos so de-07 Y. r

say

m ze À Ae TR
si EES Aller ET
me pe o
- Si 22%
—
Sis Are Fi UL,
a i 7 Es

Figure 429 O grampeadar positivo.

0 Grampeador Negativo

O que ocorre se investermos a posigäo do diodo na Figura 4244? A polaridade do
capacitor € invertida e o cixculto passa a ser um grampeador negativo. Tanto o gram
peador positivo quanto o negativo sAo muito usados. Os receptores de televisäo, por

| exemplo, usem um grampeador ce para acrescentar uma tensáo ce ao sinal de vídeo.

Em se tratando de televisio, o grampeador ce geralmente é chamado restaurador cc.

Gp. 4 _Chcnite com diodes 137

136 Elena = at Bio Volume Cape $ _ L

Para se lembrar

Sum grampeador negativo,

418 0 DETECTOR DE PICO A PICO

Se vocé ligar um grampeador vc e um detector de pico em cascata (o mesmo retificador

de pico), obierd um detector de pico a pico (vea a Figura 425). A sendide de

positivamente grampeada, logo, à entrada.

EA

E 2%

er + no es
a deca —

Figura425 O detector de pico à pico.

(© circuito é parecido com o dobrador de tensto de meia onda, exceto que a
vente senoidal. Por exemplo, a entiada pode ter

entrada nav precisa ser obri
toma forma de onda triangular que varia de -20 a 450 Y.

Como sempre, a constante de tempo de descarga R¿C deve ser muito maior
que o periodo do sinal de entrada. Satisfazendo essa condicto, voc? obtém um bom
{iXdonamento do grampeador, ass como do detector de pico. A ondulagio de saída

será portanto pequena.
Onde sáo usados os detectores de pico a pico? Algumas vezes, as

detector de pico pico é aplicada num voltim:

voltímetro ce de pico a pico, Por exemplo, sup

50 V Se vocé tentar medir esse sinal com um voltimetro at comum, obterá

Incorreta. Se usar um detector de pico a pico na frente de um voltímelto ce,

ico a pico, que 60 valor do sinal.

do sentido de deslocamento do nivel do sinal, veja a Figura

ana OM que act do tmbole do diodo aponta para cima, no mesmo sentido
o e and o simbolo do dingo aponta para cms, vocé tem |
cora porto: Cuando o símbolo de dido aposia para baixa 0 rite |

do detector de pico tem um valor igual a
fs por 0 gue noua de detector de pico é igual a uma tenso usin de 207,

retro ce. A combinagio funciona como um
senha que um sinal excursione de -20 à

entrada é

ada de um

‘una leitura
Tera 70 V de

419 ORETORNO CC

Um dos fatos mais curiosos que pode acontecer num laburatério € o seguinte: voce
conecta uuna fonte de sinal num circuito e por alguma razo o circuito no funciona,
embora nfo tenha defeito no circuito nem na fonte de sinal. Como um exemplo
concreto, a Figura 4262 mostra uma fonte senoidal alimentando um retficador de mela
‘onda, Quando voct olha na saida cont um osciloscópio, nao há sinal, o retificador se
‚zecusa a funcionar: Para aumentar ainda mais a confusio, yocé tenta com outra fonte
senoidal e encontra o sinal de meia onda correto na carga (Vigra 4.260).

O fresno que bamos de server € sc meetin, sure
fee na posta le pate deca con ak or do nal eo
Eee O bln mpeg es ass

Figura 426 O problema do retomo de ce,

Tipos de Acoplamento

Aina ut e Mr ze tel oct eis lc
ee an
see ee eee ee oes toe

À fonte com acoplamento co da Figura 4270 6 diferente, Ela nfo tex um
capacitor; logo, ela fornece um caminh para a comente tanto nuin sentido quanto
noutro. Se vocé conectar esse tipo de fonte numa carga, $ possivel que a carga force a

|
|

138 Eletrniy A" Edic = Volume? Cop 4

ep. Circuitos com diodes 138

úirculacho de uma corrente através da fonte. Se essa corrente náo for multo alta, —
erihum dano será causado na fonte. Muitos geradores de sinais comerciais usam
acoplamentos ce como esse.

E

|
Lo

lo

ura 227. (o) Uma fonte capacitivamente acoplada; (2) uma fonte com acoplamento |

Seto: ( uma fonte com acoplamenıo com transformador; (2) uma carga
Sccbalanceada faz com que as comentes de carga sejam desiguais.

Algumas vezes, uma fonte de sina € acoplada cum transformador, como na
Figura 4272 À vartageta € que ele passa o sinal cae 20 mesmo tempo Iomece um
mo ce por meto de enrolamento sscundärio. Todos 0s ireltos vistos unies neste
Seit conan com acoplamento ce e com fontes com acoplamento com trans
formados E somente com as fonte com acoplamiento capacitive que o problema surge, |

© Circuito Desbalanceado pelo Diodo

Uma cargo desbalancenda € aquela que tem mais resisténcia num ciclo que no outro. À
Figura 427d mostra uma carga desbalanceada. Se a cosrente for maior durante ©
semiciclo positive, o capacitor carrega com a polaridade mostrada, Conforme vimos
nos grampeadores cc, a carga do capacitor desloca o nivel a: do sinal.

Agora, sabemos por que o rotiicador de mein onda recusese a funcionar
quando conectado nusna fonte com acoplamento capacitivo, Na Figura 42840 capaci
e camega até V, darante os primeios ciclos. Por lso, o snal vindo da fonte €
maps neyutamente eo diodo náo pode conduzir depois de alguns ecos. É por
Fo que nto vemos o sinal no oscloscópio.

Fi

428 Fontes capacitivamente acopladas produzem um grampesmento indesejävel

>
com cargan desatanceadas: retire mia anda, Had e deter de Po
5 gaampedor e eo deso de pico pco Foes dol nos sao supestos ame
mp dors es portnto funcionar be com uma font com acoplamer capac
fo Maso retador de mei onda o minder 0 detector de po da igura ab ce
ihe undone uma [oe vom aplaneno caps por a de rl
ae ad

0 Retorno ce

Exit slgum modo de evita o grampeamento ar indeseve? Sim. Vot pode ares
centar um resistor de retornoce entre a entrada e o circuito desbalanceado (veja a Figura.
{a Eme ei permite que 0 ad dmg date o tengo que
o csivs em orte, En outra pulavren, qualquer carga deposinda nas placas do
pacien éd durant era dos ij

O valor de Rp näo € crítico. A principal idéia ao evitar um grampeamento ce

indesejável € manter a resistencia de descarga, Roy menor ou igual à resistencia de
carga em séie como iodo. Na Figur 42d, eo ie que

Rp < &

140 Etérénien € Ediglo— Volume! Cap. ur ag à

ando essa condo for satel apenas u gir deslocamento oso ~
ont Cena À ema reg se plc à Figura 4290 (Foz metres resultados,
a un demo de Ry, 16 dä um excelente alango na carga com um

mans desea)

brótador da Figura 429: € ligeramente dents Quando o odo sá
con et ai cob o dado gal 9 Rem vez de K Fora,
Shen aide aves

Rp <R

Sempre que possivel, Ry deve ser menor que um décimo de R.

We ¿Ve

LE ap.

Figura 429 A mee

RESUMO.

Segáo 41 0 Transtormador de Entrada

O transformador de entrada € geralmen-
te abaixador. Nesse tipo de trans
formador, a tensáo € reduzida e a
corrente aumentada. Um modo de nao
se esquecer desse fato élembrando que a
poténcia de saida é igual à poténcia de
entrada num transformador sem perdas.

O retificador de meia onda tem um dio-
do em série com um resistor de carga. A
tensáo na carga 6 uma sendide retificada
em meia onda com um valor de pico
aproximadamente igual ao valor da ten-
sho de pico no secundärio. Atensño cc ou
médie na carga € igual 231,8% da tenso.
de pico na carga,

Socio 43 0 Refificador de Onda
Complota com Tomada Central
(contertrap)

(Oretifeador de onda completa com toma-
<a central teen um transformador com um
terminal comum no centro do encolamen-
tosecundério com dois diodos e um resis.
tor de carga. A tensio na carga € uma
sendide retficada em onda completa com
valor de pico aproximadomente igual à
metade da tensáo de pico no sccundirio.
A tensto ce ou média € igual 636% da
fensio de pico na carga. À freqúénia de
onculaio $ igual a duas vezes a fre
gencia de entrada.

Cap.á Circuitos com diodes 41

Seçäo 44 0 Retiicador de Onda
Completa em Ponte

© setificador de onda completa em ponte
term quatro diodos. A tensäona curga uma.
senide metificada em onda completa com
um valor de pico aproximadamente igual
valor da testo depen no sean À
tenso x ow média na carga gala 60,6%
datensfo de pico na carga. A frequéncia de
Culo gala du vera eg

Segäo 45 0 Filtro com Capacitor

O capacitor de filtro é um capacitor co-
nectado em paralelo com a carga A idéla
6 carregar o capacitor com o valor da
tensäo de pico e deixar que cle forncça
corrente para a carga quando 0 diodo
estiver em corte. Com um capacitor de
alto valor, a ondulaçao € pequena e a
tensáo na carga é ce quase pura

Segáo 45 0 Gáleulo de Outros Valores.

‘Num retificador de onda completa com.
tomada central diem ponte; a corrente
no diodo € metade da corrente na carga e
a tensáo de pico inversa é igual A tenso.
de pico no secundério. Em qualquer tipo.
de retifcadar, a corrente no primário €
aproximadamente igual à poténcia da
caga dividida pela tensdo no primärio.

Sogäo 47 À Corrente de Surto

Como o capacitor está descarregado
antes da alimentagao do circuito ser li

142 Eltrönin 4 Figo - Volume Cap. 6

ni

ads, a corrente de carga inicial € muito
alta, Se o capacitor de filtro for menor
que 1.000 jt, a corrente de surto € muito
rápida para causar danos nos diodos.

Segäo 48 Verificagäo de Defeitos
(manutengáo)

Os instrumentos básicos que vocé pode
usar num circuito fetiicador inclui um.
voltímetro ca no enrolamento secundd-
“o para medir a tensto eficaz no secun-
digo do transformador, um volimetre
do no resistor de carga para medir a ten-
ño media na carga e um osciloscópio no
resistor de carga para medir a tensio de
ondulagae de pico a pico.

Socio 49 Interpretagäo de Folha de
Dados

As trés espocificagóes mais importantes.
a folha de dados de um diodo sto a
tensáo de pico inversa, a corrente mé
mano diodo ea comente de susto.

EQUAÇÔES IMPORTANTES

Equagäo 41 A Tonsäo Eficaz Ims)

Vi

Esta equagio relaciona o efeito do aque-
cimento cansado por uma tensäo media
em relagáo a uma tensdo eficaz. Real
‘mente, «la converte uma onda senoidal
‘com um valor de pico, Vy numa tensáo
média com um valor eficaz, Essa equa-
gio diz que uma onda senoidal com um
Valor de pico Vp produz a mesma quan-

O707V

tidade de calor ou de potencia que uma = |

tenso ce com um valor eficaz (Vims). =

Equagäo 45 A Tensdo Média (cc) de um
Retiticador de Meia Onda

0318 À

Uma coisa que voet pode fazer com eu
culo écalcular o valor ınddio de um sinal
que varia com o tempo, Se vocé real >
"mente quer saber de onde vemo número,
0338, tera de estudar eAlaulo, Caso con
feério, apenas memorize cosa equasto,
Ela dix que a tensio ec ou média de una
onda senoidal retificada em mein onda €
igual a 31,5% da tensio de pico.

Equacño 46 A Tensäo Média (cc) de um
Retificador do Onda Completa

Va = 0,636¥p

Como o sinal de onda completa tem o |
dobro de ciclos de uan sinal de mein onda,
à tensäo média € o dobro. A equagío diz
Que a tensño média & igual a 636% da
ensáo de pico do zetificador da onda se-
noidel reificada em onda completa.

Equacáo 47 A Freglóncia da Tensño de
‘Safda do Retificador de Onda Completa

Fusión = Bent

Esta equagño se aplica tanto a0 retifica-
dor com tomada central quanto ao zei
cador em ponte. Ela diz que a frequéncia
da ondulagto € igual a duas vezes a fre
Quéncia da limba, Se a freqit@ncia da
Sinha for de 60 Hz, frequéncia da end
lagáo será de 120 Hz.

Equagäo 4.8 A Ondulagáo de Saída com
0 Capacitor de Filtro

L
TRS ye

sta equacio € chave para o cilaulo do
valor da tensäo de ondulagäo. As veces
Km técnico em manutengäo cu um profe-
ista precisa conhecer esse valor Ela diz
que a tensio de pico a pico & igual à
Fnséo média na eu dividida pal fre
qúéncia da ondulagáo vezes a capaitän-
in do fit

Equagáo 49 A Corrento no Diodo

To = 051

eae
QUESTOES

1. SeNi/Na= 2e à teneño no primário for
de 120%, gual ser testo no sean
a 0v Quy
DES] ev

2. ‘Num transformador abebcador, qual des
seguintes valores 0 maior?
By A tenso no primário
D) A tenoio ne secundério
©) Nerhum desses
A} No hé resposta possivel

* 3. Un transformador tem uma relagto de

espias de, Qual acá a tens de pico
mo secundco se 15 V rms for aplicada
no uuclamento primário?

anv EU
DES awov

irenitsoom diodes 143

Esta equeçäo se aplica a0 retificador tanto
com tomada central quanto em ponte. A
quacho diz que a corrente média num dio-
do éiguala metade da corrente ccna carga.

Equagio 4:10. A Tensäo de Pico Inversa.

PIV = Va

Ela se aplica ao retificador tanto com to-
mada central quanto em ponte, Ela diz
que a tensäo de pico inversa no diodo
‘in corte é igual 20 valor da tensño de
pico no secundáxio.

4 Com uma to mida cn onda
omita no sos de erp por qua
ee coin ce
Se ar
do Au

5. Supunha que a ters de linha varle de

108 V rave até 123 V roe nu seticador
de mela onda, Com um tansformader
abaixador de $, a tenso de pico md

ma na carga está próxima de
PEC
E SAV

6. Atencio de salda de un retificador em
Ponte € um sinal
2) De mein once
SH De onda completa
©) De uma ponte reificada
À Senoidal

se orina OEA Vi 0 L
à tea wieder ode 5 Vor 1A Pa ge gave à ce die
seme ee ae Yume eter iis rom ee
o es
= 3” a
a Fr
pa |
ew a 1. Quatre dep mm and |;
roma nr ae à
+ mans mee re rie ee à
en
ern,
dE
von ue tet enge 12. Seanad in od its
2 ues gu m men mn etree
mm el
IHR ante
ov 3283 Y E OOH 2 240 Hz
Ds al
ah
=
= ceva ea an ASE
Hemet com o mesmo filtro, qual dos seguintes
A >= ne
e ES
cones Staves
pt pune oe
3 as gu
wer ? À Imposstvel responder
Con.» anon so 9 tio «

‘com 0 mesmo filo, qual dos relie
tes bai tem malar ondulacäo?
39 De mela onda

3) De onda completa

à Em ponte

4) Impossivel responder

Se a coments Blrada muma carga for de
Yo mA, qual dos seguintes reuicadores
ed acovvente de 10 má no odo?

“a De mei onda

e) De unda completa

2) Bm ponte

1 Impossivel responder

2.

1.

2.

a

Cp á Cirio com diodos 115

Sea Corne uma cng fr de maca
“pana do flr for ae LOGO qual
er a enc de ondulagto de pico a pico

a sada do picador em ponte?
EEES PESA
DEE a7 nv

Cada diodo num reiicador em ponte
{erm uma corrente co nominal máxima de
DA. eso signifi que a corente na carga

pode ter um valor máximo de
DIA NEA
2A ELA

Qusl a PIV em cada diodo de uma pon-
te rtcaora que tem uma tersto de 20
Vams no secundico do transformado?
DAV 9283 v
ey av

Se a tenio no secundésio aumentar
sums poe retfcadora com wan capac
tor de Klo, atensdo na carga ind

2) Diminzir

D) Permanecer estável

Ga) Aumentar

a) Nerhum dessos

Se capacincia de um fry sumentas, a
ondulagioiá

23) Diminuir

9) Permanecer estável

à) Aumentar

4) Nenkum desses

‘Na Figura 420, o capacitor de filtro está
berto. Qual será a form da terado sa.
Carga vist por un orlloseápio?
2) Un Anka horizontal em 0 Y
9) Una linha horizontal com a
caída normal
€) Um sinal de meia onda,
Um sinal de onda completa

luna coles poe o restar de carga em
‘cate na Figura 490. Depois de remover
auto vost deve verificar as condigoce
2) Do fasivel

$) Dos dicdos impares

©) Dos díados pares
HL Todos os anteriores

24, Na Figura 430, a tensño no secundário
tem um valor eficaz de 127 V. Se um
vollinetr co indica tra tenso na carga
e 114 Vio problema provavelmente €
2) Capacitor de filtro sberio
9) Fusil quelmado
©) Enrolamento secundänio aberto
à Na tomada central

25. A tensto média na carga da Figura 430
parcce norm, mas a regina de on
lacio € de 60 Hz. Qual dos ceguinies
problemas pode estar cenrrenda?

1) Um capacitor de Alto aberto

6) Um fusivel queimado,

©) O enrolamento secundério aberto
4) Um diodo aber

PROBLEMAS BÁSICOS
Soçño 41 D Transformador de Entrada

43 Suponha que valor de pion de na ten
830 senoidal sea de 50,V. Qual £ o valor
hast 2

4.2 Umateneso de linha pode vaiarde 105
125 Y rms, Calcule o valor de pio para à
tensdo de Lia mia € a tenaio de
ha máxima,

Um transtormador elevador tem sina
logo de espimas de LA. Se a tensáo de
Ha for de 135 V ms, qual será a tens
de pico nosccundiri

44 Um transformador abaisados ten una
tensto de 130 Y rms nd primário e oma
testo de 127 Vesna no sccundério. Qual
da relacio de esse?

45 Um transformador tem uma tensio de
120 V rms no primis e urna tensko de

146 Fienönien- 49 Baise - Volume Cap. 4

Cup. Crete comidos 147

25 Y mma no secundario. Sea corente no
Secundario for de 1 À ems, qual será à
corzente no primo?

Segáo42 0 Retificador de Mein Onda
46 Durameo din freqütnce nai vacia
igeiramente de seu valor nominal de 60
Te. Suponba que a Gequéncia de Ana
sa de 61 Fle Qual o período da tens
Said num rtficador de mein onda
47 Um transformador ababader com wma
relagio de enpiras de 32 esta conectado
Rom reticador de mein onda. Se a ter
‘sho de inks for de 115 Vrs, qual serio
‘loc da tenso de pico? DE dus pate
as: uma para um diodo deal e outa
Para uma segunda aproximagto.

Segáo4,3 0 Retificador de Onda
Completa com Tomada Central
(contertrap)

4.8 Durante o día, a frequénca de Ka cal
para 99 He, Qual da feqiéncia na sida
Re reticador de onda completa coun exa
frequéncia na entrada? Qual é o periodo,
per

49 Observe a Figura 47, Suponha que a en”
‘0 de inka varie de 105 a 125 V rms,
‘Qual € a tensáo de pico para os dois ex
emos? (Use diodos es)

410 Sea celagho de epirus na Figura 47 for
mudada por 6-1, qual será à corente na
carga?

Seco 44 0 Ratticador de Onda
Completa em Ponte

411. Consulte a Figurad.10.Sea resistencia de
ar formada paro 33 KO, qual serás
‘Corrente mé na carga? DE sua rein

a

Sogäo 45 0 Filtro com Capacitor

as

418

Segäo 46 0 Cálculo de Outros Valores |

as

436

a

paca dois casos com un diodo Idea
‘om uma segunda apresimasae,

Se na Figura 410 asolagío de espiras for
Tmudada para 6 e a veistencia de carga
For mad para 320 9 qual será a cor
rene média na carga? (D8 uma resposta
Teal e outra com ome segunda aprox 7
maso) |

Len seficador em ponte tem uma cor
rente oc de carga de 20 mA e uma capaci
tania de Elio de 650 uE Qual € 9 valor |.
As teneño de ondulagio de pio a picono ;
espacios de filtro? §

No problcuaa anterior a teneño cuz u
scie € de 15 Y Qual da tenso |
Inésia na carga? Dé ets respostas: cana

basendi ern diodos ideas isa basenda
na segunda eproximasóo e ura tere
Bacenda no efito da endulagio, >

A tens fie no secumdéro nu gu
2206 de 127 Y. Use o dico ideal eignen |.
Seite da andulnginenhnea tenstomédia À
a cag. Calle os seguints valores a |.
Toco média na om acorenteno diodo, |
comente cic no primo, a sensto de |
icones e reacio de pins.

Repita o Problema 435, mus use a segun:
a aproximagio e inelua o eilt da on
lao sobre a tenso media na carga.

Deeenhe o diagruma de um retficador
em ponte coun um capacitor de Alto €
‘oma cernes valores no circuit: Va
20 VC « 1.000 WF, R= 1 KO. Qual éa
fenslo na carga e à tensto de ondulagío
de pico a pies?

Sogáo 48 Verficagäo de Defeitos
(manutengäo)

418 Voed made 24 V me no secundirio da
Figura 420. Depols, mede 216 Y << no
resistor de carga. Qual & 0 defsito mais
rare

419. A tensho media na carga da Figura 4.20

cof mo ni. Obando am um

Sloscépi, vc percebe que a freguén-

‘in é de 60 Hz. DE laumas das possiveis

420 Nao há tensño na caída do circuito da

Figure 420. Levante alguns postes

problema.

421 Verlicando com um ohmimeto, voce

descobre que todos os diodos ma gua.

430 estio aberton Voca subettal 03 io.

dos. Oquemais voct deve verificar antes

de ligar aalimentagio?

PROBLEMAS AVANGADOS

422. Voce está projetando um retificador em
Ponte com um capacitor de flo. As
‘epecifcagies sig a tensto min ma cur
Ende 15 Ve uma tenain de ondulacio de
TV para uma resistencia de carga de 690
9. Qual deve sr o valor da tin eicaz
no envolamento secundério com uma
‘testo de lind de 15 Y rms? Qual deve
ser a valor do capacitor de filtro? Quate
‘fo os valores nominzis de Ip e da PIV
para us diodos?

Projte un seticador de onda completa
usando um Erniformador com tomada.
¿rat que produc tana tens de ander
lago de 10% no expacior de fito com.
uma resistinia de carga de 300 0, Quais
ho on valores nóminais de Ip © da FIV.
para ce diodos?

424 Pacte uma fonte de alimentagío que
tenha as seguintes especificas: testo
nosecandério de 126 Vere e tenso mé
dia ra sada de aproximadamente 174 ¥
‘em 120 mA. Quais sto os valores nom
mais de ne da PIV para os diodes?

425 Um sina de nea complet ten um valor
sé de 636 vezes var de pin. Com
tune enluladoza ou uma tabela de sens
och pode deduziro valor médi de 6%,
Discreva como vea deve procede.

426. A tenio no secundário da Figure 431 €
de 25 V rme Com a chave na posicho
‘superior qual deve sera tensio ma salda?

ar

Um diodo etude tem uma tensto di
eta de 12 V cam 2A. A reriténcia do,
cruolumente € de 0,3 0. Se a tensio no
secandivi for de 25 Y nme, qual ei a
coment de stato na ponte leaders?

Figure an

PROBLEMAS DE VERIFICAÇAO DE
DEFEITO COM 0 DISPOSITIVO

‘ae a Figura 4.32 para os problemas restantes
Se vocé ainda náo usou 6 dispastive de veri
Seago de detits, lea o Exemplo 412 antes de
{enter resolver cs problemas.

Os defatos posives io componentes (diodos,
innen, apacltmen ete) aberts ot eu curo,
Al das medighes de tenso, exite inet
es de outs grandezas, como segue: para a

148 Eltrónca—4 Edo Volume! Capt

BR Capitulo} 5

Arena da ondulacio, Re para a resténcia 4.30, Encontre os defettos 45.

de arg. Cs pena reine do cpaciioreF, u
pam ara do fire, 431 Eco or defets607. Mano
das Frames dio! 492 Tnconte cs delitos 869.

429 Encontre os defetos 163.

DIODOS PARA APLICAGOES ESPECIAIS

o

Os diodos retíicadores «io os tipos mais comuns de diodos. lee sto usados nas fontes
de alimentacio para converter a tensáo ca em ce. Mas retiieagio nda à a nica funçéo
de um diodo, Discutiremos agora os diodos usados em outras aplicagoes. O capítulo
omega com o diodo Zener, que 6 otimizado para funcionar com suas propriedades de
ruptura. Os diodos Zener säo muito importantes porque s30 os principals compo:
nentes na regulagem de tensño, Este capitulo trata também dos diodos optoeletnönicos,
Schottky, varactores e outros.

Apés oestudo deste capitulo, vocé deverd ser cupaz de:

D> Mostrar como sáo usados os diodos e calcular as varios valores relacio-
ados com sua operaçäo.

Be Listar os vários dispositivos optocletrónicos e descrever como cada um
eles funciona,

D> Citar duas vantagens que os diodos Schotiky upresentum sobre os diodos.

D> Explicar como o varactor funciona.
D> Citar a principal aplicagáo do varistor

D> Listar quatio parámetros de interesse para 0 técnico encontrados nas
folhas de dados.

HS

150 Fletrénica=

digo Volume Cap. 5

Cap. Diada para aplcadesespciale 151

51 0 DIODO ZENER 2

" wer anal rfcadores nunca opera intencionalmente na regio
Sins pare nace Um llo Zoo terete. Ele Gum iodo dei
Ga an micos par opera a ego de rapa, Algas vezes chanade
TS e apa diode Zane 0 elemento principal dos reguladores de tenso,
os cate eno na cag use conan independentemente da al
acto a tent de aba ena sein de carga.

Gráfico J-W

ee lee rar mem
Su eee gor der sey ele me
tea ate gst dpe om oe Pe
Bee ere

A figure S:1e mostia o gráfico LV de um diodo Zener, Na regio direz, de
comega.a congue proximo de D Y Examen como un diodo de lie com Na
reao de fuga (entre O € à rupfura) a corrente nele € pequena e zeversa, Nun diodo,

“Zenes, a rupture apresenta a curva do joelho muito acentuada, seguida de uma Jinha +

ee ala am eomente, Öbserve que a tenso 6 queso constante, aproximadamente
ala Va sobe a mor pane de regio de muptora, As fobas de dados geramente
calco valor de Va om uma content particular de esté lz.

e @ e
Figurasa © diodo Zener (a) Símbolo; (2) simbolo alternativo; () a curva do «lodo.

A Resisténcia Zener

Como todos os diodos apresentam uma resisténcia de corpo nas regidos p em u
corrente através de um iodo Zener produz una pequena queda de tenado, alé da
tensto de maptura, Dizendo iso de outro mado, quando um diodo Zener está operan"
o na regido de ruptura da Figura Sle, um aumento na corrunte produ um Igel
aumento de tensáo, O aumento € muito pequeno, tpicamente da undem de alguns
¿lécimos a 1 V.I56o pode ser importante quando se esta projetando, mae ndo faz multa
dliferenca quando e verifin defeitos ou mesmo quando ee {az uma andlise preliminar
‘Ano ser quando indicado, osas discussdes ignoram a resisténia Zones

D Regulador Zener

Um diodo Zener às vezes também & chamado diodo regulador de tenso, pox que ele
mantém uma tensño na saída constante, embora a comente nele varie. Para uma
operagio normal, voce deve polarizar o diodo Zener reversamente, conformo mostra-
do na Figura 5.24, Além disso, para obter uma operagäo na ruptura, a tensáo da fonte
Vs deve sor maior que a tensño de suptura Zener Vz, Um resistor Na ena série é sempre
usado para limit a corrente de Zener num valor abaixo de sua corrente máxima.
nominal. Caso contrário, o diodo Zener queimaria como qualquer outro dispositivo.
submetido a tuna dissipagáo de potencia muito alta.

‚A Figura 5.2b mostra um modo alternativo de desenhar o circuito com os
pontos do terra. Se um circuito € aterrado, ele geralmente facilita a obtengo de
medigdes de tensäo nos nds do circuito emélazao a0 tetra. De fato, se voc está usando.
um voltímetzo com um borne de aterramento, seu terminal comum pode ser aterrado.
Nesse caso, é preciso medir as tensbes dos pontos em mlagao a0 terra,

©

Por exemplo, suponha que vot desefa suber a tensáo no resistor em série da
‘Figura 52, Aqui está o modo usual de medir essa tensAo quando vocé tem um ciscuito
montado, Primeiro, mesa a tenso do lado esquerdo de R para o terra. Segundo, mega
& tensäo do lado direito de Rs para o terra. Terceiro, subtraia esses dois valores de

Re %

m
Figura52 — Oregulador Zener

162 Eletroniog 4 Bio ~ Volume 1 Cap. S

tensño para obier a tensäo em Rz. Esse método indireto se faz necessärio porque 0..
terminal comum de muitos voltíwetos € aterrado, (Obeeroupi: Se vocé tem um volt
metro comur, à medigño de tensáo pode ser feita diretamente no resistor em série)
A Figura 522° mostra a saída de uma fonte de alimentasño conectada num
esistor em séne e num diodo Zener. Esse circuito € usado quando vocé quer na saída, 2)
Zima tendo média menor que a tensäo de olimentacáo da fonte de altmentagso. Um 1!

Zener.

Aplicando Novamente a Lei de Ohm

Na Bigura 52, a tensäo no resistor em série éigual à diferenca entre a tenso da fonte e „
a tensio no Zener. Logo, a corrente alravés do resistor €

Vs - Vz 62)
Rs

Is

Uma vez ubtido o valor da comente no resistor em série, voce obtém também
o valor da conente no Zener. Por qué? Porque a Figura 5.2 € um circuito em série e voce
Sabe que a corrente num circuito em série é a mesma em qualquer porta do circuito.

0 Diodo Ideal ES =

Para um procedimento de verificagáo de defeitos ou numa andlise preliminar, po- ¿$

demos aproximar a ruptura como uma negiio vertical. Portanto, a tensáo é constante |
mesıno que a corrente varie, o que equivale a desprezar a resistencia do Zener, A Figura |;
5.32 mostra a aproximacio ideal de um diodo Zener. Ela diz que o diodo Zener,
operando na regiño de ruptüra é como uma batería, Num circuit, isso significa que
oct pode substituir mentalmente wen diodo Zener pox uma fonte de tensáo de valor
Vz, desde que o diodo Zener opere na regio de ruptura.

Segunda Aproximagäo

A Figura 5.36 mostra a segunda aproximagao de um diodo Zener. Uma resistencia |

fener (relativamente pequena) fica em sécie com uma bateria ideal. Essa vesisténcia

produz uma queda de tensáo igual ao produto da corrente e da resisténcia.

+

enden 4 Bite Volume 1 Cap. 5 a Coo. Dios par aplccós pci 185
Ban Essa € a tensño que existe quando o diodo Zener £ desconectado do cicuito. Rasa
wa o tensño deve ser maior que a lensdo Zener caso contrário nao Ocorrerd a supita,
* gees + Aqui está a origen dessa equagfo. Quando o diodo Zener for desconectado
Vous BVZ Vt do cireuito, tudo o que esta € um divisor de tensto que consiste de Ry em série com Ry,
‘Acorrente neste divisor de eusd0 €
3 L
A @

Figura a Excmplo.

LE
Tp 32 á =

© 6

Figara55 — Oregulador Zener.

52 O REGULADOR ZENER COM CARGA

Figura 5.5¢ mostra um regulador Zener com carga e à Figura 5.5b mostra o mesmo. >
Grete una fone poses de agama. O dodo Zener opera a regi de
Auen man à (ns na carpa constant, Mesmo que Kaj uma wring na
Ro de entrada ou na resistencia da cua, a tens na carga permanecerá constants
«igual A tensfo Zener

A Operagáo ná Regiáo de Ruptura

garant 7 i ‘operand na segiño de

‘omo vo pode garantir que o diodo Zener da Figiza 55 está opera

Come pote dos Zn de D rt
Ss uma fórmala que € aplicada

Re, sa

Vom Be RYE “=

Atensäo na carga sem o diodo Zener é igual à corrente anteriormente calcula-
da multiplicada pela resistencia da carga, Quando voc? multiplica a corrente pela
resisténcia da carga, obiém o lado divetto da Equagto (52), onde Vig, representa a
tenso de Thevenin. Essa é tensio como diodo fora do Circuito.

A Corrente em Série

A náo ser quando indicado, em todas as discussöes futuras assumizemos qué o diodo.
Zener está operando na regido de ruptura. Na Pigura 5.5, a corrente no resistor em série
6 dada por

63)

Ewa € a lei de Ohm aplicada no resistor de Hinitagäo de corrente. Ela € a
“mesma, haja ou náo um resistor de carga, Em outros palavras, se voc® desconectar ©
resistor de carga, a corrente no resisior cn série wind será igual A teneño no resistor
<ividida pele resistencia
A Corrente na Carga

Idealmente, a tensäo na carga é igual à tensäo no Zener, porque a resistencia de carga.
está em paralelo com o diodo Zener. Em forma de equacio temos:

Ve Ve 64)

Isso nos permite usar a lei de Ohm para calcular a corrente na cargas

156 Elerion $4 Bigg - Volume Cap-$

vi 63.
LR
A Corrente no Zener
Pela li de Xirchioft
ds 12 + IL

© diodo Zener e 0 resistor de carga estáo em paralelo. A soma de suas correntes ¢ igual
à corrente total, que é a mesma corrente no resistor cm série.

Podemos rearranjar a equagio anterior para dbter esta importante fórrmla:
la» ls+I 65
bila diz que a corrente no Zener já náo é mais igual A corrente no resistor em

série, como no caso do regulador Zener sem carga. Por causa do resistor em serie, a
Corrente no Zener agora € igual à corrente no resistor em série menos a corrente na.

carga.

‘A Ondulacáo no Resistor de Carga

Na Figura 5.50, a caída de uma fonte de alimentagio alimenta um segulador Zeñer.
Como voce jf sale, a fonte de alimentacáo produ uma tensio média com uma
“ondiulacáo. Healmente, o xepulador Zener reduz a ondulagio a zero, porque a tenséo
za carga € constante e igual à tent Zener. Como exemplo, suponha que a fonte de +
Alimentagao pruduza uma tensáo média de 20 V com uma tenséo de ondulagio de 2 Y
Je pico a pico. Ent, a fensio de alimentaçäo excursiona de um valor mínimo de 19 V
uam valor máximo de 21 Y. A variacio na tensño de alimentagio alterará a comente no
Zener, mas cla quase náo produz efeito a tensio de carga.

Se voct levar em consideragäo a pequena resisióncia Zener, verá que existe
‘uma pequena ondulagto no resistor de carga. Mas essa ondulagio é muito menor que
a ondulagan original vinda da saída da fonte de alimentagto. Na realidade, vocé pode
estimar o novo valor da tensáo de ondulacio com esta equacio:

on
Vai =

Cap. 5 Dios para aplingbesesponis 187

es coms Bone map nenne a
ssa equ a x preciso da tensäo de ond
RSR ane Der sonne pre ts dono de
Sprint's em ede Ze era ae
formado por Rs em série com Rz. + ER

159 Eiern Fée Volume] Cap.

Cap. 3 Divi par aplicas especial

Coeficiente de Temperatura

Um ponte final: com o aumento da temperatura ambiente (em torno do componente), à
tensho Zener muda ligeiramente. Nas folhas de dados, o efeito da temperatura €

"pelo cueicente de temperatura, que & a variagäo em porcentagem por grau
Celsius. Um projetista precisa calcular a variagáo na tensäo Zener quando a temperat-
1a ambiente estiver no seu valor maximo. Mas um técnico en manutengäo também
‘precisa saber que temperatura muda a tensäo Zener.

Para os diodos Zener com tensáo de ruptura abaixo de 5 Y, o coeficiente de
temperatura é negativo. Para vs diodos Zener com tensáo de ruptura acima de 6 Y, 0
coeficiente de temperatura é positivo, Entre 5 e 6 Y, o coeficiente de temperatura muda
de negativo para positivo. Isso significa que voce pode encontrar um ponto de opera
ño para um diodo Zener no qual o cocficente de temperatura é nulo. Isso € importante
Sm games aplicagées nas quais é necessária uma tensño Zener estabilizada sobre uma
Targa faixa de variagao na temperatia.

160, Elerónico— # Balto ~ Volume? Cap. 5 _

53

Cap. 5_ Dibdos para aplicas cope... 182

DISPOSITIVOS OPTOELETRÓNICOS

© diodo Zener usado ear combinagao mum cirenito limitador,

A optccietrnica é a tecnologia que combina a Ótica com a eletrónica. Esse campo inchui
vârios dispositivos baseados na agño de uma jungäo pn. Podemos citar como exemplo
de dispositivos optorletrónicos os diodos emissores de luz (LEDs), fotodiodos, acopla.
dores óticos ete, Nossa discussáo comega com o LED,

0

jiodo Emissor de Luz

A Figura 5.104 mostra uma fonte conectada a um resistor e uun LED. As setas que
apontam para fora simbolizam a luz ixradiada, Num LED dicctamente polarizado, os
elétrons livres cruzam a junco e cam nas lacunas. Como esses elétrons caem de um.
nivel de energia mais alto para tun nivel de energia mais balxo, eles irradiam energia.
Nes diodos comuns, essa energia 6 dissipada em forma de calor. Mas, num LED, a
energia € irradiada em forma de luz. Os LEDs substituem as Limpadas incandescentes.
em varias aplicacóes por causa de sua baixa tensäo, longa vida e por terem um bom.
funcionamento em circuitos de chaveamento (liga desliga).

Os diodos comuns sf fos de nico, um material opaco que bloquea a
passagem da luz. Os LEDs säo diferentes. Pelo uso de elementos como plo, arsénico
€ loc, un fabriante pode produsis LEDs que diam ne hats veritas verda,
marea, a, aan ou infravermelha (hinten, Os LEDS que pro adi
ho de Luz visi to dels nos nstuments,clcladoras ete O LED Inavormalo
bla aizcoes nos sistemas de alarm contra AO outs Áreas que poc
deimdiago nravernelhs.

ATensao e a Corrente no LED

O resistor da Figura 5.10 € y usual resistor de limitagio de corrente, para evitar que a
comente exceda ao valor máximo nominal do diodo. Como o zesistor tem uma tenso.
nodal Vs no lado esquerdo e uma tensio nodal V, no Jado direio, a tensäo no resistor
a diferenga entre essas duas tensdes. Com a lei de Ohm, a conente em série €

68)
be

Para a maloria dos LEDs disponfveis comercialmente, a queda de tensäo
fípica é de 1,5225 V para comentes entre 1050 mA. A queda de tensao exata depende
dacorrente no LED, da cor, da tolerincia ete.

162 Flerónica=4" Edi Volume Cap. 5

A nko ser quando indicado o conträrio, usaremos uma queda de tensño—
nominal de 2 V quando estivermos verificando defeitos ou analisando circuitos com
LED nest livro.

Figura5:0 Ciscuitos com LEDs.

0 Indicador de Sete Segmentos

A Figura 5. Ma mostra um indicador de sete segmentos. Ele contéinsete LEDs com formato
Tetangular (de A a G). Cada LED é chamado segmento porque ele faz parte do caractere
indicado. A Figura 9115 mostra um diagrama eltrico do indicador de sete segmentos.
Sao incluídos resistores em série externos para limitat as correntes a niveis seguros
Atemando um ou mais dos resistares, podemos formar quaisquer dígitos de U 2 9. Por
exemplo, aterrando A, BeC, obtemos 07. Aterrando A, B, C, D eG, formamos o dígito,

Um indicidor de Sete segmentos pode mostrar letras maiúsculas também,
como A, G E e E, além das letras minúsculas b € d. Os equipamentos de treinamento
Com microprocessadores usara sempre os indicadores de sote segmentos, que mostrast
todos os dígitos de 0. 9, mais as letras A, 2, C, dE e F

O indicador de sete segmentos da Figura 5.115 € chamado nodo comm,
porque todos os anodos estáo conectados juntos, Tambúm está disponfvel no coméxcio
tipo catado comun, onde todos os todos sio conectados juntos.

O Fotodiodo

Conforme discutido anteriormente, uma das componentes da corrente reversa num
diodo &0 fluxo de portadores minorilários, Hsses portadores existem porque a energía
térmica mantém os eétrons de valencia desalojados de suas órbitas, produzindo assien
elétons livres e lacunas. A vida média dos portadores minoritérios é curta, mas
Enquanto eles existirem, podem contribuir para a permanencia da corrente reversa.

Cam. S_Dindos pura aplicas espece "163

} 1 1]
da 68 dc

AREAS

Figura St (6) O indicador de sete segmentos; (1) o diagrama elétrico.

run, Zune eer uminose bombard una uno pr, da pode descr
iron de valencia. Quanto mai renga fo ua incident na angie mai será à
rente seven nun diodo. Um add tmizado para er uma alta censée
Au incidente. Ness dodo, und janela dena pasara luz através do encapsulant
¡jungño. Aluz penetrante produ? elétrons livre elacanas. Quanto maior aintensida
lames, mar o número de portadores minontáios € ini comente sor,

ssp gar o o e zn
polarizam o folodiodo reversamente. A medida que a intensidade luminosa aumenta,

a comente reversa aumenta, Para os diodos típicos, a
Sent ever mena. Para s diodos tipico, a pete reves € d od de

Figura512 O fotodivdo.

0 Acoplador Ötico

Um scopladlr to (tmb cazado ao is où naar cm apa.

combina LED com um foto man eneaprlamnt dio. A Figen 13 mein
tm acoplador otc. El at un LED no lad da entrada eum fotododo no lado da
sida, À font deters da eeide «0 weitem ie eubelevem tna Com
‘través do LFD. Fortanto, a Juz do LED incide sobre o fotodiodo, e iso estabelece uma

164 Elerönie A Figo Volume Cap. 5

corrente reversa no circuito de saída. Essa comente reversa produz ma tensio no
resistor de saída. A tensäo na saída éigual à tensáo da fonte de saída menos a tensio no
resistor

dando a tensáo na entrada varia, 2 intensidade de luz também vasa, Iso
significa que a fensio na sida varia segundo a varagto da tenso na entrada. É por
{eso que a combinagio de um LED com um fotodiodo à chamada acoplados co, Esse
dispositive pode aooplar um sinl de entrada para un cit de sida,

‘A principal vate gam de um acoplador tien € 0 islamento elton entr os
circos dé amada € de aida, Com um acoplado Sc, © Grn conato ene à
huts io ae de ls Fon, € Poel aer um mano seo

ds dois calls da dem de meguchins, Um tsolamento dese po €
les de alta tens nas quais ov poemes dos des cuits podem diets cm
“Eso haves de volta :

ía

o

54 0 DIODO SCHOTTKY

Cap. Dis para opicagac specs 165

Kim baixas freqiiéncias, um diodo comum pode entrar em corte facilmente quando a
polarizagäo muda de direta para reversa. Mas, com o aumento da freqiténcia, o diodo
atinge um ponto em que ele já náo pode entrar em corte com rapidez suficiente para
eviter uma corrente apreciável durante o período do semciclo reverso: Esse efeito $

conhecido como armazenamento de carge. Isco limita o uso dos diodos retificadores
comuns em altas freqincias.

O que ocorre é o seguinte: quando um diodo está dizetamenté polarizado,
alguns portadores na camada de deplegáo ainda näo se recombinaram, Se o dodo iver
sur polarizagio invertida repentinamente, esses portadores podem circular no sentido
inverso por um breve instante. Quanto maior a vida media, maior a quantidade de
cargas que contribui para a corrente reversa.

O tempo que leva para um diodo entrar em corte quando reversamente
polarizado € chamado tempo de recuperugóo reversa O tempo de recuperagáo 6 tá0 curto
num diodo de pequeno sinal que voce nao nota esse efcito em fregiéncias abaixo de 10
mHz. $6 quando a frequéncia está bem acima de 10 mHz € que esse efeito se torna
importante.

‘A solugto € um dispositivo de aplicagäo especial chamado diodo Schatly. Bsse
tipo de diodo náo tem camada de deplecéo, o que elimina as cargas armazenadas na
jungäo. A falta de cargas armazenadas significa que o diodo pode entrar em corte mais
répido que um diodo cumum. De fato, um diodo Schottky pode reifcar facilmente
fregúiucias acima de 300 mie.

A aplicagto mais importante dos diados Schottky nos microcomputadores.
Avvelocidade de operugäo dos computadores depende da rapidez com que as diodos e
transistores podem entrar em condugio e em corte. E af que entra o diodo Schott
‘Como náo tem cargas armuzenadas, o diodo Schottky tornou-se o elemento principal
a lógica TTL Schottky de baixa potencia, uma familia de dispositivos digitais larga
mente usada.

‘Um ponte final: umn diodo Schottky, quando diretamente polarizado, apresen-
ta uma barzeira de potencial de apenas 0,25 V. Postanto, vocé pode notar o uso de
diodos Schottiey em pontes elificadoras de baixa tensáo, porque voce só subtrai 0,25 Y.
de cada diodo, em vez de 0,7 V.

Bletronica~$* Edigto~ Votame 2 Cap. 9

Cap.5 Diodes pura aplicagos presi 167

55 OVARACTOR

ES tri
os
A A eee
et Canedo
ee
en
Ein

CAMADA DE DEPLEGÄO
o a

Gr

, a EN
6 “

FEAR Oma) Braten (re uray (ada dn (pn
Agra 5148 mot 0 dente equivalent par um dodo sevrameñt
sac ppp
{are angus slopes cmo opa va ceo Eo
a ee
ee tent acid or eee
Sona me

à entre a regiao p € a regido n. As rogides pen [uncionam como as placas |

A Figura 5.14c mostra o símbolo clétrico de wn varactor. Como esse disposi-
vo dando? Vox pode caer umn art em pao comu a Bee
um cent rssonante.Porano,vocé pode ar à todo ma Pa ler
freqiénciademesondnca, Esse ¿o principio de tonta de a car a
canal de Wee

56 OSVARISTORES

Descargas stmoséricas efeitos as has de tranemissi ee. podem provoca inter.
fextaces ns linhas de alimentaca, sobrepondo quedas, plan e ona man
sobre rede normal de 17 V rms. As quads de tenso dua Corn deinen
au menos Ospirsdetensto so cevagbes na testo de cura dragan D nn
de 200 Y Fm alguns equipamentos so usados tcs enreda de dica

raie do trenstormador para eliminar os problemas causados pelos tansientes de

Uim dos dispositivos usados para filtrar a linha € o vevistor (comhecido
Fimbém como supresor de trumsierte). O dispositivo & feito de material semicondutas à
funciona como dots diodos Zener ligados em ant série com uma tenso de ruptura site
nos dois sentidos de polarizaçao. Por exemplo, o VISOLAZ € um vatistor Kom ma

57 A INTERPRETAGÄO DA FOLHA DE DADOS
DOS DIODOS ZENER

© Apéndice mostra a folha de dados para a série IN746 dos diodos Zener Essa folha
¿e dados apresenta também as séries 1N957 e 1N4370. Consulte as folhas de dados
ant as discussöcs a segui. Voltamos a esclarecer que a maior das informagoes à
dicigide aos projetistas, mas existem alguns pacümetros que os técnicos em sun.
tengáo es verificadores precisam conhecer,

108 Elmöncn = sigo - Vote? Cap 5
A Poténcia de Dissipagáo Máxima do Diodo Zener

A dissipagio de poténcia num diodo Zener é igual ao produto de sua tensáo por sua
correntes

Pz = Vale 69)

Porexemplo, se Vz=12Vel, = 10 mA, entäg

Pz = (2 V0 mA) = 120 mW

wiki nara pia at an ne
a ape ype er
ign of ae a

PPP
een
ia OO a rate ante oe Barer a
a
poor

A Corrente Maxima no Diodo Zener

As fothas de dados geralmente incluemn a corrente méxima à qual um diodo Zener pode
‘ser submetido sem exceder sua poténcia máxima. Sua corrente máxima está relacio-
nada com a poléncia nominal, como segue:

Pa

Tam = yy

onde Inj = comente mixima nominal do Zener
Pay, = Potencia nominal
Va = tensio Zener
Por exemplo, o diodo IN759 tem uma tensño Zener de 12 V. Porlanto, cle tem
una corrente máxima de

fom = OR. 233 mA

6:20 ©

A folha de dados fornece duas correntes: 30 € 35 mA. Observe que esses
valores inchtem nossa sesposta teórica de 33,3 mA. A folka de dados fomece dois
valores por causa da toleréncia na tenso Zener.

Ao satisfazer a cortente nominal, vocé automaticamente setisfaz a poténcia
nominal. Por exemplo, se vocé mantiver a corrente Zener máxima abaixo de 33,3 mA,
tambén manteré a poténcia máxima de dissipagio abaixo de 400 mW, Se vor? usar 0

Gator de sega 2, no precisa se preocupar com um prjeto de venlacto para o

AToleräncia na Tensáo Zener

‘A observaçäo 1 na folha de dados mostra as seguintes toleräncias:

A série 1N4370: 210%; se existir o suÑixo A: 25 por cento
A série 1N74S: 410%; se existir o sutixe A: 25 por cento
“A série 1N957: 220%; se existir o sufixo A: 210%;

se existir o sufixo Bra5%.

Por exemple, um 1N758 tem uma tensio Zener de 10 V com uma toleráncia
de 210%, enquanto o 1N738A tem a mesma tensäo Zener com uma tolerancia de 45%.
‘© 181967 tem uma tensáo Zener de 18 V com uma toleráncia de 320%. O IN967A tema
mesma tensáo Zener com uma toleräncia de 210% € 0 1N967B tem a mesma tensño
‘Zener com uma toleráncia de 25%.

AResisténcia Zener

Areitenca Zener (amb conhecid como nes Zener) pode se desigada por
Ray u Zo, Por exemplo, o INSEL ten una reisten Zener de ES (medida Com
viña comet de tee de 125 mA. Enquanto a coment Zener or waior que corente
de joeho na curva Zene, vost pode usar 85 3 como um valor aproximado da
Seite Zener Mas obwerve que resistencia Zone aumenta no pe da va QO)
0), Aiea principal ascguinte:n operacto deve tr corrente de elo où próxima
disse valor ne pontivel o tempo todo. Com lso, ost sabe que a resistencia Zener €
amet abc

A folha de dados contém muitas informagdes adicionais, mas € dirigida mais
40 projetista. Se vocé está envolvido mum projeto, voc8 deve ler as informagoes contt-
as nas folhas de dados atenciosamente, incluindo as notas que especificar os valores
medidos,

|
{

E

170 Maries — 4 Edo Va

ms

Gap. Diodes por aplicas expects 171

O Fator de Degradagäo

tod ro monde a ota de dades Informa cuanto er edd à
DA de sac Se um postive. Por exemple, a sete IN746 tem uma po
ED ad una tna temperature de SOC, O nor de degrada €
patada gr Cosas ud de O Memo qué vo do
a Be pla deve ta es do colo de tempera Se sabe
ci Pech co ana de SC, O prota deve reduiraplinca
Soin dodo Zn

58 VERIFICACAO DE DEFEITOS

A igura 5.35 sta um regular enor: Quando o iruito est funcionado norms
Aare ato en ponlo Ao team de: 18 Ya tenso ene pont Be 0 era é
dea Ve atensio esto porto Ceo tena ¿de +10.

wey
A
mé mo
el =
o La
ES

Figara315 Oregulador Zones

i aki tan cnc cl
a ae
squad ee er or ee ne
A reas
gree ete

Va=418V 9 Va=sl0V Ve=0
Aqui está o que passa pela mente de um técnico em manutengáo após ler

encontrado esses valores medidos:

Será que o resistor de carga abriu? No, mesce caso a tensáo na carga seria de
+10 Y. Será que o resistor de carga está em curlo? No, nesse caso a fensáo nos
pontos B e C serian ambos ievados para o potencial do terra e a medida sera de 0
V. Muito bem, será que v eondutor entre os portos B e C está aber? Sim, eso
explica os valores medidos.

Esse tipo de defeito produz um único sintoma, O único modo de obter esse
conjunto de medidas de tensdo € no momento em que a conexo entre os puntos B € C
está aber

Observe que todos os defeites produzem um único sintoma, Algumas vezes,
cis ou mais defeitos produzem os mesmos conjuntos de medidas de tenso. Aqui está
um exemplo. Saponha que o técnico em manutencäo oblenha as seguintes medidas de
tenso:

Van V V0 Ve=0

Que defeito voct acha que ocorreu? Pense sobre isso por alguns minutes.
Quando tiver uma resposta, continue sua leitura. Vocé deve ter pensado o seguinte:

Existe ura tenso em A, mas náo há tnsän em B rem en C. Será que 0 reisor em
série abriu? Se sso oaorvesce, náo haveria eno em B nem em C, mas ainda hacer
+18 V entre o ponte Ao terra, Sin, o resistor em ri prouacelmente está abeto.

Nesse momento, o técnico desconecta o resistor em série e mede sua resis-
téncia com um ohmimetro. Existe a possibilidade de ele estar aberto. Mas cuporha que
sua medida esteja corzeta. Entäo, o técnico continua a pensar do seguinte modo:

Está estranto. Bem, haverd outro rod de obter +18 V no porto Ae 0 V éni Be C?
Será que o diodo Zener está em curto? Ou será que o resistor está em exurt6? Ou
verá um pingo de solda entre Bau Ce 0 terra? Qualquer vom desses defeitos pode
Prodi os mesos sintomas.

Agora, 9 técnico em manutençao teu muis posibilidades de defeitos para
verificar. Eventualmente, ele ou ela encontrará o defeito.

‘Quando os componentes queimam, eles geralmente abrem, mas nem sempre
isso acontece, Alguns disposilivos semicondutores podem entrar em cxrto-circuito
Änternamente, nesse caso cles apresentem uma resistóncia zero. Podemos citar outros
modos de abter curto-cireuitos, como o pingo de solda entre duas trihas (ou fletes)
nos condutores das placas de circuitos impresses, uma ilha com excesso de solda (bola
de solda) pode estar legande dois filetes etc. Por isso, vocé deve incluir mais perguntas.
a respeito de componentes em curto, assim camo de componentes abertos,

172 Eiérènio ge Edi Volume Cap. 5 E — ep. Diodes pare aplico epeciate 173

TÓPICOS OPCIONAIS

59 AS RETAS DE CARGA

A corrente no diodo Zener da Figura 5 16a 6 dada por

61)

3 cuio.cimuitos, Por emo, ee Ro

endo eo or de cata poda opt ! LT rg O custo con di Zener
al de est de cs ne a ae
Saponha que ¥s=20V eR = KO. Logo, a equagio anterior se ré
w- Vy
ba
To

Como antes, obtemos o ponto de saturagto (intereopto vertical) fazendo Vz,

2 gl à zero e rsolvendo cn fungäo de fy para obter 20 má. De modo idéntico, para

i “EE. obter à panto de corte intercepto horizontal, fazemos iguala zero eresolvezios em
E] funio de Vz para abter20 V.

Pe Altemativamente, yoet pode obter os dois extremos da reta de caspa, come
segue, Vialze a Figura 5 corn Y = 20 V e = KA Como diodo Zones cn auto à
corrente máxima é de 20 mA. Com 0 diodo abeto, a tensio máxima no diodo € de 20 Y.

|
|
|
|

à

174 Elerini 4! Flo Volume Ca 5

Talola51 _ Efeitos Sintomas no Regulador Zencs

Defeito vay Yu Va Comemtbños

Nenhum DO 5 1 Nüohddefe
Re 1818 18 DreRepodem quelmar
hos CT o
Die wo 9 Kepode queimar
Du 18 ma 1a
ES CT 9 Repode queimar
» ou om
BCA 1. 0 o
Sem almentagio 0 0 D Verifique a fonte de alimentasto

‘Suponha que o diodo Zener tenha uma tensto de ruptura de 12 V. Entäo, seu
gráfico tem a aparóncia mostrada na ligura 5.160. Quando plotamos a rela de carga
para Vs = 20 Y e Re = 1 KQ, obtemos a reta de carga superior com os pontos de

Inierseedo de Qj. A tensäo no diodo Zener será ligeiramente maior que a tensáo de

joetho por causa da leve incinacto na curva do diodo.
Para entender como funciona a zegulagem de tensáo, suponha que a tensio
a fonte varie para 30 Y. Entao, a corrente no Zener varia para
30 - Vz
Le To

Isso implica que os extremos da zota de carga sño 20 má 30 Y, conforme

mostrado na Figuea 5.169. O novo ponto de intersegio & Q,. Compare Q com (I e veja
que passa uma corsente maior pelo diodo Zener, mas à tenso € ainda próxima da
tonsio Zener. Portanto, mesmo que a tensáo na fonte varie de 20 para 30 Y, a tensáo
Zener & ainda apreximadamente igual a 12 V. Essa é a idéia básica da regulagem de

tensäo: a tensáo de saida permanece constante mesmo com uma varlagdo considerável «e.

da tensño de entrada,

Cap. Dios para alien eperiis 175

510 A SEGUNDA APROXIMAGÄO

A Figura 5.17 mostra a segunda aproximagéo de um diodo Zener. Uma resistóncia
Zener (relativamente pequena) está em série com una bateria ideal, Besa resistón
produz uma queda de tensño igual ao produto da corrente pola resistóncia. Por exem-
plo, tenso em Q, (Figura 5.169) €

Y, = Rg + Vz
ea tensio em Q,€
Va = kg + Va
A variagio na tenso é
Va Vie (a > Re
Joso 6 geralmente escrito como
Ve = AlyRz 62

onde AV = variagdo na tensäg Zener
Aly = variagio na corrente Zener

Rz = resistencia Zener

Figure 5417 Asegunda aproximasto.

Isso nos diz que a varlagño na tensáo Zener 6 igual à variagäo na corrente
Zener multiplicada pela resistencia Zener. Geralmente, Rz € pequena, logo a variagáo
ha tensáo & pequena.

C5 Dies pars api “> 17
176 Eteviónica—4' Ego — Volume Cap 5 os » pars aplicó especia

Subtraindo desea equagio, abtemos

Vsti) ~ Vin
Esposo tn +

que geralimente 6 escrito como

ave

Rearranjando os termos, temos

AVS = AisRs

511 AONDULAGÄO

"Io diz que a ondulacio de entrada de pico a pico € igual à variagño na corrente do
esistor em série multiplicada pela resisténcia em série.

Antes, haviames derivado a variaçäo na tenso:
‘Um regulador Zener como da Figura 5.164 reduz a ondulasto, De quanto éaredugio

a ondulagio? Visualize o diodo Zener substituido pela segunda aproximagto, confor a
mn mosteado na Figur 5183. No nico da descarga do capacitor acorrenteno resistor |

em série é de aproximadamente Se esoa for a variacio máxima na Figura 5.180, a ondulacSo de pico pico no |
ido Zener igual vasco na coment Zener nalen soe ae a Pic no |

ke Tomando a razio da ondulagao na safda pela ondulagio na entrada, übtemos |
ER AU, ae i

a DS |
la E

Figura5:18 O efeito da ondulagio. Para suma resistencia de carga constante, a vaviagto na comente Zener 6 igual
A variaçäo da corrente na fonte, logo a razáo anterior se reduz para

Isso = Rg

AZ Ry, Gas)
Onde AVZ = ondulagéo na saida
AVS = ondulacáo na entrada
Rz = resisténcia Zener
RS = resistencia em série

No final da descarga,

108 Element File - Volume 1 _ Cap. 5

ssa equasto 6 ti porque ela nos diz de imediato como a andulagio de said =

eaondulagio de entrada se relacionam. A equacao mosira que a razño da ondulagio ”
‚ner pela rsisténca |:

‘de saida pela ondulagto de entrada é igual à ruzio da resistencia Zeı
“ie Por exemplo, se a resistencia Zener for de 7 © e a resisténcia em série for de
700 2, a cadulagao de saída será de 1/100 da ondulagäo de entrada.

512 OPONTO DE SAÍDA DO REGULADOR ZENER

Para um segulador Zener manter a tensdo de saída constante, o diodo Zener deve
permanecer na regio de ruptura em qualquer condigño de operaçäo. Isso equivale à
iver que deve haver uma corrente Zener para todos os valores de tersio da fonte de
imontagao e para todas as correntes de carga. O pior caso vcorse quando a tensäo da
fonte de alimentacao é minima e a corrente na carga é máxima, porque a cosrente Zenez
‘ai para ses valor mínimo. Nesse caso,

Vias - Vz
Ign) = Rea)
que pode ser renranjada como
Vimeo = Vz
Reine) =

Contorme foi mostrado anteriormente,
g-is-h
No pior caso, issn & escrito como

Hague) ~ Hsia) ~ lento

© ponte eíico ocurre quando a cumente de carga é igual A corrente mini

no xesistor em sí
Linie = Isa

ANesce ponto, a corrente Zener cai a zero ea regulagem deixa de exist

o 3; _ Cap.5 Dinos para aplicas specas,__179

ae Pela substituicio de Iris) por
state ot be dem por Tigra gag (819) tem a segun

4 Ysimicy - Vz

(oso)

Rete) = 635)

‘onde Remix) = valor critico du resistencia em série
Voteur) = tensäo minima da fonte de alimentacso
Vz = tensäo Zener
Inovix) = Comente máxima na carga

A ressóncia clica Rss € o valor rbrimo permitido deci
et A reina em sine fe deve sr sep ‘tenor que vos os, cane
contrary operacio na regido de ruptura será perdida ea açäo de regulagem nao mais.

513 AREGRA PARA O PROJETO DO LED

A}. A intensidade da laz num LED depende da covrete, Idea
0 e covrente,Idcalmente, o melhor modo
| Send ea ne por meo de sn font comet. © modo uae
> deter uma fonte de corent € por meio de uma alta tenso e de uma resté.
alto valor em série. Nesse caso, a corrente no LED é dada por nea ge

190 Eletrónica- 41 Edi Volume 1 Cap. 5

‘Quanto maior a tensäo da fonte, menor será o efeito de Vip. Em outras palavras, o +
Valor alto de Vs cobre as variagóes na tensño do LED. la

Por exemplo, un TIL222 € um LED verde com uma queda de tensäo minima
de 1,8 Ve uma queda máxima de 3 V para uma corsente de 25 má aproximadamente. 1
Se voce alimentar um TIL222 com uma fonte de 20 V e um resistor de 750.9, a corrente
Yarlard de 22,7 a 243 má. leso implica uma intensidade que é praticemente a mnesima
para todos os componentes TIL222. Mas supomha que o cet projeto use uma fonte de5
Y usa resistor de 120 9. Entáo, a corrento varia de cerca de 16,7 a 26,7 mA, resultando,
numa vasiagio notável da intensidade. Logo, para obter uma intensidade quase cons-
tante do LED, use uma fonte de alimentagáo com um valor mator possivel.

514 0 TEMPO DE RECUPERACAO REVERSA eh:

À Figura 5:19 mostra um diodo diretamente polarizado e a Figura 5.190 ilustra as
‘bandas de cnemia. Conforme vocé pode ver, os elélrons da banda de conducto difane
imme através da juneño e passaram para a regido p antes de se recombinarem
(camino A) Similarmente, as Jacunas entzaram a junçäo e passaram para a segi8o 1
antes que ocorresse a recombinagäo (caminho 3). Se a vida média for igual a 1 ps, os
iewons livres e as lacunas existiráo por um período médio de 1 ys antes que 4
Tecombinacio aconteça. Devido à vida média dos portadores minoritérios, as cargas
lust diodo diretamente polarizado feu temporariamente armazenadas em dife ¿|
rentes bandas de energía próximo da junçho. Quanto maior for a corrente, maior será |.
némero de cargas armazcnadas. Esse efeito € chamado de carga armozenida.

ENERGIA

Figura5:19 Carga armazenada.

Cap. Dioden para species especia, 181

_ A cara aman 6 importante quando vos tentachovar um dodo da
condusio pan ma Forqué? Forque ost panne pola, un dodo
severe, as cargas amzenadas pode cnc ne Sendo vero por guta
Fee, Quail vo ea ior emi des cue Pr
une e coment revrsa Por example upon que ode musa na Hue
Stas rente polarizado npentiamente. Eno, una rete sr ie
pode or por gun momentos por ean as cargas amazenadss masias ne
Fra 3200 Usquinto a cargo armazonados (lens Irre nna) rad
Ju ou escobar pode eer uma cren reverse

ino neonato pr are db ende led co
somo a cebo corm ns cre peto de
RS an tae Se do
reversa caía para 10% da corrente dieta. Por exemplo, o IN4148 tem um L, de 4ns. Se
Ci ire aa coat di de 1 mA € repent or ean
en
en en
eto ak atl ee un Re ne
A AA

ENERGIA, HLURODE
RON

Luxe DE
= —HÁCUNAS

” o

Fiqura 520 As cargas axmmazenadas podem circular no sentido revere.

arme ras
eee mie
er
$210. Foxém, quando a frequéncia aumenta na faixa de megahertz, o sinal de saida
ee

\yoct pode observar, existe uma corrente próxima do inicio do semiciclo negativo, O.

ee ag seer te ea ee
See
terá uma ondulacáo similar à mostrada na Figura 5.2lc. dos oe

182 Eleróni— 4 Bio - Volume Cap. 5

o AAA
o a

(6) © retificador de mein onda; (9) a safda normal: () a sado distorcida por

Figura 521
Ezra de carga armazenada.

545 0 DIODO SCHOTTKY

Um diodo Schottky usa um metal como otro, prata ou platina em win dos lados da
jungño e um cristal de slício dopado (especialmente do tipo n) do outro lado. Quando
lum diodo Schotiky náo está polarizado, os elétrons livres do lado 1 estáo em debitas
menores do que 0x elétrons livres do lado do metal, Essa diferenga nos tamanhos das
(bites é chameda burreira Schottky. Quando o diodo está divetamente polarizado, os
elétrons Livres do lado n podem ganhar energía suficiente para passar para uma órbita
‘halon Por isso, os elétrons livres podem cruzar ajungáo e entrar no metal, produzindo |
"uma corrente alla direta. Como 0 metal nfo possui lacunas, nao há carga armazenada

nem tempo de recuperaçäo reversa, A auséncia de carga anmazenada significa que o 7
tempo de recuperagto reversa se aproxima de zero. Por isso, um diodo Schouky pode: |
‘Ghavear da conducño para o corte mais rápido do que um diodo comum. Quando "|
cado num circuito como o da Figura $2, o diodo Schottky produz um sinal de mein
‘onda perícito como o da Figura 521b mesmo com freqiténcias acima de 300 mHz,

516 CARACTERÍSTICAS DO VARACTOR

Os varactores sfo diodos de silicio otimizados para que suas capucitändas sejarı
Yarikveis (Figura 5224). Como a capacitända é controlada pela tensáo, os varaciores |
Substituem os capacitores de sintonia mecänica na majoria das aplicagöes, ais como os

receptores de televisäo e ridies de automóveis. As folhas de dados dos varactoses. +
fornecem ur valor de seferéncia de capaciténcia medida numa tensio reversa espec.
fea, tipicamente de -4 V. Por exemplo, a full de dados do INS142 fornece uña,

capacitancia de referéncia de 15 PR a -4 V.

_ _ Cop. 5 Dites per spas opis 103

… Além do valor de referencia de capacitincia, as folhas de dados formecem
uma faixe de sintonia e uma faixa de tensio. Por exemplo, into com o valor de
referencia de 15 pl, a folha de dados do INS142 mostra uma faixa de sintonia de 31

para uma faixa de tensáo de 4 a -60 V. Isso significa que a cupacitincia diminai
para 5 pF quando a tensáo varia de -4 -60 V. wesen ==

A ai de sno do wz varier depen do nr de dopage. foe

seston, a Fur SA mans © peel de sonados gare eon Dede Oe Bine

abrupta (a ipo comun de diodo). Observe que a dopage € uniforme em am

Jados da jungäo. Isso significa que o número de lacunas e elétrons livres & igualmente

SD A ib de vein ne eine
DISTANCIA

iver oe
| BOFRERN
Ir

DATNEAO

@ a @

NIVEL. DE
DOFAGEN

DISTANCIA
DAJUNCAD

Figura22__(@) Símbolo; (+) perfil da dopagem abrupt; (0) perfil da depagem hiperabrupta

Para obter faixas de sintonie maiores, alguns varactores tim uma jungio
hiperabrupto, jo peril de dopagem 4 mostrado na Figura 5.22, Ese pui revela que
2 densidade de cargas aumenta à medida que n03 aproximamos da jungáo. A concen
trogáo mais forte Teva à uma camada de deplegia mais estela e a uma capacitánia
maior. Além disso, variando a tensáo reversa, Obtemos efetos mals pronianciados na
‘apacitincia. Um vasactor hiperabrupto tem uma fab de sintonia de 101, suficiente
para sintonizar una rädio em AM por toda sua fala de frequéncia (535 até 1.005 ti).

517 OUTROS DIODOS

Al doe dios e aplicas espec isis antcicamente, estem alguns
unos que vce deve bs Como ls arm à apli api dats
‘pena gama dees cv A en E om go var ome el e
Fe ne par o de quee ri com aldeas,

184 Flerénie = st Eligio - Volume 1 Cap: 5

Cap. S Diodes pure aplicas space 185

Os Diodos de Corrente Constante

Existem diodos que funcionam de modo exatamente oposto aos diodos Zener Em vez.
de manter a tensdo constante, estes diodos mantém a corrente constante. Conhucidos
Somo diodos de corrente constante (e também como diodos reguladores de corren), esses
“ispositivos mantém a corrente através deles fixa quando a tensio varia, Por exemplo,
‘9 1115205 € um diodo de corrente constante com uma comente típica de 2 mA sobre
uma fabxa de tensño de 2 até 100 Y.

Os Diodes de Recuperagäo em Degrau

O diodo de recuperacio em degrau tem um perfil de dopagem incomum, porque a

“densidad de portadores diminul próximo da jungic. Essa distribuigáo náo usual de
portadores provoca um fenómeno chamado flerrupgto reversa. Durante o semicido,
Positivo, 0 diode conduz como qualquer diodo de silico. Mas durante o semicido

Tegativo, existe uma corrente reversa por alguns instantes, por causa das cargas . |

armazenadas, e depois cai a zero repentinaraente. A intorrupeño da corrente num
diodo de recuperasáo em degra € rica em harmónicos e pode ser fltrada para
produzir uma sendide com uma frequéncia mais ata. Por isso, os diodos de recupera-
Fao em degrau sfo usados nos multiplicadores de fregúéncia, circuitos ja freqióncia
de saida 6 um múltiplo da freqhéncia de entrada.

Os Diodos de Retaguarda (Back Diodes) -

Os diodos Zener tim normalmente tonsSes de ruptuca acima de 2 V. Por mio do
iustenlo do nivel de dopagem, podemos oter files Zener para corse prösimo de

Zero. Aconducio diveta ainda ocorre eu tone de +0,7 V, mus agora a conducaoreversa +
ruptura) comeca em -0,1 V aproximadamente. Uin diodo como esse € chamado diodo |

de retaguarda, porque ele conduz melhor reversa do que diretamente polarizado, Os
‘Siodos de relaguarda sño ocasionalmente usados para reilficar sinais fracos,cujos picos
de amplitudes estáo entre 0,1 e0,7 Y

Os Diodos Túneis

Peto uso done de dopage de um iodo de aga
ruptara em O, Esos pos de diodos eto amados ide lan Bars todos o
vn fenómeno conhcid como etc regalo, les que aca un
sears emma ce tren et no ens que um aumento a
car tes, À rencia meat dee ioe ine lee ae e
freqüéncia chamados de asciladores. Esses circuitos 580 capazes de 2

poténcia ce em potóncia cx, porque eles criam um sinal senoidal. e

|

RESUMO.
Segúa54 0 Diodo Zener

© diodo Zener € aquele utilizado para
‘operas na regiño de ruptura, Sua princi-
pal aplicagio € como regulador de ten-
sao — eiscuitos que mantén a tensño na
carga constante. Idealmente, um diodo
‘Zener funciona como uma bateria per-
cita. Para uma segunda aproximacéo,
ele possul uma resistencia de corpo que
produz uma pequena tensáo adicional.

Segäo52 0 Regulador Zener com Carga

Quando uan diodo Zener está em parale-
To com um resistor de carga, a cornente
através do resistor de limitagao de cor-
rente ¿igual à soma da corrente Zener e
Aa’comente na carga, O processo para
anulisar o regulador Zener consiste de
calcular a corrente no resistor em série, à
‘eorzenie na carga € a contente no Zener
(nessa order).

Saäo53 Dispositivos Optocletrónicos

© LED é largamente usado como indi-
cador mos instrumentos, calculadoras €
‘outros equipamentos eletrónicos, Pela
‘combunagio de sete LEDs num encapsu-
Jamento único, obtemos um indicador
de sete segmentos. Um outro dispositivo
optceletrónico anulto importante € ©
acoplador ótico, que permite acoplar um
Sinal entre dois drcuitos alternativos.

‘Sepia SA 0 Diodo Schottky

© tempo de reeaperagio reverse 6 0
tempo Races para que um dingo em
consi sop sepentinamente ducado
fre 0 cove, Pe tempo pode cer de
pura Agans nanoseepandes, mas so
Shen unt te quant alta riel
frum cto rade O codo Sal
¿on iodo espe m un tempo de
Separe reverse 270 Por 0
SRE € mato ala alas re.
Gén onde so cascos tempos de
chaveamento muito curtos.

Sega 55 O Varactor

À langura-da camada de Sepesfo au-
aa com a tenso severa. À por iso

e à capacitancia de um varaer pode
SE conttoleda pala tenso severa. ase
Es fandamente da sintonta por contole
moto de apart dria etelevisa,

‘Sogo 5.6 0s Vasistores

Estes dispositivos de proteçäo sáo usa
dos em paralelo com u encolannento pri
iso de um tansfonnador para saps
sir os picos de tenso que podem danifi-
car où poluir a tensdo de entrada dos
equipamentos.

Segño5.7 Almerpretacío da Folha de
Dados dos Diados Zener

Os parämetros mais importantes de uma.
folha de dedos dos diodos Zener sao a
tensño Zener, a poténcia nominal méme,

a corrente nominal máxima e a tolerän-
cin. Os projetistas necessitam também da
resistencia Zener, do fator de degrada-
‘go e de algumas outras informagoes.

Soçäo 5. Verilicagä de Defeitos

A verificaçio de defeitos € uma arte e
uma ciéncia, Por isso, vuct pode apren-
der apenas alguns pontos em um livro.
O resto deve ser aprendido com a expe-
riéncia direta nos circulos com defeitos,
Como a vetiticagio de defeitos € wna
arte, voce deve ter sempre em mente à
pergunta “e se?” e procurar seu próprio
meio de solucionar un problema.

EQUAGOES IMPORTANTES

Esta equagto voc’ devo memorizar, Ula
diz que a corrente através do resistor em
série € igual à tensio no resistor em série
dividida pela resistencia, 1660 € um outro
exemplo da lei de Ohm, onde a tensäo €
a diferença de potencial nos extremos de
‘um resistor

Equagáo 52 A Tensäo de Thevenin

me eve

Esta € a tensño no resistor de carga
quando o diodo Zener $ desconectado.
‘Uma forma de voce lembrar disso €: Ve

Cap. _Diotes pare aplicates especias 187

dividida por Rs + Re 6a comente na carga
Multplique essa corrente na carga par Ru
evocd teréo valorde Vins. Ovalorde Vi
eve ser mator do que atensáo Zener para
que exista a regulagem,

Equagáo 545 A Corrente no Zener
Leds hh

Beta é uma formada disfargada da lei das
comentes de Kirchhof, Ha diz que a cor-
enteo Zener 6 igual à diferença entre à
comente no resistor em série € a camente
na carga. Para usila,vooejé deve br Gal.
clad os dois passos anteriores do pro-
essa (1) ocáleulode ls (2) cl de

Equaçäo 58 A Corrente no LED

ig ="
sE

Esta equacáo fomece a conrente através
de um resistor em série com um LED.
Fla diz que a corrente € igual à teneäo no
resistor em série dividida pela resis"
téncia, Use o valor2V para Vo, a nao ser
que woo? tenha um valor mals preciso.
para a tensáo no LED.

EquagiioS9 A Potóncia Zener

Pre Vale

A poléncia no Zener é igual A tensño no
Zener multiplicada pela corrente no Ze-
ner Essa potóncia deve ser menor do
que a poténcia nominal máxima forne-
ida na folhe de dados. Caso contrério,
vocé pode queimar ou degradar seria.
mente as características do diodo Zener

138

Eletrónica 4 Baio - Volume) Cap. 5

Qual ea vrdadescbrea tense depos

feo iodo Zone?

5) is aumento quand a comente
den o edo

1 Bu dene do

À Eh figualseoretemattptieads ©
parer

4 En aprosiadan

te constante

Qual das segulnte afirmagóes descreve
nlnor um diodo Zener?

a) Em diodo >
9) Éum dispositivo de tensdo constante

3 Bum dispositivo de corrente

a) Ble tabalha na regio deta.

‘iodo Zener
5) Bumabeterts

B apro en
2) Fina reta de potencial det Y

2 E vetamenta polarizado

Atento na zen Zoner égeraimente
5) Pequens

à) Grande

2) Medida em volts A
À Sebisaida da tenso de ruptuca

Se a penis em série im num
saludos Zener sem aan corente
5 Dim

À) Mann se à mess

9 Aumen

À Bigual tenio dividida pele PR

a segunda aprodmasio tens al

te ede Zen Ea Zo da temo de
A]

Drame Rent Zener

3 Ruocem cae Dodo Zener

A testo na carga € aproximadamente
Constante quando um iodo Zener ex
À Disetamente polarizado

6) Reversamente polarizado

&) Operando na ogiio de ruptura

à Niopa

Num regulador Zener com carga, qual
comente a maior?

3) À corrente no resistor em série

1) À corrente no Zener

©) Acorsente na carga

&) Nenhuma dense

Se a verein de carga diminul man.

regulador Zener, a corrente Zener

2) Diino

À) Permanece ames

©) Aumenta :

2) À eu à tensño na fonte dividida.
pela resta em série

Se a resistencia de carga dim ant

regulilor Zeer, corren en série

a) Diet

À Permanece a mesma.

©) uments

©) Bigual tenso ns fonte dividida.
pela resistencia em serio

Quando teneso da fonte aumenta num
Fegulador Zener, quel das corentes per |
{ncnece apronizunlamente constante?

A comente no rester en série
2) À corrente no Zenes

©) Acorente na carga

) À current total E
Se o diodo Zener num raguladar Zune:
foc conectado com a polaridade tocada,

3 lens ma aug Bear peta de
907% dv
oy av

3.

m

15

16

".

Fin alas Esencias, um diode comm
‘fo funciona corretamnente por au da
4) Polasizagio dieta

5) Polarizagso reversa

© Raptara

À Carga armazenada

A capacitincia de um diodo varator au-
ment quad atenas seversa nel

2) Diminat

5) Aumenta

©) Atinge a cuprara

d) Armazena carga

‘A ruptura nfo deseó u diodo Zones,
desde que a comente Zener sea menor
ques

1) Tensto de ruptura

2) Corrente de teste do Zener

©) Corrente nominal maxima do Zener
1) Barecra de potencial

Para mostrar o dígito 8 cn um Indicador
deste segmentos

8) Osegmento C deve estar igado

1) O segmento G deve estar desigado
©) O segmento P deve esac ligado

9 Todo segmentos devem

Vin fotodiado € normalmente

4) Dixetamente polarizado,

+) Keversamente polacicndo

6) Nem dirta nem severamente
polarizado.

+) Um emssor de luz

Quando a intensidado de luz num foto-
odo aumenta, a comente eviesa de
portadores novice

9 Dita

9) Armenta

©) No 6 aferada

4) Iaverte de sentido

O dispositivo astoiado à capacitancia
controlada pela tenso € um

4) LED e) Dido varactor

1) Fotodiudo 4) Diod Zen

Cap. 5 Diodes pera apices especie 199

20. Sencomada de deplego aumenta ac
pale Pete
Dima
3) Permancor amesma
à uments
Brain

a

9) Permanece mesma,
©) Aumenta,
À Ter mais largura de faixa
22. diodo varactor
4) É geraimente dietamente
Jarizado
2 E geralmcntoreversamente

polarizado
1) E geralmente nao polasizado
6) Está na regio de ruptura

PROBLEMAS BÁSICOS
Sagäo5.1 0 Diodo Zener

51. Umregulador Zener sem carga te um.
lense de alimentacio de 20, um resi
{nda em série de 390 0 e uma toto
Zener de 2 Y. Qual£a comen no Ze

52 Sea tensio da fonte no Problema va

ar de 29 para 40 Y, qual será comente

sims no Zen?

53 Seoresitoremeéi do Prcblema ver

un tolera de 210%, qual será a cor

rente mxina no Zener?

Sepäo 52 O Regulador Zener com Carga

34 Seo diodo Zener for desconectado na Fie
ara 523, qual será tensño ma carga?

390 Perou 4 Edo» Volume 2 _ Cap L Bu

Cap. Dinos pare aplicas epeciels 131

‘Supunina que a tensto de alunuotacio na
Figura 528 diminun de 20 para 0 Y. En
am valor 0 longo dessa tb, diodo.
‘ener no manter a reglage. Calle
tente de alimentacio no qual aegula-
msc perdida.

Calle as us comentes na Figura 523.

Suposhe uma tlerneis de =10% em
feibos os resistance d Figura 523, qual
sera eurent mábima ro Zener?

Suporina que a tans de almentagko da
Figure £23 varia de 20 para 40 Y. Quel
será comente máxima no Zu?

Quai a disipagio de pottrcia nos resis
tores eno diodo Zener da figura 9207

O dico Zener da Figura £23 (o uba
tide por um INB6I. Qual 6 tensko ma
carga corceme no Zener?

O diode Zener da Piura 525 tom uma
fesistna Zener de 11,50. Se a fonte de
alimentagso Giver uma andulagi de 1 V
spice a peo, qual será onculagéo no
seais de cargo

Descrco diagrama eétio de wun rege
dor Zener sum vena fonte de alimente
ho de 25 Y una resta em série de
B02, una teneño Zener de 15 Y e uma.
cesisincia de cur de 15 KA, Quel £a
Teno xa caga ea comente no Zener?

Sogäo 53 Dispositivos Optoeletrónicos =

1518 Qual ea comente no LED da Figura 5247

5.14. Se ateasño de alimentssio na Figura 524
Akunentar para 40 Y, qual sera corente
no LEDt

Figura 524

528 Seoresitorna Figura 524 for aumentado
Para 1K, qual er a core no LED?

516 Oresistorna Pigura 524 6 aumentada et
ua coment 0 LED ee gl a 13 mA
Qual corto valor des resistencia?

Seçäo 5.7 A Interpretacio da Folha de
Patios dos Diodos Zoner

1517 Um dodo Zener tam uma tenso de 10V
eme convent de 29 mA. Qual da dis
[peso de potencia?

518 O diodo ANS tem uma comente de 5
mA circulando por ele. Qud € a pos
tencia?

519 O diodo Zener da Fig
INDIE, Qual € tensto 2
Eamésima?

sina?

5.29 Qual éacorenterominal máxima de um
¿iodo IN7S8? DR dus respostae. ri,
“incio, divida 3 putin nominal máx
ma de 400 mW pela tensto Zener

Segundo, tome a médie das dues cor à

Festes formocidos na fea de dados.

Ss

523 € un |

uSVac

Figura 525
Seçüo 58 Verificagäo de Defoitas

529 Na Figura 525, qual € a tenso na carga
pars cada uma das seguitencondigüas?
à) Diode Zenor em arto
D} Diogo Zener aborto
©) Resstor em série aberto
14) Resistor de carga em custo

522 Se yo med proven 264 Y
2 densño na carga da Figura 028,
que faite vod acredita que existe?

523. Voct mede 20 na cargada Piura 523,
Un mer india que io ence
est abet. Antes de abat D dodo
Genen quema deve enc

eva

L m

E En
om Y
mA avs

524 Na Figuca 525, 0 LED mo acende. Quel

dos seguintes problemas € posa

2) VÍSILA está aberto

) O terra entre os dais diodos do

lado esquerdo da ponte et aberto

2) O capaciu de fo está aber

4) O capacitor de filo etd em curto

©) Oresstor de carga ertáaberto
I Ovesistor de carga est em art

PROBLEMAS AVANGADOS

525. 0 dota Zum d gar 82 e ema
Seta Zoe te AT à Du e
Sato na cng vo Inc Rot
‘sens cálculos? ms

LAMPADA

Figura 526

Bltrönin - 4 Eigle = Volume! Cap. 5

] i

|
|
|
|

O iodo Zener da Figura 523 € um
NS Se aresstincia de carga variar de
para 10 KO. qual será tenso mínima,
Ina carga? E a tensio máxima na carga?
se segunda aprosmasio)

Projet um regulador Zener que contes
Die as seguntes epecideaghes: wna a
Bio me cua na fonte de 20 Y e uma
arrete na carga de 20 mA.

Um TILSIZ & um indicador de sete seg
mentos Cada segmento tem ima queda,
e leneBo ente LS e 2V com 20 mA. A
tensio de elimentacio € de 5 Y. Pre
tun ccoito para o indicador controlado,
pon chavesliga/desiga que drene uma.
Esrrente máxima de 140 mA.

Atesato ra secendário da Figura 525 €
Se 12 V rua quando a tenso na bra €
(e 115 Y es. Durante o dí a testo na
Tanta varia em 30%. A toleráncia dos
úresistores ¢ de Sf. O IN759 tem uma tle-
Fancia de 10% e à rsistenda Zener € de
70 Se Ra or igual a 8608, qual do valor
mérimo posdvel de corente no Zener
‘emaqualquerhara do día?

Na Figura 825, a tensio no secundario
de 156 V rng e 2 queda nos diodos €
{ds 07 Y em cada um O INSATA 6 um
‘indo de corren: constante de 47 mA.
A comente no LED € de 186 mA e à
orsente no Zener & de 24,7 mA. O ca-
Factor de Éltr fer uma tlerBna de
220 Qual $ tea de pio a pio mi

531 A Figusa 526 mostra una parte de um =
Sistema de luz de uma bicicleta. Os dio-
dos sto Scotty. Use a segunda aproxi
mache para calcular a tensto no capac
lor de Air.

PROBLEMAS USANDO 0 DISPOSITIVO
Verificador de Defeitos.

‘Use à Figara 529 para os problemas restantes,
Sc vnck ande ndo fez ico la o Exemple 411
es de fentar ocolver eses problemas. Os |
efes postvee so components abertos ou

Sn Cars, terminslsabertos, alla deateramen-
tele O tetingulo designado por “OR” fornece
ds cedidas do regulador Zener quando em
Euacionamento normal. Os retingulos mean.
las "TI ate T8, 080 as medidas paa os do
tentes defets. O retängulo maior de “medi
goes convert os ina em valores medidos.

530 Facontre 0 def.
633 Encontre defo 2,

534 Encontre os défis 304.
535 Encore defitosSe6.

15.36. Encontros defetos7 e.

4

O dispositivo de verificacs

eieitos™. (Patenteado: cortesia de Maloino

|
|

1

TRANSISTORES BIPOLARES |

© sinal de rädio ou de TV recebido por uma antena é tio fraco que ele náo pode fazer
funcionay wan alto-falante ou um tubo de imagem de TV. Por isso é necsssário amplifi-
rara sinal fraco até que ele tenha poléncia suficiente para aplicacóes práticas. Antes
SE lus, ag válvulas era os principais dispositivos usados para a amplifcagio de
Sais fracos. Embora as válvalas scjam excelentes amplificadoras, elas apresentam
ina serie de desvantagens. Primeiro, possuem um filamento interno ou aquecedor
que requer 1 W ou mais de potindia, Segundo, a vida st de seu Blamento é da order
de alguns milhares de horas apenas. Tercciro, ela ocupa muito espaco, Quarto, o
“Squecimento necessärio para o sen funcionamento faz aumentar a temperatura interna
‘de seus equipamentos eletrónicos.

Em 1951, Shockdey inventou o primeiro transistor de jungio, um dispositivo
semicondutor capaz de amplificar sinais de zädio e de TV. As vantagens de win
Eanaictor ultrapassam de longe as desvantagens de uma válvula, Primeiro, o tran
{stor nao tem lamento ou aquecedor Jogo, ele requer wma pottnci to manos
Segundo, por ser um dispositivo semicondutor ele pode durar indefinidamente.
Meco, devido as suas pequenas dimensóes, ele ocupa muito pouco espaso, Quar-
10, como ele gera pouco caloz, os equipamentos podem funcionar com temperatuzas.
intermas mais balas.

© transistor possibilitou a invengño de vávios outrus dispositivos, inclusive 2
do circuito integrado (CD, un dispositivo pequeno que contém mülhares de transistor
o A existencia do Cl deu origem acs modernos computadores e a outros æilagres da
Metuonica, Este capítulo discute os transistores bipolares, O Hipo que funciona por
tlétrone e lacunes. (A palavra bipolar vern do termo “dois pólos”.)

E

- Cup. 6 Transistor ores 195

Apso estudo deste capitulo, oct verd ser capaz de:

> Demonstrar seu conhe: a
Dimonstrar seu conbecimento sobre as relates ene base, emisor €

D> Desenhar diagramas de cicul Bo
Descalaz diagramas de iris em EC e denominar terminals ts e

P> Desenhar uma curva hipotética da base e uma fam
coletar, designando seus dois ebxos. Oi

D> Denominar as is zegiöes de operagio
Denomina -gides de operacso de um transistor bipolar na curva

D> Usaras características ideais e a segunda aproximagso do transistor

D> Citar varios parámetros nominals
a vos paint do transistor bipolar que säo usados.

61 O TRANSISTOR NÁO-POLARIZADO

Um transistor tem tte regie dopadas, confor
Um na topadas conforme mostado na Figura 6. 4 regito
neo 6 harada emisor a reps do mel a te 210 supone o cido Ese

‘transistor em particular € um dispositive mpr. Os transis
aor ex puns ¢ um dti np. On rate de nr pds

©

oe

ea

Figura61 A estrutura do transistor.

196 Eieénin 4? Flo Volume Cap.

Os Diodos Emissor e Coletor

aerate om nmin eng
oxen rats ene ae sae
er
en
=

Antes e Depois da ¡sáo

Liga peas do tao ne de sos a Came
A Ree ao ai es Tc jos
Se Ce ny ie coe eo
ee nee
a an ad ame ie
Sci re an &
iti dpi ars ne a u a

0888868
806560
éééeécél =
0000083 un
soso. oa TER
6666664
© 0 © © © © €] ud
lo © OO © © @| Tu
JO 6005568
5460585
6666095

Figura62 — As camadas de deplegío.

ESE

62 OTRANSISTOR POLARIZADO

o Cap. 6. Trersistresipoores 197.

Um transistor náo-polacizado pode ser vato como dis diodos. Cada diodo tem sma
bare de poten de aprosimadamente 07 V. Quando vox conc ia lote de
tenso externa no transito obte alguns resultado esp don

Os Elötrons do Emissor

1 Figure 6.3 mostra um transistor polarizado. O ia de menos representa os elérons
lies. O emisor à fortement dopado. Sua Funglo ¢ inet eds feces où be A
Boss € racmente dopa e mu esti pactado olor pasted een es
ineiados pelo emiscor par o coleor O nivel de dopagem do oidor € ene a fr
dopagem do eaizsor soca dopagem da baso. O or tem ee nome porate al
‘olla o captura o tros vrs a Pace

A fonte da esquenda da Ha 63 polaiza drtamente iodo emisos
enquanto à font da deta eversamtente o diodo colton, No momento e
usa polen diva € aha 55 lode anion or enn ac
Pme

Figura83 O transisior polarizado.

Os Elétrons na Base

Se Vip for maior que a bameira de potencial, os elétiôns do emissor entraréo na regio
da base, conforme mostrado na Figura 6.4. Esses elötrons podem eircular em qualquer
uma das duas diregöes, Primoiro, cles podem circular para a esquerda e sair pela base,
pasando através de Rg « indo para o terminal positivo da fonte, Segundo, os elétrons

_ livres podem circular para o coletor.

198 Entries Epi Valume 2 _ Cap. 6

Figura64 Os elétrons na base,
Que caminho tomará a maioria dos elétrons livres? A maiotia doles segnürd
para o coletor Por qué? Primeiro, a base é fracamente dopada, Por isso, os elérons
[eres tér uma vida média longa na regiño da base, Isso Thes dé tempo suficiente para
aleangar a regio do coletor. Segundo, a base 6 muito estrcita Isso dá aos elétrons livres
uma chance maior de alcangar o coletor. Em outras palavras para circular para fora da
ase pelo resistor externo, es eletrons Livres precisam recombinar-se com as lacunas na.
base. Ai, como elétrons de valéncia, eles podem circular para a esquerda até deixar a
base € entrar no condutar externo. Como a base ¢ fracamente dopada e muito estrcita,
alguns elétrons conseguem recombinar-se e alcangar o terminal externo da base

Os Elétrons no Coletor

‘A maioria dos elétrons livres vai para o coletor conforme mostrado na Higura 65. Uma
‘vez dentro do coletor, eles sáo alcaídos pela fonte de tensáo Vcc. Tor isso, os elétrons
vrs circulam através do coletor e de Re até alcangarem o terminal positivo da fonte.
de tenso do coletar.

“Vemos resumis o que está acontecendo: na Figura 65, Vas poliza dietar
mente o diodo emissor, forgando os elétrons livres no emissor a entrar na base, A base
estreita e levemente dopada da tempo suficiente para que quase todos esses elétrons se
Jifundam dentro do coletor. Esses elétrons circulam pelo coletor, através de Ro €
entram no terminal positivo da fonte de alimentaçäo Vox. Na maioria dos transistores,
mais de 95% dos clétrons do emissar váo para o coletor; menos de 5% circulam pelo
terminal externo da base.

Transistor bipolares

199

Figora6S À entrada dos clétrons livres no color.

63 AS CORRENTES NO TRANSISTOR

gn ttm más ps nite ev
Ric carat ce ges cota nas teats
Heeb Re rag cna ecg a decree uns
ee cin se
en
a ne i et ns de mia
mele hac Ed ps en als

rent los transistores de baixa: incia, a corrente na base € geralment Sordo,
Se i rome ina oman se oe

de
(9 CONVENCIONAL.

Figuia6.6 Simbolo esquemático do transistor

|
|
|
|

nee

200 Eltrindn 4" Este - elame Cu 6

= Cs Transistoren paar 201

Lembre-se de le das correntes de Kirchhof. Bla diz que a soma de todas as 7
correntes que eniram num nd où Juncáo € igual à soma das cursentes que saem Jesse
ou juncio. Quando aplicada num transistor, a Ji das corentes de Kirchhof forte:
teow esta Importante relacio sobre as tts correntes do transistor:

lalo + le 61

Essa equagi diz que a corrente do emissor ua à soma das corsentes do culeio eda
base. Numa aproximasio, a corrente do coletor pode ser considerada igual à comente
do emissor.

O quetorna o transistor muito util é sua corrente do coletor que é muito maior
que a comente da base. O ganho de comente fue de win transister € definido como a
Corrente do coletor dividida pela corrente da base, Em sísnbolos,

Ie (62)

Be i

Para os transistores de baixa poténcia, o ganho de corrente € tipicamente de
100 a 300. Mesmo para os transistores de alta poténci, © ganho de corrente é de 20 a
100. Iso significa que 95% ou mais dos elétrons do emissor passam para o coletor
‘enquanto menos de 5% escapam do terminal da base.

‘A Fquacho (62) pode ser nearanjada ce dues formas diferentes, Prime,
sabendo os valores de Bye de Ip vocé pode calcular a corrente de coletos com esta
equagio:

Le = Pain (63)

Segundo, sabendo os valores da comente do coletor e de Bay vocé pode
caleular a corrente de base com

Ic (ay
E

BIBLIOTECA GERVASIO FORA

Cop.§ rentre bipolares 203

207 _ bienio Eike Volume Cp 6 L u
64 ACONEXÄOEC

Na Figura 67, o lado comum ou o (era de cada fonte de tensio está conectado ao
tmissor Por isco, culto €tatado por configuracio em emisor comu (EC), Observe
que o creito tem duas malhas. (mall da esquerda é chamada circuito da base ea
halla da ditelta chamada circuito db cole. Tipicamente, afaixa de Vgg € em torno de
Bas V para 2 maioria das aplicagdes em baixa poténcin. Por mel de diferentes valores
de Vane ‘ou Ry podemos controlar acorrente da base. Conforme vocé verá mais tarde,
à comente da base controla a corrente do coletor Logo, qualquer variagño na corrente
¿la base produzirá uma variagio na corrente do enletor.

Figura67 — Aconedo BC.

No circuito do coletor, existe uma tensño de alimentaco Vog e una resis-
tencia de limitagio da carrente, Ro. Atensio entre o coletor e o emissor é representadá

por Vez. A tensao de alimentagío Vec deve polarizar reversaanente o diodo coletor,
4 normalmente, Isco € geralmente, satsieito |

caso comtrário o transistor nao 0;
(quando Vep & maior que 1 V, Uma faixa típica de Vez € em torno de 1 a 15 V para 08

ireuitos de baixa poténcia.

65 ACURVADABASE

Qual é a aparéncia do gräfico de ly versus Var para vocé? le se parece com a curva de
im diodo retificador comum, conforme mostrado na Figura 68. E por que näo?
Estamos falando da corrente e da tensio do diodo einissos, portanto devemos esperar
à curva de um diodo para a corrente versus Lensäo. Isso significa que podemos usar
‘qualquer uma das trés aproximagóes discutidas anteriormente.

oe

+ Ve
Figura68 A curva do diodo.

For exemplo, se voc está veiicando defitos mum circuit com tans
pode tratara parte baceemlssor do transistor como um diodo deal Ico pets que
Voce estime rapidamente os valores descorentes tenses Masse vou et envolvito
‘un pre pro va rect incur a eisen de corpo do dedo oso ne

ml a is a a pt
pole pl ne is a ete pea a
a
Be m

ee eee
ne PR tera map ee it ne
En ee

ee (63)

. Aromen com um eine pls Vo V Yee ets
tenes ne tn tral do anto eo tema O bind com Lae les (o
Vi Ve lan tes ens umi do tense Voss
dE o eine do pau sto des bes sacs een
AS

Ver = Ve ~ Ve
Para obter Veg, subtraia Vp de Ve:

Vee re an

|

208

Elerion 4° Edo Volume) Cap. 6 . u

Cap.6_Tiensstos bipoores 205.

Para obter Vge, subtzala Vp de Va

1 possvel varier Vas € Veg na Figura 67 para ajustar diferentes valores de tonsbes
cometes Formos de e on vo poe ober ados deur tod
Sen Vez Por exemplo, suponha que voce aca um ajuste de fy = 10 LA, Ent,
a Vaca rad os valores lares dec Ves Hotando os dados, obtemos
Brain mostrade na Figura 69.

cen TL
ande a er rain

Sr ee Deine à
Co erence 3
ee a ee LS

AS CURVAS DO COLETOR

Quando Ver for zero, o diodo coletor nao estará reversamente

Sikrons que chegam à camada de deplecio. le

uum poquene mento plaagto ves fet para Clear tods os eles
tree mein a Pen AE
Seer ee NO grafic izan! signee que a émane no color € sane
igual a 1 mA para qualquer valor de Voz entre 1 e 40 V. (A propósito, esse gréfico [As
IN mul aso em apache de ba potencia)

Acima de0,7 V,o valor exato de Vga & mais tao importante, porque mesmo.

SVG iu 5 AS cl soga > Fdo
pa HE DL 1 Ug oe ce mg pu > ne
aac mem i pom met cds apodo
Sen np es de ae nema mn
an

ke

104
Ima

y Ya

Figura69 Uma curva do coletor

ATensäo e a Poténcia do Coletor

AA lei das tensöes de Kirchhoff diz que a soma das tensdos suena malt fechada $ igual
à zero. Quando aplicada no circuito do coletor da Figura 67, a lel das tens0es de
Kirchhoff famece esta importante eguagño:

Vez = Vec ~ Ro (66)

Bla diz que a lensäo entre o emissar e o coletor é igual à tensäo na fonte de alimentac4o

menos a tensáo no resistor do coletor. Essa equacSo 6 essencial em andlises e verficagio

dedeicitos.
Na Figura 67, 0 transistor tem uma dissipagio de poténcia de aproxi-
out ipago de pote proxi

Po = Verlo en

‘ssa eguagäo diz que a pottncia do transistor € igual A tensño entre o coletor e o
emissor multiplicada pela correite do coletor Essa poténcia € a causa do aumento da
temperatura najungio do diodo coletor. Quanto maior poténcia, maiora temperatura
a juno. Os transistores qucimamn quando a temperatura na funcio alinge fa de

206 Flota 4 Ego Volume! Cap.

150° a 200°C. Uma das principais informadas fomecidas pela folka de dados € a ~
potencia nominal maxima Pas. À dissipagto de pottncia máxima dada pela Equa-
Fo (67) deve ser menor que Por

As Trés Rogides de Operacáo

curva da Figura 69 tem ts regióes cujas operagies sfo distintas para o transistor,
Primeira existe a segiño do meio, onde Ver está entre 1 e 40 V. Essa & a regiño mais |
importante porque ela representa a operagio normal do transistor. Nessa regi, u
ado emissor está dirctamente polarizado e o diodo coletor esta seversamente polari- :
Jaco. Além disso, o coletor está capturando quase todos os elétrens que o emissorestá |
Inetando na base. À por iso que a variagto na tensño do coletor nao afota a corrente do
coletor. Basa regido & chamada regio ativa. Graficamente, a xepsto ativa € a parte
torizontalda curva E

“Uma outra regio de operaçao distinta éargi de ruptura, O transistor nunca |;
dove operar nessa megido porque 6 muito provável que eleseja destruído, Ao contrério
30 diodo Zener, que foi otimizad para funcionar na regiäo de muptura, um transistor
no fol projetdo para operar na regio de zuptura, :

Finalmente, existe parte da curva na qual a corrente cresce muito, onde Veg
está ento, apronimadamente, 0 1 V. À parte inclinada da curva € chumada reido de
ahwragte, Nessa regio, à diodo coletor ndo est zeversamente polarizado, (Observer
‘Gio: pacas transistores de baixa potencia, a curva pode ficar horizontal bem abaixo de |
TV. Por exemple, a curva do 208904 atinge 1 mA com apenas 03 V) Pr:

Em resumo, a curva na Figura 6.9 tem ume regido de saturagko, uma regio
ativa e uma regido de zuptura. Um transistor pode operar com seguranga tanto na
regido de saturagio quanto na regido ativa, mas nao na regio de ruptura, Em aplica
‘hes nas quals o transistor amplia os sinals acos de ii e TV, ele estaré operando,
Sempre na regio ativa. uf

Outras Curvas

Se medismos Ic e Vor para lg = 20 uA, podemos plotar a segunda curva da Figura 6.10
A curva similar à primeire, exceto que a corrente do coletor é de 2 mA na regiao ative.
‘Novamente, a corrente de colelor & constante na regio ativa à

‘Quando plotamos várias curvas num papel milimotzado, obtemos um coms

junto (ow uma famili) de cuzvas do coletor como o da Figura 6.10. Um outro modo de
bier essa Laila de curvas € com um Lragador de curvas (tun instramento com um

. PP.
mest ori Jar sin en to
dar mr
A eee
eh este

7mA
Be = Aya = 100

Se vocé continuas verif

ndo, obterd o mesmo = :
¡anto de corrente de 100, ld evs a

e come ost ces
odes pote ers 0
somes ete oat on ole tras 108
a mn
a er esr Tr

A Regiäo de Corte

A Figura 610 tr uma curva incperada, a cava ins Obs
. . sion Observe que comente
Ic zo, mas anda exite un core de cleor Nm tag de vn eta
content € normale ao pequena que nfo podenos mt Heros una sep.
sss cape na ara ss um var mat mu do que ale
rm. hos curva inferior crac reid core de easton a pena ameno
colt € hamaca rent de oido ar. a à

__ Porqueexisteuma comente do coletorse io existe corente da hase? Porque
© diodo coleta, como qualquer outro diode m uma coment revels de sociales
ironie € uma coment de fuga de superficie. Voor pode ignrar a coment de
Carte do celo quando a corrente do clear foc muito mui Por semplo, 0 2NSSDE
Lena coment de corte cio clei de 20. Aplicando uma era de 291,8 pode
ignorar ess rente de 50 quando a coments normal do cleo fr pel menos 20
es BD A ou LA. iso parent um ea de cc menor que 5%

1208 Eletrinion 3" EAipio Volume 1 _Cape6

z

ya

FiguraG:0 A familia de curves do eoletor.

Recapitulaçäo

rien qu eps cp sia. ai
Qn i hrs
Oy sre crn ge gue Se a an Jans
ee nn
ca en e er En
aio i tare ;

67 ASAPROXIMAGÓES DO TRANSISTOR

Para uma vericago de defeitos eficaz, proeto ete, voc deve decd por s mesmo,
vado boa ens que apronimag eye ver ui Se o fr uma sponte
Simples, a veias de defeton pode leva hora ate que o dee an lo on
Stites com transistores. Se nao for usada uma aproximacao avan um projet
oder projtar cultos com ransstores de qualidade inferior

0 Transistor Ideal

[© Seo fabricante pudesse produzir um transistor ideal ou perfeito, vei o que ácontecería

com as curvas da Figura 6.10: primeixo, näo haveria regido de ruptura, o que significa
que voce poderia aplicar qualquer tensáo entre os terminais do coletor e do emiseor:
Seguado, näo haveria corrente de corte do coletor, o que significa que a eurrente do
coletor seria zero para fp = 0, Teceiro, nño averia regiño de saturacto, o que significa
que asegiáo ativa iria estenderse a partir de Ver = 0.

À Figura 6.11 € uma representagio do que acabamos de dizer. E sobre a curva.
da base? À parte entre a base e o emissor de um transistor € um diodo, Idealmente, esse
diodo nao teria harreira de potencial nem resistencia de corpo. Ele seria o diodo ideal
Já discutido anteriormente, Portanto, ele funcionaria como uma chave que está fechada.
quando diretamente polarizado e aberta quando reversunente polarizado.

20 Tata Venez Cap 6 o _ Cómo tigre aut
- A Figura 63 representa a segunda aproximaso de um trarsstos. A única
diferença entre ela e ocaso ideal € que agora fízemos a aproximacio do diodo emisor
m FR com a segunda aproximasio de un diodo. so, assumimos que existe ma queda de
a E tensto de 07 Ventre a base e emisor do transistor
TA
AAA —
AAA k 4
Er
“ a
i Ems
’ Kr ae Ve
| er em
m li Figur 613 À segunda aprosimasto.
Figuras! Areas dei do color

A Bigura 6:12 representa a idéia do transistor ideal. © lado da entrada de um
transistor ideal 6 um diodo ideal. O lado da saída é uma fonte de corrente. Essa fonte:
de corrente produz uma corrente constante igual ao ganho de corrente multplicado |
pela corrente da base:

de = Pelo

A Segunda Aproximagäo .

puando esate de alimertagin do cute da base fr plo menos 20 vezes o valora
Pa de potencia où cesa de 14, resuliado Cu ero de menos de 5% quando

voce usa um diodo ideal, Mas a tensáo de alimentagto é gerelmente menor que 14 Y o |;

i julien porque maior das passons une segunda aproximaio para o dido
For Fm vutcaspalavtas, eles meinem 07V no ciclo a couene da be

beet |.

Vie DEAL Rh Ve

4

Figura 6.12

O transistor idea.

ATerceira Aproximacáo

Para os casos de verificacio de deftito e análise, tudo 0 que vooe deve saber sobre a
terceira aproximagao sio duas idéias básicas. Primeira, o diodo emissor possui uma
resistencia de corpo que produz ume tensáo que é somada com 0,7 V para a obleng&o
dia tensän total entre os terminais da base e do emissor. Com 06 transistores de baixa
poténcia, essa tensáo adicional € tao pequena que náo tern efeito sobre o valor de Vaz.
Para os transistores de alta potencia, a tenso adicional pode ser alta o suficiente para
produzir uma Vpp maior que 1 V.

Segunda, o diodo coletor tem uma zosistända de corpo corn alguis décimos
de volt sobre cla, Voc? náo nota essa pequena tensáo a nao ser que o transistor esteja
operando na regido de saturaçio. Logo, em vez de um voltimetro indicar exatamente
zero, ele pode indicar o valor de 0,1 até 02 para.o caso de transistores de baixa pottncia.

Ano ser que csteja cavolvido num projeto, vocénáo precisa realinente entrar
in detalhes sobre a tercetra aproximacko, Judo que voce deve se lembrar & Ve pode

|] sermaior que 0,7 V por causa da zesistincia de corpo do emiecor e Ver pode ser maior

que zero quando o transistor está saturado. Para usar a terceira aproximagio, voce
pode medir Vgp no circuito e depols usar esse valor em vez de, V quando for calcular
A corrente da base.

222 Elrénien 4" Baigho— Volume Car 6

_ Ca 6 Transitoes Dolares 215

Figura 6.14

Exemplo.

Esseexemplopermttenos compara as ds proximaSes par caso de uma
tensto de ahmentagto da base baba, Conforme voce pode na Lots os repos
estáo dentro de uun vol de uma para a outra, Esse € a prmetro indicio para voce
decidir obre qual desas apredringdes deve ser und. Se voct caver round
dufeto, a ands deal seréprovavelmenteadequada, Masse voc ever projtande
Grou, deve querer user a terra aproximasao por cam desta precio, ce ver
divides sobre qual dessas aproninaghes usar use a segunda, El establos un bom
compromiso ente a veriicacio de defito a anio.

2th __Eletinioa$¢Edigto— Volume, Cap. 6

= Cap. 6 _Brmsistoresbpolares 225

68 AINTERPRETAGAO DAS FOLHAS DE DADOS DO
TRANSISTOR ”

Os transistores de pequeno sinal podem disipa no máximo ¡cio watt de poténcia; os
transisores de grande al podem dissipar mais de meio watt de poténela. Quando voct |
Vi uma folha de dados para ambos as tipos de trnsistoes, deve oomegar com 06 |
Valores nominais méoamos, porque cles #30 os limites das correntes, tenses € outros |
parámetros do transistor

Os Valores Nominais da Ruptura

Os valores nominaie máximos do 2N3901 sño dados no Apéndice:

Ves ov
Eceo avy
Veo sv

Fosas lonsöes nominals «10 as tensdes de ruptura a
soversas de ruptura € Vog & a tensdo
entre o coletor et base. 0 segundo valor nominal € Vego que present tens do
estr para miso coma base beta, Alem dis, Yay tend do emissor para à
base, Come sempre, um proto de segwrang nunca poste que a tenso ee
Prosa dos valores noms máximos Lee se voc aproxima utero dos
Valores nominais máximos, iso pode diminuir a vida dtl de alguns dispostivos,

216 Eletrónica— 4" Edito Volume 1 Cap 6

A Corrente e a Poténcia Máxima

Mostramos tambézn outros valores nominais máximos:

ke 200 mA de
Py +. 250 mW (para Ta = 60°C)
Pp 380 mW (para Ta = 25°C)
Po 1W (para Te = 60°C)

Aqui. Ip € corrente ce nominal máxima do coletor. Isso significa que o 2N3904 pode
funcionar com uma corrente direta de até 200 mA. Os outros très valores nominais 530

Pp que Ca potencia nominal máxima desse dispositivo, Camo vosé pode ver, a poténcia.. :

na na qual um transistor pode funcionar depende da temperatura Sea tempera
‘ambiente for de 60 €, a potencia nominal máxima será de 250 mW. Essa tempe-
Tatura € usada porque us equipamentos comerciais sempre operam com uma
Temperatura ambiente na faa de Da 60°. À folla de dados fomece a poténcia de
disapagio para o pio caso, que € de 60°C

Sea temperatura ambiente for de apenas 25°C, potencia nominal ser de 350
MW. O transistor tem uma poténcia nominal maior, porque a temperatura interna €
enor Ea tomperatura Interna om da juscio que determina quando um transistor
ucima, Sea temperatura externa for menor, a temperalura interna será menor, endo
omo de gueima será menor. Ness cuno, transistor pode dssipar mais potencia.

O oncapsulameno tm uma tempera que € genente male que a
empezar ambiente Se o proista sabe qual s temperatura no encapsulamento,
ode preferir wabalhar com a puténcia nominal fomecida para a temperatura do
Encapaulamento.

Os Fatores de Degradaçäo

Conforme o discutida no Capítlo 5, (tor de degradacto informa em quanto deve
Scrvedurida à poténca nominal de um disposivo. Ofator de degradagio do 22304
nao como 28 miV/C Eso siii que voce deve reduzea potencia nominal de
SU mW por 28 a para cada grau acima de 25°C.

Cay. 6 Transistors bipolares 217,
Os Dissipadores de Calor

Uma forma de aumentar a potencia nominal de tum transistor 6 retirando o calor
interno mais rapidamente. Essa € a fungäo de um dissipador de calor fuma massa
metálica). Se aumentarmos a superficie do encapsulamento do emissor, permitizemos
que o calor seja trocado cum 0 meio ambiente mais facilmente, Por exemplo, a Figura
6.15% mostra um tipo de dissipador. Quando ele está em contato como encapsulamento
do transistor, 0 calor é irradiado mais rapidamente, por causa da superficie maior do
encapsulamento.

A Figura 6.150 mostra um outro sistema. Ele € 0 esbogo de um transistor de
poléncia com placa metálica de dissipagáo de calor. Uma placa metálica estabelece um
neio para esfriar 0 transistor. Essa placa metálica pode ser parafusada ao chassis do
equipamento eletrónico, Como o chassis & uma massa dissipadora de calor, o calor
gerado no transistor pode ser facilmente passado para o chassis.

cda
>
Zum

> En
a?
Fino Be
Dee
Cain
Sernlsmente
a a a
Figua6.15 2) Disipadr de presio; (*) transistor com placa metálica par disipastos
(© transtor de polen com coleor conectado 0 encapeciamento

Nao importa o tipo de dissipador usado. A finalidade $ diminuir a tempera-
tura do encapsulamento porque isso diminuiré a temperatura interna oa da juncño do
transistor. A folha de dados inclui outros parámetros, chamados resistáncis lérmicas.
Esses parámetros permitem ao projetita calcular a temperatura do encapsulamento.
para diferentes tipos de dissipador de calor.

210 Flerónica—4" Edito Volume? Cap. 8 u

0 Ganho de Corrente

Num outro sistema de análise chamado parámetros h, € usado hy em vez de Pa, cou
“símbolo para o ganho de comente. Esses dois parámetros sáo ip:

Be = pr 68)
Lembre-se dessa selagio, porque as folhas de dados usam o simbolo ke para o ganho
de corrente.

Na segño denominada “Características”, a folha de dados do 23904 fomece
cs valores de pr, como segue

fama Win, te Máx tre
TN y -

1 m =

1 100 300

50 “o -

100 E) BON

2103908 funciona melhor quando a corrente do coltor está próxima de0
mA, Cons e nivel de content, 9 ganho mínimo de corren & de 100 e u ganho
a 0 que significa lso? Signfica que se voce produair um cette em
MP ed vendo 0 2N9904 com ima corte de costo de 10 mA, alguns dos
Fa os postrto er um gah de corsnte also de 100 < otros poderdo er um
o de coment alo de 90. À maioa dos ransitures tes um ano de comenten *
Sedo dessa fa.

Observe como o ganho de corrente dininui para as correntes de coletos que
ño menores ou maiores que 10 mA. Com 0,1 mA, o ganho de corrente sxénimo € de 40.
Com 100 mA, o ganho de cozrente mínimo é de 30. A folha de dados mostra apenas o
Fano de correnie mínimo para corentes diferentes de 10 má, porque os valoces
mimos representam os plores casos. Os projetistas geralmente usam o pior caso nos
Projetos, indicando que eles imaginsm como o circuito operard quando as caracte:
Tisteas do transistor, tal como o gano de corrente, estiverem no sex pior caso.

Cap 6_ transistores bipolares 219

A

EOS

sd

69 — VERIFICACAO DE DEFEITOS

A Figura 6.16 mostra um circuito em emi:

is eli cm com tc ha pot

ig a de amr sr. Ura

A um eee
ente por meio de uma resisténcia de 1 kQ. Vamos usar m ‘ideal

Se eae US Na sm made ed

1
Jy pang - 319nA
le = OLA UA) = 38m

Veg = 15V —(219mAJA KO) = 18V

Cup. 5 Tensor bipoares 221

e e

5
añ
HO”

4

a
3
ih

Figura 616 A verificacto de defcitos num circuito com transistor.

Defeitos Comuns

Se vocé estiver verificando defeito mum cireuito como o da Figura 6.16, deve primeiro
medir entre o coletor e o emissor. O valor deve estar próximo de TL, V. Por que nao
usamos a segunda ou a terceira aproximagio para obter uma resposta mais precisa?
Porque os resistores geralmente tem uma toleráncia de pelo menos 25%, o que faz com
que a tenso entre 0 coletor e © emiscor seja diferente de seus cálculos, indepen.
dentemente da aproximagáo que voce esteja usando,

De fato, quando defeitos ocorrern, geralmente sño grandes problemas como
curtos ou circuito aberto. Os eurto-circuitos podem ocorrer por causa de dispositivos
danificados ou zespingos de soldas ente rosistores, Os cireuitos abertos podern ucorrer
quando um componente se queima, Problemas como esses produzem grandes varia.
bes nas correntes € nas tensbes. Por exemplo, wc dos problemas mais comuns a falta
de tenso de alimentagño no celctor. Isso pode acontecer de véziae modos diferentes,
tal como um deieito na própria fonte de alimentacio, um terminal aberto entre a forte
de alimentagio e o resistor do coletor, um resistor do coletor aberto ete. Em qualquer
Jum desses casos, a tensio no coletor da Figura 6 16 será aprorimndauiente zero, porque
‘no há tensño de allmentagáo no coletor.

‘Um outro problema possivel € um resistor de base aberto, o que faz com que
corrente de base caña a zero. isso forge a corrente do coletor a tambén cair à zero, e 2
tensño entre © coletor e u emissor auments para 15 Y, o valor da tensao de altmentagáo

© do coletor. Um transistor aberto tem o mesino efeito

0 Que Pensam os Técnicos ao Verificar Defeitos?

© ponto é 0 seguinte: os problemas típicos provocam grandes desvios nas corrent
as tensbes do transistor. Os técnicos, ao verificar defeitos, raramente se preocupan

com diferengas de décimos de um volt, Eles estáo em busca de Lensoes que $80.
radicalente diferentes dos valores ideals. Por isso, o Lransistor ideal é usado como.

Cup. 6 Transistors Pipes 223

220_Flbtinlea ét Edo Votame Cap 6

ponto de partida na verificagio de defeitos. Além do mais, isso explica por que os 3)
venificadoves de defeito nao usam nem mesmo as calculadoras para calcular a tensño |
entre o colelor e o emisor

Se eles nio usam calculadoras, o que fazem? Eles estimam mentalnente o
valor da tensáo entre o coletor e o emissor. Aqui está o pensamento de um experiente
omic em veitficasao de defeitos enquanto estima o valor da tensño esize o coletor eo
envesor da Figura 6.16,

“A lensto no resisor da base éde cerca de 15 Y. A resisténcia da base de 1 MO deveria
protucir uma corrente da base de aproximadamente 15 wA. Como 470 49 está
Péri da metade dei MOL, a correne d base deve er de eproximadamente 30 4
lin gaıko de corrent de 100 dé sona corrente de coleor de cerca de 3 mA. Quando
ss corrente circular pelo resistor de KO, ela produszin uma queda de tenso de 3 V.
Subrratndo 3 V de 15 V temos 12 V nos terminaiscoletor e emissr, Logo Ver deveria
"medir cores de 12 V, ou hd alguma cs erada mo circo.

ATabela de Defeitos

Conforme discutido no Capítulo 3, wm componente em curto & equivalente a uma
eststencia zero, enquanto um componente aberto é equivalente a wana sesisténcia
Infinita. Por exemplo, o resistor da base Rp pode estar aurio-ciscuitado ou abeto.
Vamos chamar essas declaragées de Rps e Rpo- De modo similar, o resistor do coletor
pode estar em curto ou aberto, que vanos chamar de Rcs € Kco-

‘A Tabela 6.1 mostra alguns defeitos que podem ocorcer num circuito como o
da Figure 616. As, tensóes foram calculadas usando-se a segunda aproximuacio.
Quando o dreuitu estiver operando normalmente, vocé deve medir uma tensáo no
tor de cerca de 12 V. Seo resistor da base estivesse em custo, a tensäo na base seria
fe 115 V. Essa tenso alta destruitia o diodo emissor, Como resultado, o diodo do. +;
‘letor provavelmente abrira, forgando a tensfo no coletor a ir para 15 V Esse defeite
Ras e suas tensóes estáo mostrados na Tabela 6.

Tabela61 Problemes «sintomas,
Dotes vay Vev Comentarios
ente 07 ry Sem deteto
Res 5 18 Transistor queimudo
Rao o 15 Sem cortente na base ou coletor

151 Problemas e sintomas. (contigo)

a -—
Res 07 15 | ~
1e we
Pi 3 estu oes emis
07 Water sect

Se o resstor da hase esiveste berto, náo havera tenio
cetro le doa costeo ceo een
ria para 15 V. Esse defcito Rag e suas tensúes sto mostrados na Tabela Guardo.
assim, podernos obter o restante da Tabela 6.1. oe

TOPICOS OPCIONAIS

6.10 0 PONTO DE VISTA DAS BANDAS DE ENERGIA

Aqui está um outro modo de visualizar a agfo do transistor A Figura 6.17
o 3 17 mostra 08
weis de energia de um transistor nao-polavizado, À camada de deplegäo do emissor €
isis inclinada 60 que a camada de deplecto do coletx, porque o nivel de dopagein do
Emisor € mar O foo mas importe a ser obrado &qu os etrons hes ro
nissor nfo ém energia suficente para entrar na regio da base, que tem umn ni

energia mais alto. = is pude

A COLETOK

ENEE!

aura 617 Os nivets de energia de wm transistor

i

}
|
|
|
|
{
|
+
|

224 Elerómica Y Edo Volume l Cap. u

= Ca 6 Transistors hier 225

Quando o transistor esté polarizado, contudo, os niveis de energia se deslocam
conforme mostrado na Figura 6.18, As bandas do emisor movem-se para cua, porque
© diodo emissor está disctamente polarizado, As bandas do coletor movem-se para
Baixo, pois o diodo coletor está reversamente polarizado. Por isso, os elétions agora
tém energia suficiente para se difundiremn na base

Uina vez dentro da base, os elétrons livres tomam-se portadores minoritärios |

porque estáo dentro de uma regido p. Em quase todos os transistores, mais de 95%
Fesses clétrons livres tém vida média suficiente para difundirem-se até a camada de
‘eplegso do coletor e descer a colina de energia do coletor. Como eles passam para uma
banda de energia mais baixa, devolvern a energía em forma de calor. O coletor deve ser
capaz de dissipar esse calor 2, por essa razáo, é geralmente a regiño dopada de maior

réa das trés. Normalmente, menos de 5% dos elétrons na base cacın e se secombinam |:

pelo caminho mostzado na Figura 6.18. Aqueles que realmente se tecombinarn Lornaime
De elátrons de valencia e circulam pelas lecunas da base e entram pelo terminal externo.
da base.

CAMINO PARA
RECOMBINAGAO

FiguraG.18 Os niveie de energia quando o Lansistor está polavizado.

611 ALFAcc

dE CE

Te

Por exemplo, se medirmos wna L de 49 mA e uma Je de 5 má, entño

METIO

ae” A 098

(Quanto mais estreita e mais levemente dopada for a hase, maior será

or a base, ola ce. Ideal

mente, se todos cs irons injetados fossem para 0 euler, o alía o sra igual à
;nidade. Muitos transistores tém o alía ce maior que 0,99, ea maioria deles tem alfas ce

_maiores que 0,95. Por isso, podemos aproximar 9 alía oc para 1 na majoria das análises

612 ARELAGAO ENTRE ALFA E BETA

A lei das correntes de Kirchhoff diz que
ee les da 1620)

Iso 4, à coment do emistor a soma da comente do color om a corente
Lande sungie d sagunto sente ca esse ¢ «mor das tls mens à
corrente do coletor é quase igual e a corrente da base € muito pequena. ”
Dividido os dos tds da Equacio (6.0) por Ic obtemos
Ip Y 7
ist
le te

tri

Be
Com álgebra, podemos rearranjar essa equagäo para cbter

(611)

1
|
|
|

225 _Pheriniea 4 Eligio - Volume 2 Cap. 6

ap. 6 Transttvesbipterss 327

Como exemplo, se 0; = 0,98, o valor de Pé

088 998

fee D 08 7 du ©

Ocasionalmente, necessitamos de uma forma de ae em termos de fe. Com
álgebra, podemos rearranjar a Equacáo (6.11) para obter

Bas (622)
EEE
Por exeinplo, se fic for igual à 100,
100 _ 100 |
iad +1 * 101”?

613 AS CURVAS DA BASE

à ge 619 ca un gico da cei abut sr esto ne ase co
RE e oe cercos
fim grafico que lembre a curva de um diodo. E é isso que obtemos, ou melhor quase .
peg ene sa Ee aru num 150

ia Lembo Sec im at oe so a
nr as ceca tag
storm an IE erde est
de doce pu
M Sem pene
D nd ae paar
anne nnd an seh)

Vas

ve

i
A
m

Figura 649 As curvas da base: (a) ideal () o eteito Early

6.14 AS REGIOES DE CORTE E RUPTURA

‘A curva mais baixa do coletor serve a uma corrente zero na base, A condicio Ip = 0 6
equivalente a uma hase aberta (veja a Figura 620). A corsente do coletor com ©
terminal da base aberto € designada por Icgo, onde o subindice CEO zepresenta do
coletor para o emissor com a base aberla e csp é provocada em parte pelos portadores
produzidos terunicamente e em parte pela currente de fuga da superficie.

A Figura 6204 mostra a curva de Ip = U. Com uma tensáo de coletor suficien-
temente alta, atingimos a (ensio de ruptura denominada BVczo, onde o subindice
também representa do coletor para o émiscor com a base aberla. Nuuna operacéo
normal do transistor, devemos manter Vox abaixo de BVogo. A maloria das folhas de
¡dados dos transistores forneve 0 valor de BV cag entre os valores nominais máximos.

[Essa tensäo de ruptura pode ser menor do que 20 où maior que 200 V, dependendo do
tipo do transistor.

tpt

Tez

Ver
Ben
a o

Figura620 A cocrente de vorte ca tensáo de ruptura do transistor.

Come sesra, um bom projeto incl um for de seguranga para mantr Vor
‘bem ano de BVezo. A vida do transistor pude er redacida por um projet que foe
um valor nominal Boden absolute para um transistor. Um fator de seguranga de 2
(Ves menor que mctado de BVcgo) Comu, Alguns projetos de seguranga ou concer-
‘alles usa um for de segutanga de até 10 (Ves menor que um décimo de BV2zo).

228 Bienen

4 digo — Volume Y Cap 5

615 A TERCEIRA APROXIMAGÄO

© diodo enissor tem uma resisténcla de corpo. Por ser muito pequena, cssa resistencia
de corpo provoca geralmente uma pequena queda IR, 0 que significa que Vpz € apenas
geiramente maior que 07 V.

© diodo coletos também tem uma pequena resistencia de corp. sta ris.
tencia de corpo suo tem cero na regio ative, Voce nota oefeto dessa resisitncia de
cero aenad quando o transistor opera a regio de snturacio. Ea resistincia de corpo
D oo color que produz uma inciinasao na regio de saturacio das curves do
olson Como a restinen de corpo dimini quardo próxima de zero, as curvas do
lier moverse, aprerimanderse des curvas ideais discuidas anteriormente.
‘Quando resistencia de carpo € zero, as curvas do coletr si ideas.

As resisténcias de corpo dos dois diodos tém um pequeno efeito sobre as
correntes e as tensows nos transistores de baixa potencia. Os transistores de baixa.
Poténcia, também chamados transistores de pequeno sinal, Lèrn uma poténcia nominal
Tenor que meio watt, Por exemplo, o 2N3904, com uma corrente de coletor de 100 mA,
tem uma Vp de 0,85 V em vez de 07 Y, Quando operando na regido de saluragäo, esse
transistor (ein uma tensño entre o coletoz e o emissor de apenas 0,25 V para ama
orrente do coletor de 100 mA.

Os transistores de poténcia so diferentes. Els té potencias nominas acia.
de meio watt, les 030 projetados para funcionar com correntes altas. Como a corsente
¿salta a queda IR na resistencia de corpo € importante. Um projeita de cuts com
fransitores de poténca precisa incluir cseas resistencias de corpo nos seus cálculos.
nn técnico, av verificar deeitos em circuitos de potencia deve, no minimo, ter cons
nein dessa queda em Yap, que é maior que a queda usual. Por exeuplo, 0203055 € |
Sm transistor com uma potencia nominal de 15 W. Com uma corente de coletat
True alta de 20 A, ese transistor tem uma Vpg de 16 V e uma Voz de 0,5 V na regi «|
desaturagi.

À Figura 621 mostra a texceire aproximocño pura um transistor, A curva da.
base tem uma inclinagdo para a direita. Portanto, à medida que a consente da base
aumenta, a tensño ra tesisténcia de corpo aumenta acima da tensáo de joelho para
bier a tensio Vas total. Por exemplo, o diodo emissor de um 203501 tem uma
esiiencia de corpo de 1.52 Quando a corrente do emissor é de 109 mA, a queda 5
adicional Ig €

Te» (100 MANS 2) = 015 Y

Portanto, a queda total em Var €

Vee = 07V + 015V

Como outro exemplo, o diodo emisor de um 2305 te
um ZN tem ua tés
corpo de 0,092, Quando a corente de emisor for de 10 À, a queda adicional IR ná

Ir (cass) = 0 AN009 D) = 09 Y
esse caso, queda total Vaz &

Von = O7 V + 09V =16V

» »
Ve Tama JE
— 172 Va vee

Figura G21 trea epronimaste

Fell nn wpm came pon sare
corrente. Esse resistor nao tem efeito na regiño aliva, Ms quando a
sce ei tm mre Nl 2
Beeren

Verts = Toren at (613)

Por exemplo, o dodo caer do 2N3906 tm un resistencia
Seo transitar rate sore de coleta re ODA

Versus = (0 mA) 0) = 028V

‘Essa tensäo € importante quando o transistor está operando na xegido de suturaçäo.

200 Eleröni. de Fäigto- Volumea_ Cap 6

Cap.6 Transistor Hors 231

616 ARESISTÉNCIA DE ESPALHAMENTO DA BASE

‘Com duas camadas de deplegáo penctrando na base, as lacunas da base ficam confina-
‘das a um cobreito canal semicondutor do tipo p mostrado na Figura 622. A resistencia
Jesse estreito canal é chamada resistencia de espalhamento de base ry, Aumentando se a
tensao de polarizagio reversa Veg sobre 6 diodo coletor, a largura do canal p dimsinu,

o que equivale a um aumento em 17.

À corrente de recombinagáo na base deve circular para baixo através de
Quando jose Stone da produz uma dierenga de potencial isculizemos essa tens
ni tarde. Por hora, tudo o que sabemos € quer existo e que depende da largura do
Anal p na Figura 622, assim como do nivel de depagem da base. Em raros casus 7,
ode der o slo quanto 1.000 0. Tipicamente, seu valo está na fabca de 50 150 0.08
Frets de re so importantes em circulos de alta frequéna. Em babas frequéncias,
7, geralmene apresenta um pequeno efeito, Por essa razáo, ignoramos os efitos de
FU aké os últimos capitulos,

CAMADADE camapa pe
SÉLSCAODO CANAL? DEETRCAODO
Basson ‚_ Simon

Figura622 Arcsisténcia de espalhamento da base.

617 0 MODELO DE EBERS-MOLL

Pasa se lembrar das principais idéias sobre o funcionamento do transistor, observe 0.
“Greuito equivalente da Figura 62%, mostrado para a corrente convencional, A tensäg

Vaz ¿maior que 0,7 V aproximadamente, e v enissoxinjetaelétrons na base, Conforme |

mencionado antes, a corrente no diodo emissor controla a comente do coletor. Por essa
Tuzäo, a fonte de commente do coletor forga uma corzente de a; a circular no circuito do

Coletor. O cirenito equivalente da Mgura 6.281 supóe que Vez & maior que um volt ou

mas, mas menar que a tensáo de ruptura. Ent outras palavras, o icuito equivalente
“sapos que © transistor opera na mg aa. A tensto intertaV ay difere da tensio
aplicada Vig pela queda en; es

Vee

+ Ir

Quando a queda gr; or peyuina, Va € aproximadamente iguala Y

eee

o

Fit 623. (0 0 crio equivalente parao tarso, (ho modelo de
ÓN

À Figura 6230 mostra um modo comum de desenha o cro equivalen
de um sins he € ese x uma ls cn ono Cen ead
preferir o Auxo de lásons, use u circuito equivalente da Figura 6230. Ese cireulto
‘vale de um ane com um dodo em ade om tna one de Sorrento, €
amado mado de er Mol. Na slizaio do modelo de Eber Mol geste €
‘sada a apronimagio como segue!

1. Use Var igual a 0,7 Y para os transistores de silfcio (033 Y para
trausistores de germánio). ene

232 Brin" Elio - Volume 2 Capı6

Cap. 6 Transistors biplane 233

2. Despreze a queda la (aso equivale a consideras o produto de ori
‘oun endo desprezivelmente pequeno).

3. Considere lc como sendoiguala le, porque doc € aproximadamente igual
à unidade.

4 Use In como sendo aproximadamente igual a Te/ Bre, porque Ic é aproxi-
madamente igual aie.

618 EXEMPLO DA TERCEIRA APROXIMAÇAO

ins de corpo sio incluídas na ercera opronimacso. as ober os valores
ARR de Corpo, voe deve cola fla ce dados pur near en
dur Por in à Kl de dados do 074 sto um gré tc 0 de
REA O gran que deseamos € 0 de mio porque as ds mas als
arcos de satzacto A curvado mo € pra a regio ava, Para
dencia de corpo leia os valores detesáo ede comente para open
aca jeri Y EMO mA. Agora, calle aesisenca de corpo como set

Ay -07V _
NEN - 159

FR) = ~

av;

osev

on ES
‘CORRENTE DO COLETOR

Figura 824 As curvas do transistor

A curva mais baixa da Figura 6.24\pode ser usada para calcular a resisténcia
de corpo do coletor: Conforme discutido anteriormente, só necessitamos dessa resis-
tencia de corpo quando o transistor opera na regiäo de saturagáo. Portanto, ndo
precisamos calcular a resistencia de corpo de coletor para esse exemplo, mas aqui está
um modo de fazt-lo. Leis a tensáo ea corrente para o ponto mais alto:0,56 V e 200 mA.
Depots, calcule como segue:

Pen ona 280

Por causa das tolerancias de fabricagto, as curvas da Figura 6.24 se aplicam
apenas aos transistores típicos da série 203904. Além dlisso, as xesisténcias de corpo
também dependem de um ponto particular que vocé esteja lendo. Usamos os ponios
mais altos das curvas porque sáo pontes convenientes bem absixo do joelho do diodo.
Portanto, os valores obtidos para as resistencias de corpo no s3o exatos. Sao valores
apenas estimados, Mas sao suficientes porque tém apenas um Kgeiro efelto sobre as.
‘eortentes © as tensóos do cixcuito.

‘Como o transistor está operando na regido de ruptura, apenas a resistencia de
“corpo do emissor tem efeito sobre as correntes ¢ tensöes. A tensio na resistencia de
‘corpo do emissor deve ser somada com a barreira de potencial, como segue:

Veg = 07V + de rats) (618)

Como a tensáo adicional é geralmente pequena se comparada com 0,7 Y, um valor
estimado para a resisttncia de corpo do emissor € sempre adequado com esse edleulo,

Veja aqui como melhorar suas respostas. Calcule Vag com a liquagño (6.15)
Depois, use esse valor na Equacio (6.5) para obter um valor mals preciso para a
‘corrente da base, Entáo, continue com as equagós (63) e (6.6) para obter a tensáo entre
O coletor e 0 emissor. A resposta obtida € bem precisa.

Na maioria das vezes, nfo há melhorias com o uso da terceira aproximagio
para uma andlise de circuito com transistor. Por qué? Porque a corrente do coletor é
geralmente pequena. E uma pequena corzente de coletor significa que aparece apenas
tana pequena tensäo na resisténcia de corpo do emissor. Como uma regra prática, se a
tensio adicional for de pelo menos 0,1 V, nao ficará pior com o uso da terceira

“aproximagto. Em símbolos, us a tercoira aproximacio apenas quando

Te gram) > OV

234 Fltrónica at digo Volume 1 e
= — (Cap. Trensotore bipolar
Em sesumo, quando V yy for maior que 14 V, o transistor ideal será adequado ~
pars quase todos os tipos de trabalho, Quando Vyg for menor que 14 Y, a sepnda

Eproxdmacio pode ser usada se sua preciso for de pelo 5%. Sea corrente do colelor for.
ha, verifique o valor de Tico. Para ver se ele é maior que 0,1 V. Em caso afirmativo,
voce deve usar a terceira aproxinagie, +

6.19 A CONEXAO EM BASE COMUM

Polatize o diodo emissor diretamente e o diodo caletor reversamente, e o inesperado
“acontece. Na Figura 6.254, esperamos uma alta corrente no emissor, porque o diodo
emiscor está diretamente polarizado, Mas nfo esperamos uma alta corrente no coletor
porque o diodo coletor esté reversamente polarizado, Entretanto, a corrente do coletor |
$ quase tao alta quanto a do emissor.

“Aqui está uma breve explicagto de por que obtemos uma corrente ata no
coletor na figura 625%. No instante que à polarizacio dizeth é aplicada no diodo
missos 06 elétrons no emissor anda rao entraram na regiso da base (vea a Figura
6250) Se Vas for mato que a barzeira de potencial (06 a 07 V para os waneistores de
Sifelo), poutee elétzons entram na xogiño da base, conforme mostrado na Figura 625%.
Esseseletrons na base podem circular em dues diregdes: para baixo pela regio fina da
base dentro do terminal externo da base ou através da juncño do coletor, dentro da
xegito do coletor A componente que desce da base é chamada comente de ecembiacin
Ein € pequena porque a base é fracamente dopada, com apenas algumaslacunas.

‘Uma segunda idéia importante é que à base € anuito entreita. Na Figura 6.25, |
à base está repleta de elétrons injetados na banda de coneiugáo, provocando uma
Justo dentro da camada de deplegäo do coletor. Uma vez dentro dessa camada, 05
álctrons livres sño empurrados pelo campo da camada de deplecio para dentro da
tepito do coletor (veja a Mgura 6.254). Esses elétrons no coletor poder entáo ciscular
polo terminal externo do coletor, conforme mostrado,

is um quadro final do que ext acontecendo. Na Figura 6254, Visual
uma grande suicidado de ein salado do terminal negative da fonte e entrando
cdo do émane. A base, esteiaeleverente dopada, dá à malorla deeseseletrons
D cal sufidente pare que se ifundarn para a camada de deplegto do color. O
cee ira camada de denioct fona enn grande quantidade de crane paraa rex
do coletor. Esses elétrons saem do coletor, entram no terminal externo do mesmo € yl
cala plo teil postivo da fonte de tenso. Em quase todos os transite, à
shale de 988 dos Ion Ijeados no emissor cream parao color menos de 55 |
‘ecombinam com a acunas da base € cham pelo terminal extern da base. 3

2

Fiqura 825 À conexBo em base comun.

‘Umpontofinlo circuit na igura6256chamado se
cham bus coma porque terra
€ comm pars cada uma das fonts que por sua vez, st conectado pa ase.

236 __Eleninion Ego Volume Cap. 6

Cap. Transistors polar 237.

ee

RESUMO

Segáo6:1 O Transistor Náo-polarizado

Vin transistor tem trés regices dopadası
um emissor, uma base e um coletor.
Existe uma segiño pr entre a base e 0
emisor, Essa parte do transistor $ cha-
mada de diodo emissor. Existe uma
outra jungto pr entre a base e v coletor.
Essa parte 6 chamada de diodo coletor.

Segáo62 0 Transistor Polarizado

Para uma operagde normal, vocé polari-
za 0 diodo emissor diretamente e 0 dio-
do coletor reversamente, Sob essas
condiçôes, o emisor injeta elétrons li
vres na base, A maioria desses elétrons
Bores passa da base para o coletor: Por
iso, a corente do coletor 6 aproxi-

. madamente igual à corrente do emissor.
‘A corrente da base émuitomenor, típica-
mente menor que 5% da corrente do
emissor,

Següo 63 As Correntes no Transistor

Arazáo da corrente do coletor pela cor-
sente da base é chamada de ganho de
comente, simbolizada por Bec ou ire
Para os transistores de poténcia, esse va
lor é tipicamente de 100 a 300. A corrente
do emissor é a maior das rés correntes, a
do coletor € quase igual à corrente do
emissor e a corente da base & muito
menor:

Seçäc 6.4 AConexdo EC

O emissor & aterrado ou posto em
comum mum circuito em EC. A parte
base-emissor de um transistor age
aproximadamente como um diodo
comum. A parte base-coletor age como
‘uma fonte de corrente. O transistor tem
‘uma regido ativa, uma regido de satura-
Go, tema regiño de corte e uma regido de
ruptura. A regiño ativa € usada nos
amplificadores lineares, A saturagäo e 0
orte sig usados nos circuitos digitais.

Seçäo 6.5 A Curva da Base

O gráfico da corrente da base versus ten
0 baseemissor tem a mesma aparén-
ia do gráfico de um diodo comum. Na
maloxia das vezes, a aproximacto ideale
a segunda aproximacio sso suficientes.

Segáo66 As Curvas do Culetor =

As quatro segs de operago distintas
de cin Canson sto a mio ala, à
Sedo de satura, eita de core ea
reply de ratur. Quando usado cmo
Iiplisendor, ee opera na regio ara
usado ado e ceo gain, de
per nas egos de atraso cote
‘agi de roptura &geralmenteetada
Free o ao core um is mul
Io deer danicado,

Segä06.7 As Aproximagdes do Transistor

Respostas exatas sto perdas de tempora.
maioria dos trabalhos em eletrómica. À

maloria das pessoas usa as aproxi-
mages porque as respostas säo adequa-
das para a maioria das aplicagées. O
transistor ideal € usado para uma veri-
ficacio de defeitos inicial. A terceira
aproximasto $ necessária para projetos
precisos. A segunda aproximagao satis-
faz uma verificagio tanto de defcitos
quanto de projetos.

Sogo 58 A Interpretagdo das Folhas de
Dados do Transistor

Os transistores tim valores nominais
máximos para tensdes, comentes € po-
téncias, Os transistores de pequeno sinal
podem dissipar no máximo até meio
wait. Os transistores de poténcia dissi-
pam mais de meio watt, A temperatura.
pode mudar os valores das caracte-
risticas do transistor. A poténcia máxima
“dimimui com o aumento da temperatura,

‘Além disso, o ganho de corrente varia
‘muito com à temperatura.

Segin 6.9 Voriticagao de Defeitos

‘Quando core um defeito num crcito,
cle geralmente produz vrlactos dire.
panes nas lensdes de um transistan. E
por essa rad que uma anilse ideal €
Feralmente adeguada para 08 iónicos
in manttençäo. Alga disso, mos tee
nicos evitam 0 uso de calculadoras,
porque els impedem que eles racoc
er com rapidez, Os técnicos em manu-

+. tengo aprendem a estimar mentalmente

valores de tensöcs que devam ser medi-
das «comparadas,

EQUAGOES IMPORTANTES
Equagäo 6.1 As Correntos no Transistor

los in

Esta € a lei das correntes de Kirchhoff

aplicada nas trés correntes do transistor.

Ela diz que a corrente do emissor 6 igual.

à comente do coetor mais comente da
ase.

Equagáo 62 A Definigäo do Ganho de
Corrente

Ic

Alguém estabeleceu essa relacio. Em
outras palevras, alguém decidin que a
razäo da corrente do coletor pela cor
rente da base era importante o suficiente
para ser chamada de gano de corrente,
simbolizado por Bes. Bssa equacio diz
que o ganho de comrente € igual à cor
rente do coleor dividida pea cute

Bee

Equagäo65 A Corrente da Base

„ Von - Vee

FF
sta € lei de Ohm aplicada no resistor
da base. A tensio no resistor é igual à
diferença de potencial entre os dois ter-
minais do resistor. A equaçäo diz que a

corrente € igual à tensao no resistor da
base dividida pela resistencia.

Is

258 Fermi 4 Elio Volume Cup 6

Equaçäo 6.6 A Tensdo entre o Coletore o
Emissor

Vor = Voc - IcRe

Esta equagto é absolutamente essencial
na verficaçäo de defeitos, projetos ete.
Woot deve lembrar se desea fórmula ou
do processo que a envolve. A equagño
“iz que a tenso entre o coletor € o emis-
Sor e igual à tensäo de alimentacio do
<oletor menos a queda de tensäo no re-
aistor do coletor.

QUESTÉES

1. Umtzanistor postu quatas regios do-
pala?
at as
Dr ae

2. Quildrefangtesbsine Cexecutada pelo
per
a) Amiplfic sina fracos
6) Reifen à ensao da linha
©) Regula a teasio

1 Brae ee
3. Quam inventou o primeizo Lansstor de
anche?
Pr: Marconi
E) Faraday a) Shockley

4. Una dye vantagens de un transistor €
4) Sas pequenas dimenses
1) Adulta do lamento
©) Sw durabilidad innit
19 Todas acia

5. Nam transistor pr, os portadores majo
tios na base sto

Po = Veele

‘O transistor aquece por causa da poténcia
interna. Vocé pode calcular essa potencia
multplicande a tensio entre o clés € à
‘emiseor pela comente do coletor.

ay Eléione ores) Nena
D Lacunas 4) Ambos

6. A harrire de potencial de cada em
de depiogto ¿de
En 907 5
nosy iv oe

2. O iodo enissoré geralmente
1) Diretamente polarizado,
9) Reversamente polarizado
à Nko-condutor

4) Bara der operado na regi deruptun |

8. Para uma operagio normal do ans
‘diode color deve ser
2) Diretazaente polarizado,
lo) Reversrmente polscizado
©) Nio-condator
2) Opezado na regito de suptura

9. base Gestreitae
a) Fortemente dopada
à Levemente dopada
e) Metálica
) Dopada coxa un material pentavalent

a.

2

2

um.

=.

Gap. 6 Transistors bipolares 239

A maria dos elérons na base de um
Sansistor pm circa

2) Para terminal externo da base

1) Para o coletor

€) Para emissor

(9 Para à fonte detensio da base

A melosia dos een base de un tan
‘Storm no e recombins porque eles
2) Tem uma vida média ats
) Tam uma corga negativa
+) Devern circular pelo malor
camino da baso
4) Deve circular para fora da base

‘A maloria dos eltrons que circula pola
Base irá
2) Circular pelo coletor
4) Circular pelo termina! externo da base
©) Resombinar se comas lacunas da base
d) Recombinae-e com as lacunas

do coletor

© gto de corente de um transistor da
re da
4) Corrente do coletor pela
Corren do emisor
2 Comente do coles: pela
corrente da base.
9 Corrente da base pela corrente
So caletor
12 Corrente do emissor pels
eonente do coleior

Aumeniando se tenso de fonte deten-
540 do coto aumentará

A corromto da base

by Acorrentedo coletor

e) Acorrente do emissor

dd) Nendesana deseas

© fato de existir apenas algumaslacunas
a regio da base re que ase ©
a) Levemente dopada

2) Festemente depada

e) Nic-dopada

1 Nenkuma dessasrespostes

1

m

1.

a.

Nan transistor mp normalmente poli
zado, 6 ltrans no emiesar tna energia
suficiente para vencee a barre de po
tencia

4) Da jungáo base emissor

2) Da junsto base-coletor

9 Da juas voletorbase

à Do caminhe da ecombinagäo,

‘Quando um etn or recorbi com
ra hour ma regio da base, o ton
livre ana ee

2) Num outro eltron Here

2) Num elton de valencia

3 Num elénon da banda de condugio
4) Num portador majoritário

Quel € o Sato mais Importante sobre a

xrzenteno coletor?

2) Fla & medida em milinmpöre

9) Ela € igual à corrente da base
dividida pelo ganho de comente

9) Ela € pequena.

dd) Ela aproximadamente igual
3 corrente de emiesor

Se o gano de cómente for de 200 € a
<orrente do coletr for de 100 mA, a cor-
eme da ace ers

2) 05má

D 2ma

aun
DEN

A to basc-cmissor € eramente
2) Menor que a teneio.de

alimentacho da bate
do Igual tensño de alimentagto da base
9 Maior que a tensio de

alimentagho da base
4 Neo podemos aia nada

Atencio caleloraaser geralmente

2) Menor que a tersño de
lentas do coletor

9) gual &tensio de alimentagio.
do color

9) Maior que a tense de
alimentacio do coletor

a) Nao Podemos afirmar nada

Eletronca - 4 Bio Volume? Cap. €

A potincla disipada por um Lranitor €
“spronimadamente igual corente doco-
Inter vezes a

6) Tensáo base-emissor

D Tensäo coletoremiseor

©) Tani de alimentasto du bese
207v

“A pequena comment do coletor com uma
coment de base ro cansada pela com
ane de fuga do

2) Dindo emissor «) Diodo da base

9) Diode coletor 4) Transistor

As curva do coletor para uma agua
“proximas nfo tem

6) Corrente de fuga

à) Tensho de rupture.

©) Regio de satarsçäo

FD Todas as respostas acıma

Um transistor ge como um diodo uma.
a) Fonte de tenis

1) Fonte de corrente

©) Resistencia

&) Fonte de alimentacio.

Se a comente da base for de 100 mA ¢ 0
sb de coment for de 30, a coment de
Saler será de

6) 300 mA asas

DBA DIA

A tenato base-emissor de um transistor
ideale

Pr guzv

aay div

Na regio de sauragio, aten colton
“emisor de un trans ideal €

90 02V

Hav Div

Se vo recalcar a tens eoletor.emis-
or com a segunda speonimagho, a ne
posta geralmente seta

3) Menor que o val ideal

5) A mea do valor ideal

9 torque valor Ideal
1) Sen preciso

30. Na regie tva, a corrente do coletor nig
oda sigmiicntivamente com
1) A fonte de tensdo da base
e) Acorvente da base
©) O ganho de corrente
©) Resatinca do coletor

31, À emo bose-emiscor para u seguada

Sprice de
yor aory
B0sv av

$2 Seo resistor da base estar aborto, quad
Será comente no coleta

a0 ama
Dim Dima
PROBLEMAS BASICOS

Segáo63 As Correntes no Transistor

61. Us rasietor tom uma corente de mis
sor de 335 mA. Qual € à comente de
base

62 A core do color € de 5 má e a cu
rate da base € de 002 mA. Qual € 0
ano de corten

163 Um transistor tom wm ganho de comen
‘de 15 e uma comento da base 20 nA.
Qual ca corea do colo,

164 Se a corsene do color for de 50 mA e 0

a de comente for de ES, qual ed ©
Flo da comento da ae

Soros ACuva

65 Qual & o valoz da comente da base ma
Figura 6252

68 5e 0 gano de comente diminuir de 250
para 100 na Figura 625, qual er 0 valor
Sa corrente da base?

67 Se 0 resistor de 390 KA da Figura 626
ver uma ern de 5%, qual srta
Sorrento máxima na base?

‘Sag06.6 As Curvas do Coletor

68. Uncircuiocimlar ao de Figura 626 tem
“uma tensto de aimentacio do cotos de
20 Y, uma resisten do coleor de 1,5
30 e tama cozreate do coletor de 5 mA.
Qual à tensdo etre coletor e 0 emis”
sor?

zus

pure 6.26

163 Se um transit rer uma corcente do
‘coletor de 100 mA e uma tenso coleta
rezos de 38 Y. qual será 4 potencia
espada?

Sogo 67 As Aproximagies do Transistor

610 Quale 220 os valores d tenio clear

co de pot capa 2
Zum 6267 (Ob as cepesiny para un
Fania dele pora segunda apn
maga)

A Figura 6270 mostra um modo mais
simples de diagroriar o cute Ele
funciona do mesmo modo Já diseutido
fenleriazmente. Qui ¿a tensto sole
fersssor? Qual € potöncia dieipada no

02-5 Trensistores biplares 241

mo? DE sas parts ur un
‘soasitor ideale para à segunda apron
mache)

612 Quando as fautes de limentsgio.da ine
do coletor sho igusis o circuito pode ser
Glagramado contorme mostrado na Fi
ura 627), Qual € a tensio coletor-emic-
sor messe dreuto? E a portnda do
transistor? (De suas respostes para um
anor el pra gun pes
magie:

Sepio63 An
Dados do Tran

rpretagao da Folha de
tor

6.19. Qual a fsb de temperatura para arma-
enagen do transistor NPD?

en

mw gine

Eu

Figura 627

614 Qual €0 valor mínimo de fre para um
transistor 23005 para uma comento de
leon de 10 mA € uma take clear.
ss de 1 VE

615 Un transistor em ma potineia nosed

de 1 W Se a tense clero for de
10 Ve acomete do coto for de 1am,
que ccorerá coma potencia nominal?

242 Etenónin 4 Edi Volume! C

6:36 Tim transistor 2N3904 tem uma disp
(lo de poténeta de 10 mW sem um dis
Sipedor de calor Se a temperature
Ambient for de GC, 9 que aconrerd com
potencia nominal?

‘Seon 6.9 Verificagäo de Defeitos

617 Na Figura 626, a tenso coletoremtsoar
“aumenta, durénai où permanece a rc
ma para cada um dos seguinles detesto
2) O resistor de 320 KO está em

curte-ircito
ey Omainter de 320 8 etd aberto
1} O resistor de 800 Q está em euro
1 O resistor de 820 9 está ber
€} Sem tenso de alirontacto na bese
À) Semtensño de alimentagho mo autor

PROBLEMAS AVANÇADOS

1618. Quai valorde ala cc de um transistor
¿que tn um gani de corente de 200?

619. Quel € 0 ganho de comente de un tan
Astor um alla cede 09947

1620 Projee um cesto em BC que tema us
SequinteseapeiengSes: Van «SV, Voc.
Thee 120 le 10100 Ver=75V.

621 © AN5087 € ven transistor de potencia
om, de 100. Qual a queda deteneño
Sn are quando Ja = 1 mA? E quando In
for de 0 APE quando fr de 30 AT

1622. O2N390 tem uma potönda nominal de
50 mi à temperataca ambiente 25°C).
Se a tenso color emiseor for de 10 Y,
(geal Es conente máxima a ual tan:
Sir pode funcionar non temperatura
Ambiente de SOC?

628 Sugonha que um LED sea conectado em
Fée on ortciaor de S200 ma Fa 62, |
ei és comenteno LED? :

6:24 O iodo emisor na Figura 626 tem ura.
resistencia de corpo de 202. Ute atscera
“proxitacio para clara tenso cole:
toreo.

1626. Qual éatensso desaturaáo ent genet
Se emisor de um 2009804 quando a cr.
fente do lr for de 100 A? Uso ara
Anti na Figura 27 da fll de dados

PROBLEMAS USANDO O
VERIFICADOR DE DEFEITOS

Uso Figum 628 para cs problemas segues
[pont uan munento de cerca de 10% na varivel
Endependese use a segundo aprecio parao
toc Uma espoc deve er N no mada) 2
vacio na venda dependiente orto paques |!
ue néo penta un mesi. a
626 Tente prever a reposta de cada van
dependente no reuingulo denominado
Vaz. Contra sas resposta. Depots, se
ronda de seguinter questies 0 mu
‘imple eietamente posse. Que ei
to teri um aumento ma fante de alimenta ©
110 da bese sobre à vardvel dependente
doctor à

a
E

627 Faja uma previo das respostas decada |
Variável no retingulo denominado Vec 3
Confira suas resposas, depots fa um .
ono de guns repos em uma cu
uns sentergns a

6.28 Tag ura previo da mona de cta
"Sloe dede no mes de
Se Eds ean pos te
D dopant que mins. =
De por ge ae dings as
PS Darm wand a de On
‘pans blo aoe. :

Cop. tres tre 23

um oe we

625 Faga uma previsto das resposta de cado,
vatiawe dépendent no retángalo denc-
minado Re. Liste as variávels indepen.
dentes que mo apresentam variasies
Fxplique por que eos variveis no
apreventam varagies,

Dispositivo verificador de defeitos™ (Patentcado: cortesia de Malvina Inc)

630 Fa uma previo d resposta de
Sao dent no tgs demo
‘ono fe leo vai np
‘see dina nar vance

»

fon
Mons

FUNDAMENTOS DE TRANSISTORES =

do da bnse porque ele €

sto EC discutido no Capítulo 6 € chamado polarzagi da base por
esate para um valor In espcio de comente d bs Enbors sa mo wed
cuts gu echaveamentn, dete um deal que mpede suso indi
39 ao amphscadon Que dueto € ee? o gano de concn! Seu fnconamenta
dhpende muito do ganko de comente do anor que, por eun ve, vt cam a
comente dosis com temperatura € mesmo cam a subio de :
caza desse problema e sua solo ao os objetivos deste capitulo.

Apts oestudo dese capitulo, oo? deverá ser capaz de

p> Explicar por que a polarizacto da bese nfo funciona bem nos circuitos de
amp!

b> Identificar o pónto de saturagio e o ponto de corte para um dado circulo
com polavizagáo da base.

b> Calcularo ponio Q para um dado circuito com polarizacáo da base.

0 do + explicar por que ele
D> Desenhas um circuito com polarizagi do emissor e expl
funciona bem em circuitos amplificadores,

> Demonstrar como montar o testar circuitos com transistores.

Cap. 7 Fundementosdetrercitores 246

71 AS VARIACÓES NO GANHO DE CORRENTE

Por causa das toleráncias de fabricasso, o ganho de um transistor pode variar numa
faiva de até 3 quando vocé troca de um transistor para outro do mesmo tipo. Pur
exemple a folha de dados do 2N3904 fomece un rg mínimo de 100 e um mb de
300 quando a corrente no coletor € de 10 mA. Se vocé produzir um circuito em massa
(ailluzes de circuitos do mesmo tipo) com 0 2N3904, observará que alguns dos
"transistores tém un ganho de corrente tho baixo quanto 100, enquanto outros kim um
gariho de corrente tao alto quanto 300.

Existe dois outros fatores que afetam o ganho de corrente do transistor A
igura 7.1 mostra ogrático do ganlıo de currente mínimo de um 203904, Observe que
9 ganho de comente depende do valor da cortente no coletor e da temperatura na
junio, Conforme voc# pode ver, o gano de coente varie dermasiadamente.

s##38

20

FiguraZA O ganho de corrente.

Cap.7_Prdementes de tartes 247

Por que usamos essa reta de carga? Porque ela contém todos us pontos
possiveis de operagáo desse circuito. Dito de forma diferente, quando a resisténcia na.
base varia de zero a infinito, a corrente no coletor e a tensäo coletor-eanissor variam. Se
vocé plotar cada par de valores Ice Vez, oblerä uma sequdneia de pontos de operaçao
que repousam sobre a rela de carga, Portanto, a reta de carga é um recurso visual dos
possiveis pontos de operagáo do transistor.

le

sv

72 ARETADECARGA

‘Uma reta de auga € uma fine que corta as curvas características do coletor para
master cae ur dos pose pons de opurasto de um transistor Por exemple, à
Figura 72 mostra unn circuito com polarizacio da base com uma tensio de coletor
15 € sena resistencia de color de 3 KA. A dircta do diagrama do cteulto está y
gráfico das curvas do coletox À reta de carga é linhe desenhada entre os pontos de.
nA no eixo vertical e de 15 Y no eixo horizontal. |

Va

Fgura72 Aveta de carga.

O Ponto de Saturaçäo

© ponto de saluragto ¿o ponto onde a reta de carga intercepta a regio de saturaçäo das
curvas da coletor. Como a tensio de saturacio coletor-emissor € muito pequena, 0
onto de saluracio € quase idéntico ao ponto superior da reta de carga. Daqui ean
diante, consideraremos o ponto de saluracio como senclo o ponto superior da reta de
‘carga, tendo sempre em mente que existe um ligeiro ero.

© ponto de saturasio diz qual é à máxima corrente do coletor possvel para
(see circulo. Por exezplo, a máxima corrente do coletor posefvel na pura 72, € de
esca de $ mA. Se trocarmos a tensño de alimentagio do coletr cu a resisténcia do
‘oletor, obteremos um ponto de saturacño diferent.

Existe wn modo fácil de calcular o ponto de saturaçäo da corrente. Visualize
tm curto-circuito entre o coletor eo emissor da Figura7.2. Ver cala zero. Toda a tensáo

15 Y da fonte do coletor aparecerá no resistor de 3 KO. Logo, a corrente no resistor-
locoleror é de

248 Tietönien 4 Eli Volume Ca. 7

Voc® pode aplicar esse método para qualquer cxcuito com polasizagio da base. Visua-
{ize um curto entre os terminais colotor-emiscor do transistor. Depois, calcule a cor
rente do coletor que existe com essa condigáo. Aqui está a fórmula para circuitos coin
polarizacáo da base:

Ye en
Re

Ic

Ela diz que o valor saturado da cursente do coletor é igual à tensáo de alimentaçäo do
coletor dividida pela resisióncia do coletor. Lembre-se de que essa fórmula € aplicada
apenas para circuito com polarizacio na base mostrado na Figura 72.

0 Ponto de Corte

(0 ponto de corte 6 o ponto onde a reta de carga Sntercepta a regiño de corte das cuevas,
do coletor. Como a corrente do coletor no curte € muito pequena, o ponto de corte $
quase idéntico a0 ponto inferior da reta de carga. De agora em diante, consideraremos
9 ponto de corte como sendo o ponto inferior da reta de carga.

9 ponto de corte diz qual € a tensño coletoremissor máxima possível para o
‘cueuito, Na Figura 72, a tenso coletor-emissor máxima possivel é de aprox
Madamente 15 V, o valor da fonte de alimentaçäo do coletor. Se mudarmos a tensáo de
alimentacäo do coletor na Kigura 7.2, dbteremos um porto de corte diferente.

Existe um modo simples de encontrar a tensio de corte. Visualize na Figura
7.2.0 transistor aberto internamente entre o coletor e o emissor. Como nao há corrente |
no resistor do culeior por causa dessa condicio de aberto, toda a tenséo de 15 Y da |
‘ligentacio do coletor apareccráno terminal do coletor. Logo, a tensäo entre o coleter

‘Go terra será igual a 15 V. Como o emisor está aterrado, a tensúo coletor-emiséor tem
‘o mesmo valor da tensdo coletor-terra:

Ver 15V ah:

Aqui está a fórmula para a tensäo de corte da Figura 7.2:

Verne = Yeo ea

: - Cap 7_ Fundamentos de rss 249

73 Q PONTO DE OPERAÇAO

Mons eu ii
SE
SSS ne
Sn oar und

ports par ober ta de caga “eae

a

Eien = 4° Edge = Volume 1_ Cap 7,

Cap. 7 Pundamentos de tansistres

Plotando o Ponto @

ma resistencia de 00)
A Figura 73 most um circuito con polvizagño da base com uma resistända de
fa Ormes a comas de entracio e a tenso de carte plo proceso dado ante,
mente Prime, visualize um uo entre on terminais do clear e do emisor
o ud à jenen de alimenacio do coeur aparece no resto: do color, que
ue conte de atraso € de 51mA. Segundo, visual os terminal ete
er amor averte. NES A corent «toda atento de sliaentao aparece
ninia coletoremissor, © que signet que a tenso de core é de 15 V. Se
ros somente desaturagio ea tenso de ore podemos desatar arta de carga
Most na Figure 73.

Figura 73 Plotando o ponto ©.

que o transistor |

Vamos das um batamento simples por enquanto,supondo o
de ae 7 Fe lime cer no resistor

ja ideal lso sgn que toda tens de alimento da base apar
ane. Logo, coment na base será de

ganho de corrente, Supt

Sie podemes continuar uno ser que enkamos o valor do
Sree goa e >a à corrente no coletor é de.

nha que o gariho de corrente do transistor sja de 100. Entäo,

Ig = 10000 1A) = 3mA

Essa comente circulando pelo resistor de 3 kQ produz uma queda de tensio
de9 Y no resistor do coletor. Quando voce subtrair esse valor da tensäo de alimenta
do coletor, obtera a tensño n9s terminais do transistor. Aquí estáo os edlevlos.

Vez = 15V - @mA)GKO) = 6V

Plotando o ponto de3 má e de 6 V (a corrente ea tensio do coletos), beine
0 ponto de operacáo mostrado na reta de carga da Figura 7.3.0 ponto de operacao €
denominado ponto Q porque cle é sempre chamado pont queen!

Por Que o Ponto Q Varia

Havíamos suposto que o ganho de corrente era de 100.0 que aconteceria se o ganho de
corrente fosse de 507 E se fosse de 150? Para comegar, a corrente da base seria a mesina,
porque o ganho de corrente náo tem efeito sobre a corrente da base, Idealmente, a
corrente da base seria de 35 4. Quando o ganho for de

Ic = GO HA) « 15 mA
a tensto coletor-emissor será

Weg = 15% - (5 maka) » 1054

Plotando os valores obtemos o ponto de baixo, Qy, mostrado na Figura 73.
¡Se o ganiho de corrente fosse de 150, entáo

le = 150(20 uA) = 45mA
eatensio ooletor-emissor seria

Ver = 15V ~ (45 mA)GKA) = 15V

Flotando esses valores, obtemos o ponto de cima Q,, mostrado na Figura7.3,

Quiescent init queto stável ou em reponse.

= Cap 7. Fntemente dernasens 253
262 Elarènin 4 Ego Volume Cap. 7 ne

A Prova Experimental
As Förmulas

Se voet quer uma prova experimental da reta de casga, monte 6 ceuito da Figura 7

‘As órmulas para o cälculo do ponto Q sáo dadas à seguir: Depois, varie a resistencia da base de zero ao infiito. A medida que faz isso. mega a

corrente no coletor e a tensio coleter-emissor Se voc? plotar cada ponto de operacäo,
pe ad ‘obicrs una linha reta passando por estes dois pantos: Fe
Ry
LeSmA e Vo=0v
To = Bees

Ver = Veo = leRe Ic=0 e Ve=15Y

a, Ve

FiguraZA À reta de carga,

Em outras palavras, a reta de carga & um fato experimental, Quando vocé
pplota cada valor da corrente do coletor e da tensáo voletor-emissor, obtém sempre um
Ponte que repousa sobre a linha rota que chamamos de reta de carga.

OVA DA RETA.DE CARGA :

74 apn A Prova Matematica
ret est Lo de onde vem a seta de carga e por que deveinos usé- 3
arme wet ee ctr guar aber pr que arta de cara ere

A prova matemática de que a seta de carga baseia-se no conceito de uma equaçäo linear
Especificame
todos os pontos de operaçäo posstveis.

éseu gráfico, Qualguer equagño da forma

Ay + Bra

|
|
|
|

254 Fletónica— gt Elie - Volume? Cap. 7 - 7

u Cap Eundamentes de rensitores «256

sua ei cr Paden provar gue gico de ara eqns ias a
Coen Fur 72 fev eave ado em mas die, ves

198 “Tópicos Opcionals",

FiguraT5 Os interceptos vers

75 IDENTIFICANDO A SATURAGÄO

se imediato so

sando voce vé um circuito com transistor, geralmente näo pode dizer de

Sam vet ona alfa cu de ataco. a seco cute as métrde par
identifica a aturagio.

Roduçäo ao Absurdo

Aqui está um sted para apalisa im novo det. Suponha que o ransitor set
Ao a yet al € seres eo alguma contendcño, Os Léon em manu
a dos pesetas usa tency, conta como reg an absurd porque ela
mente o pono de operasio do trans, Aqui ento processo

1. Suponha que crete opera na ego aa.

2 Fugascus cálculos ;

2. Seaparee algım valor bo ms sus lees spot fl.

Por exemplo, a Figura 7.6 mostra um circuito com polarizagio da base.
Suponha que voc’ queira saber qual é a tensäo colctor-emissor, Eto, proceda como
‘segue: a comente na base & idealmente de 0,1 mA. O ganko de corrente de 50 aplica-se

peras à reito ala. Supendo que o tansor sión operando a regio alv,
correnie no coletor é = ae ne

ig = 80(0 mA) = 5mA
e atensáo coletoremiscor &
Ver = 20V - (5mAJIOKO) = -50V

ssa resposta € impossível. A tensño coletor-emissor náo pode ser negativa
quando © transistor opera na regiäo ativa. Oblemos wn resultado absurdo porque
havíamos suposto uma operagio na regiño ativa. Na realidade, o transistor estä na
saturagio,

Figura 7S — Identificando a saturacío.

Outro Método
Comece calculando: corente de sataragio do coletor da Figura 76
ay
Ten = Gong = ma
Esse € o méximo valor possvel, porque ee ocoe no ponto de cima da ta de carga

Altın desse ponto, o transistor entra em saturagäo.

A corrente da base & idealmente de 0,1 mA, Já calculado anteriormente.
Supondo um ganho de corrente de 50, conformo mostrado, a corrente no coletor &

256 Eieiröniea ~ 44 Edit - Volume - Cap-7

Ic = 500. mA) ~ 5mA

Mas isso é malor do que o valor da corrente de saturaçäo de 2 mA. Logo, 0 transistor
deve estar saturado.

0 Ganho de Corrente na Regiáo de Saturagáo É Menor

Quando voce está obtendo o ganho de corrente, ele € geralmento para a regio ativa.
Por exemplo, o ganho de cortente na Figura 7.6 aparece mostrado como sendo de 50.
eso significa que a corrente do colotor será 50 vezes a corrente da base, considerando.
se que transistor esteja operando na regido de saturacao.

Quando um transistor está saturado, o gunho de corrente € menor do que o
ganho de comente na regido ativa. Voce pode calcular o ganho de corrente saturado
conforme segue:

eet) 0

Bean = “SE

Na Figura 7.6, o ganho de corrente saturado €

ama
Bard = Gama 7

A Saturagáo Forte

“Quando um transistor está saturado, o onto está próximo do ponte superior da sea
Le carga (veja a Higura 77). Nesse ponto de operagio, a comente do coletor ¿máxima
Nada que voce faga pode aumentar a corrente do coletur. Por exemplo, voce pode
aumentar a corrente da base, mas a corrente do coletor permanecer em Lo. A única
oisa que muda com o aumento na corrente da base 60 ganho de corrente ee diminui
‘quando acorrente da base aumenta.

Por exemplo, o yanho de coctente saturado da Figura 7.6 620, á calculado,
anteriormente. Suporha que mudemos a resistencia da base para 50 kA. Entio, a
Sorrente da base aumenta para 02 mA € 0 ganho de corrente saturado dimirui para

2mA

Botan" Gama” U

» Cop. Frovdamentos de transistres

27

Um projet que deseo que um tanita trago
oe anastor opere na regio de snturac
Al sempre um resisincia da bm que produ ts, gro de conte arado

ER me
Ee ie Cpa sem rt pope ee ee ta fo

Para o transistor da Figura 7.6, ele usa apenas

ama
; 10-228 00m

para saturar o transistor. Logo, a correr i
5 que ara ana Loge me da base de 0,2 mA aciona o transistor com

is
een csc pis
Sao errant enone
ep
(ee
een

De agora em diante, saturagio forts fi
ue 0 ga cos 4 se referirä a qualquer projeto que faça com
que o pan de corte saturado fa de aproximadamente 10 Foo eis com

‘qualquer projeto que faga com que o transistor seja levemente saturado, isto

é, no qual o ganho de coxrente saturado 4
no gua! o gano de core saturado ¢ apenas um pouco menor de que o gan de

le

Ye

Figura77 Areta de carga obtida pelos pontos extremos,

250 Ernie 4 Epi Volume Cup? u

Identificando a Saturagäo Forte de Imediato

samo ve pu dame ot i m m N
Aap el ao rst. es ee imac
rl i are dee rece
ee a eo co aso
qee
mr Be LEBE
nn te er En ot naa

asov

¿na

Figura 78 Acaturacto forte

76 OTRANSISTOR COMO CHAVE

A polarizagáo da base é til em circuits digitais porque esses circuitos geralmente 630
projetados para operar na veglän de saturagio e no corte, Por isso, eles (Em uma tensäo
de suída baixa ott uma tensäo de saída alta. Ein outras palavras, nenhum dos pontos Q
é usado, saturaçäo où corte, Por essa razäo, as variagSes no ponto Q náo sae impor-
tantes, pois o transistor permanece na saturagao où no corte quando o ganho de
corrente varia,

‘Aqui está um exemplo do uso de um cireuito com polerizagto da base para
chavear entre a saturagio e o corte, A Figura 78 mostra um exemplo de uan transistor
com uma saturagto fonte. Potanto, a tensio de sada € de aproximadamente 0 V Isso
‘ignition que o ponto Q esté no ponte superior da reta de carga.

260 Eletrónica- 40 algo Volume Cap 7

Cap.7_Eundamentosaeensitores 261

Quando a chave abre, a corrente da base cal a zero. Por isso, a corzente do
coletor cai a zero. Sem corrente no resistor de 1 19, toda a tensáo de alimentagáo do
coletas aparece entre os terminais coletor-emissor do transistor. Logo, a tensáo de saida
aumenta para +10 V.

O circuito. ter apenas dua: tensdes de safda: 0 vu +10 V. É assim que
serena tee ee e ne D AE daa ale
Senta an re i eo pe rane oe
o a

Os cirenitos digitais sto sempre chamados circulos de chaveamento porque seu
onto D fica restrto entre dois pontos da reta de carga. Na maloria dos profetos, as dois
Pontos sf0 saturacio e corte. Um outro nome tambén sado € crea de dois estados,
Teferindo-se aos dois niveis de tensäu de saída, baixo e alto,

7.7 APOLARIZACAO DO EMISSOR

Os circuits digit sto 5 pos de crnitos usados nos computadores. Nessa dra, à
polaco dase co rio dads d polaco d eso ic Mes
amplicacio, precisamos de Gris cujos poston 0 seam Imanes te varices

ganho de corrente. ee lee ”

‘APigura7.9 mostra uma polera do emisor, Como vo poe ver, oneetor
da base foi retirado e ligado no circuito emissor. Essa alteragao modes ‘comple.
inate néant d to, O pone nase novo cae ager ee
io gan de comente muda e 50 para 10.0 ponte quese rs
longo da reta de carga. UBER Re nn

Figira73 A pülarizacko do emissur.

Aldéia Básica

Atensiio de alimentagäo da base agora está aplicada diretamente na base. Portanto, um
técnico em verificegio de defeitos verä que Vpq está aplicada entre a base e 0 terra. O
emússor nao está mais aterrado, Agora, © emissor está num potencial acima do terra e
tem uma tensio dada por

Ve = Vos - Var en

ezo vs i ur qques un da u pase aa. Se Vag fr maior
20 vezas Va aproximasto ideal será precio. Se Yap or menor que 2 vezes Yan
'vooé pode usar a segunda aproximagäo. = = “

|
|

Sep? Fundamentos de transistors 263

262 Primes Eligio Volume Cap? L u

150

dm

Figura7.10 Ekemplo de polarizacto do missen

Calculando o ponto 2

Vans a 6 dr pa de et da pm ió de

Dt nino. Kun)
nace Er
fat eA a ae ores Y Jar
ee

A tensio entre 6 emissor e terra 6 chamada tensáo do emissor. Bla éigual a

~07V =43Y

Ve

Esa tenso está aplicada no resistor’ do emissor, assim, podemos usar a lei de
Ohm para calcular a corrente no emissor:

Ao
In BEG mA

sign que a comente do coletor € de 185 mA cam ima bon aprox!
E Serena do cito Gras através do resistor do collar, lt

une, Quand ea con a
en rá uma queda de tensáo de 1,95 V. Subtraindo esse valor da tensáo de alimen-

Taco do coletor obtemos a tensfo entre o coletor € 0 ters:

Ve =15V - (195 mA KO) = 131 V

Daqui para a frente, vamos nos seferir à tensáo coletor-terra como tenso do coletor.

lesa é a tenso que tum técnico em manutengio deve medir quando testar um.
direuito com transistor. Um dos terminas do voltimetro deve ser conectado 20 coletor
0 outro terminal deve ser conectado ao terra. Se voc® quiser a tensáo coletor-emissos,
¿deve subtratea tensto do emissor da tensto do coletor, como segue:

Ver = 11V - 43V = 88

Portanto, o circuito de polarizagäo do emissar da Figura 7.10 tem um porto £ com
estas coordenadas: Le = L95mA e Veg » 88V.

À tensáo coletor-emissor é a tensño usada para desenhar as setas de carga e
para a inferpretaçäo das folhas de dados do transistor. Transformado em fórmula,

Vor = Ve - Y 7a)

Normalmente, um téenico em vatificagio de defeito ndo mede a tensáo coletor-emiesot
diretamente, porque o terminal comum de muitos multímetros fica aterrado interna-
mente. Por que is30 6 um problema? Porque conectando o terminal positivo do voltt.
metro no caletor e o terminal comum no emissor, pode-se curlo-cicuilar o emisser o
terra. Isso fornece una leitura incorreta.

Portanto, o modo usual de um verificador de defeitos obter a tensño coletor
mesos & por meio de um processo de tr etapas:

1. Mega atensdo coletonterra, Ve.
2. Mega atensio emissor-terra, Ve.
3. Subtraia VE de Vc para obter Ver.

Lembre-se sempre disso. Caso contrário, voct pode obter falsas leituras quando estiver
verificando defeitos ou testando circuitos.

O Circuito É Imune as Variagdes no Ganho de Corrente

Aqui está o porqué da preferéneia pela polavizagio do emissor. O porto Q de um
«ircuito com polarizagio de emissor 6 mune as variagóes no ganho de corrente. À razáo.
está no processo usado para analisar o cicuito. Els as etapas que usamos anto-
ormente:

1. Obtentia a tonsiio no emissor

2. Calcule a corrénte no emissos.

|
i
E
i
É
}
i
|

6k Eletrinien st Ego - Volume Cup 7

3. Calcule a tensäo no coletor
4. Subtraiaa tensto no emissor da tensño no coletor para obior Vor.

Ben nenhiuan momento foi preciso usar o ganho de corrente no processo anterior Como
ng usamos o gano de corrente para calcular a corrente no emissor,coletor ete, o valor
exato náo mais importa.

Movendo o resistor da base para o circuito emissor, forgamos a tensño base
terra a ser igual à tensáo de alimentagto da base, Antes, quase toda a tensño de
limentagio estava no resistor da base, estabelecendo uma Corrente fia para a base.
‘Agora, toda casa tensäo de alimentagäo menos 07 V está aplicada no resistor do
‘emissor, estabelecendo uma one de emissor fix.

Menor Efeito do Ganho de Corrente

© ganho de corrente tem un menor «feito sobre 2 corrente de cola Sob todas as
condigóes de operagio, as trés correntes estio relacionadas por

le let Ta
a qual pode ser rearranjada como

woke

Solucione isso para à corrente do coletor e obterá.

cs
kenge

© fator que multiplica € chamado fator de orrgdo. Ele Ihe diz qui diferente € I de
T Quando o gano de corente for 100, fator de corzecto será

Bel,
fest” 49

{sso implica que a corrente do coter € iguala 99% da corrente do emisor. Portanto,
btemos apenas 1% de erro quando ignoramos ofator de correcño e consideramos que
“a corrente do coleto éigual à corrente do emissor.

Capo? Furdementos de trancstores

265

266 From ~4¢ Eagan — Volume Cop 7 = . En

transitions 267

Figara7:11 Areta de carga da polasizagio do emisoor

78 ACIONADORES DE LED

Voce deve ter aprendido que os circultos de polarizagio da base estabelecem um valor

fixo para a corrente da base, enquanto os circuitos de pularizagäo do emissor estabele-

em uum valor fixo para a corrente do emissor. Por causa do problema com o ganho de
Corrente, os cizeuites com polarizacño da base sio normalmente projetados para char
Vou entre a saturagio e o corte, enquanto os cirauitos com polarizayao do emissor 530.
geralmente projetados para operar na regido ativa,

~ 7 Nesta seco, discatiremos dois cisenitos que pt
dores de LED. O primeire circuito usa a polarizacio da ba
polarizacio do emissor. Isso Ihe dará a oportunidad de observar:
Gireuito numa mesına aplicagso.

jodtem ser usados como aciona-
se e 0 segundo usa 2
‘come funciona cada

0 Acionador de LED com Polarizaçäa da Base

‘Acorrente da base na Figura 7.12 zero, o que significa que o transistor está em corte.
Quando a have na Figura 7.1 fecha, o transistor vai para a suturacäo forte, Visualize
D auto entre os tertiraiscoletor-emissor, Eno, a tensäo de alimentacáo do coletor
TeV) aparece na conexto do LED com o resistor de 1.5 KO. Se ignorarmos a queda de
Paso do LED, a corrente no coletor será idealmente de 10 mA, Mas se admitimos
tana queda de2 V no LED, ento a tunsdo novesistor de 15:

no color será 13 V dividido por 15 40, ou sj, 8,67 mA.

Ke será de 13 Vea corrente

av

Figura7.12 O acionador de LED com polarizagio da base.

Nao há nada de errado com esse circuito. Ele executa a fungio de um bom
acionador de LED, porque ele está projetado para satusacáo forte, na qual o ganho de
corrente nio importa. Se voc tiver de mudar a corrente no LED desse circuito, pode
alterar tanto a resisténcia no coletor quanto a tensño de alimentagáo do coletor À
resistencia da base éfeita 10 vezes maior que a resisténcia do coletor, porque desejamos
uma forte saturasño quando a chave for fechada,

0 Acionador de LED com Polarizaçäo do Emissor

Na Mura 733 a comente do enisar € zero, o que significa que ee ed nd corte
Quando a chave na Figura 7 13 fecha o transistor val para a epito tivo Idealmente a
Reno no emisor 428 8 Vo implica que tent uma cote de emisor de 10
mA. Desi vez o queda de tenso no LED nto tem felt, Nto impor ato alor
dh queda de ténalo no LED € de 18,2 0u 23 Y. Iso € uma vantage do proj da
polsizacio do emistr sobre projet da polaciscio da bee, A cociente to LED
Räcpende du queda de take xo LED. Una outre vantagem € que à Seu náo
‘etna de un rer no callos

© diwito de Poarizagko do emisor na Figure 7.13 opera na rei atira
quando achave fechada, Para muda a comente no LED, voce deve variar a fensio de
“limentacto da base ou a sesión do emssor Por explo se vos var ateo
de alimenta da base comente no LED variará urna proporgo dire.

i

Cap.7_ Fundamentos de tranicores 269.

0 EFEITO DAS PEQUENAS VARIAGOES

268 Elrimiou - de Figo Volume! Cap 7 Ñ _

Nos capítulos anterlores,fizemos a introdugäo da anélise variacional, que é stil para
qualquer un que tente entender os cicuits além do ponto de simplesmento sueur
números em fórmulas. Para a análise variacional da Figura 7.18, uma pequena variacio
significa uma variagáo de cerca de 10% (a tolerancia de mullos resistores).

Por exemplo, a Figura 7.14 mostra um circuito de polarizacio do emissor com
os seguintes valores no circuito: !

Ve 2V > Vec=15V R-190 Roe4700 fa = 100

Esses valores s$0 as varidveis independentes do circuito (pa matoria das vezes chama-
¿dos valores do creuito) porque seus valores independem dos outros,

Figura 718 A anâlise variacional.

Tabola7 Una andlise variacional

ve * le Ve Mee

Vos aumen A a A AOD >

Yee aumenta =P » r r A A

Re amena P » D D a A j

Re aumenta. ye ® LA Pr D D ñ
D v P r |

fe aumenta P e

270 | Hétrômiee- ge Edito Voinmme Cap? we L

As tenades € as comentes restantes 540 como segue:

Ven 13V Ve=103V Ip=99WA Ie = 99mA lg =10má'

Cada uma delas € chamada verifeel dependente porque seu valor muda quando wma
Variavel independente muda. Se realmente entende como funciona um circulo, vou?
pode dizer se uma variável dependente aumentará, diminsirá ou permanecerá à
mesma quando uma varidvel independente aumentar.

Por exemplo, suponha que Vag aumente em 10% aproximadamente na Figura
7.14. Ve aumentara, diminuiré ou permanecerá a mesma? Diminaicá, Por que? Porque
‘om ausento na fensdo de alimentagao da base aumenta a comente no cmisser, aumen.
a comente no coletor, aumenta a tensáo no resistor do coletor e dimin a tenso no
coletor

A Tabela 7.1 resume os efeitos de um pequeno aumento nas variáveis inde
pendientes da Figura 7.14. Usaremos a letra A para sepresentas cun aumento, D para
Representay wma diminsicho e P para representar que a vartável permanece 2 mesına
(Garlagao de menos de 1%). Esse resultado € obtido supondo-se a segunda aproxi:
aras. Pelo estudo dessa tabela e perguntando por que ocorte uma variagáo, vocé
‘poderd melhorar sua compreensäo de como funciona wm ico

7.10 VERIFICACAO DE DEFEITOS

‘Um transistor pode apresentar vários tipos de defeitos. Como ele contém dois diodos,
odendo qualquer (ma das icnsdes de rapture, corrente mödma ou potésicia nom
fal, podemos danificar um ou ambos os diodos. Os problemas podem incluir euros
Abos, alto valor de corrente de fuga, A reduzido e outros problemas, 3

0 Teste com o Transistor Fora do Circuito

Uma forma de testar transistores 6 com um ohmimetro. Voce pode comeger medindo a
Tesistöndi entre o coletor e o emissor. Ela deve ser muito alta nos dois sentidos, porque |
5% diodos catho em antiesérie (conectados em série con as polaridades opostas). Unt
Gos problemas mais comune € um coletoremissor em curio, produzido quando 2
potencia nominal ultrapassa seu valor nominal. Se vocé medir uma resisténcia zero e
{gualguer um dos sentidos, o transistor estará em curto € deve ser subatituído.

ores arı

Bop qu pai cacon in vn
e e dre he
eas ra a
sors ede sper

qualquer um dos diodes, tipicamente de mais de 1000:1 (no sic). Sendo
ter ese alto valor para coso, dant deve er co dl 7

Memo que rite puse no tete do ne, da ind po
sigan feo. Adal de cnt, 0 ghmtnehy eta apenas Ca va da Jas de
een as condigöes cc. Vocé pode usar um traçador de curvas para observar
een
ee En
ee o a pc

0 Teste do Transistor no Circuito

O teste mais simple no drei so as medigs ds tens mo tas
no transistor em relato
Solera. Por sep medi tendon le: Ve ato no nor Vt som
comes A dica Ven Va dev tr am de ms albo de Ve e altra
abrio de 1 Y, 0 tansstor pode estar em corto, Sea letra =
transistor pod ester aberto. 7 dd

© teste desert anteriormente geralaente mostra s existe
canos Mason cs coc wn test de Va ft totes set ase atra
‘ase Vgea testo noemistor Vy A liens dicas lea Va que deve estar etre
06 07 V parm os eanastowe operand com pequeno sal ná rapido alga, Para os
tras dept, Vs pde de] Vina po cu dede pe
Sc ear Stem Vz ve ode Y dodo ems à
se rt dan problem pe sr oar oe ag

Outro Heniconinehuem teste de or exccutado
execulado como segue: cart-cinite
os temanaiabae-emlssor cout una ponte de N. sso elimino a poleizagto dea do

Senne

transistor ou com o circuito.

—

nz

272 Fletinien 9? Edicto Volume 2 Capı 7

Uma Tabela de Defeitos

Confonne discutido no Capítulo 6, um componente ein custo € equivalente a uma
esisténcia zero, enquanto um componente aberto € equivalente a uma resisténcia
infinita. Por exemplo, o resistor do emissoz pode estar em cuxto ou aberto. Vamos
designar coses estados poz Ryc € Ra respectivamente. De modo similar, o resistor do
Coletor pode estar em curto ou aberto, que simbolizamos como Rec e Req respectiva.
mento.

Quando um transistor está com defeito, multa coisa pode acontecer. Por
exemplo, um où ambos os diodos podem estar intemamente em curto ou abert,
Vamos limitar o número de possibilidades citando aqueles defeitos mais comuns
coletor-emissor em curto (CEC) indica os très terminais em curto (base, coletor e
‘emisso:) juntos, enquanto o culclor-emissor aberto (CEA) representa os tés terminais
abetos. Base-einissor aberto (BEA) indica o diodo base-emissor abexto e coletor-base
berto (CBA) indica o diodo coletor base aberto.

A Tabela 7.2 mostra alguns dos problemas que podem ocorter num circuito
omo. da Figura7.14. As tensdesfaram calculadas com base na segunda aproximagto,

Quando o circuito opera normalmente, voce deve medir uma tensio de hase de 2 Y, |

uma tensäo de emissor de 1.4 V e uma tensdo de coletor de aproximadamente 103 V,
Se o resistor do emissor estivesse em custo, a tensdo no diodo emissor seria de +2 V.
Esse alto valor de tensio destruiria o transistor, produzindo provavelmente uma
abertura entre o coletor e o emissor. Esse defeito Ryc-e sua tensio estáo na Tabcla 72.

Tabela72 Problemas esintomas. «+
[beta VEN Ve Y Comentarios 7
Nenu 2 13 103 Seandefeito
Rec 2 o 15 — Transistor queimado (CBA)
2 13 15 Sem current de base ou de coletor
2 Bb B
2 18 18
o a 15 Verifiquea fonte cos terminals
a 13 13 Verifique a fonte e os terminais
2 2 2 Todos os terminais do transistor sbertos
2 0 15 — Todos os terminuis do transistor abetos
200 15 Diodo base-emissor aberto
a 13 15 Dicdo coletor-base aberto

= _ Can? Pundementes de transistors 275

à mit cata seo qe
= ie een
Da ne ae es a ode Y E
on
a ee a ee

Ose quando nos men Ve
niin pl ce es Ve E eet mens un
DR le amt ete tr Cyt
o voltímetso entre coletor e 0 terra, a base continua alimentando o deme oo
ia
a am uma tensáo ida de 2 V, a tensáo no colet Bo
‘Spot A
= € 0 terra. Em outras palavras, o voltímetro fecha o circuito com ee
SR re oe ch Grea

© terra porque a
1m o diodo coletor,

TÓPICOS OPCIONAIS

711 MAIS INFORMAGÖES SOBRE A RETA DE CARGA

8 tensdes de Kirchhoff ma malha do coletor na Figura 72 para obter

GDS + Ver = 15V

ss € uma equagdo linear om dues i 7
. Begg ama eng linear cm duas incógnitas, Jc Vee. Hatem a forma algérie

Ay + Bee C

Na álgebra básica, voc aprende
« 1 voct aprendeu que © gráfico de uma cquasio com da termos de
primeie orden una linha rt, conforme MS na nun ST À

Os interceptos

‘lem disso, o intercepts vertical ¢ igual a

274 Fletrónio "Ego: Votame 1 Cup. 7

sin

u

e o intercepto horizontal éigual a

€
5

Na Figuza 72, A = 3 KQ, B= 1 e C = 15 V. Quando resolvemos para 06

interceptos, obtemos um intercepto vertical de

mv A
ver dig mA

‘eum intercepto horizontal de

- 15Y

Conduindo, aplicando a lei de Kirchhoff na malha do coleter, obtemos uma >.
equagño da forma

Aya be €

Como o gráfico dessa equagáo € sempre uma linha seta que passa pelos interceptos,
"osea equacáo produz uma reta que passa pelos pontos da corrente de saturagio € pelt
fensio de corte Matematicamente felando, a reta de carga € o lugar de todos os pontos
Ge operacio e 6 uma linha reta porque o resistor do coletor é linear.

Os Pontos Exatos de Corte e Saturagäo

A localize exata dos pontos de corte e suturagko € ligeiramente diferente dos
{ntereeptos horizontal o vertical. Vocé pode observa isso pa Fra 7.15. panto em
Me ana de carga intercepta a curva em = 06 0 local exato do posto de coste Nest
to a cure na base € ero e a correte no coletor € desprezivelmente pequena
[State apenas uma corente de fuga ley). No corte, o diodo emissor sai da polacizaió.
Set eo funcionamento normal do transistor & perdido, Numa boa aproximacio A
Keno coletoremissor com a polarizacio da base igusla-se ao extremo inferior da nda +

de carga: E

Ba u Cas. 7 Fandemente de ransistoes 275

Veefone) = Ver:

Antero deta de ara da curvaly ya

saturasio, Nesse ponto, a corrente ha base € Igual align 65 coa no lo
a orone na bate $ igual a fie corto no pals

máxima stag, o dido collar cl da polar ens nn

Naame ad sae Encore

Figura 715 Os pontos exatos de corte e enturagio,

Con san pins arten
Ga mic aereo or un pl es

Vee
Totty = Te

Na Fgura 725 ly representa o valor a cree da base

valor nto tao. Stren de a fo menor Que yey tas per

"agit ava em algun poro nt aang eo cove. En la para pot

de opeagto Sa cm agi lugar o longo da rta de cara ce Por outro lado, sea

En dabas nor que fas acomete o ol sla Ve oat

tino. ameno le aa que oo cn ted carga Sin Gr
IMT ua prod pont emma d Rp

een

1276 “~ Eetrónica— 4" Edo — Volume 1 Cap. 7

A Compliance ou Compliáncia E

‘Ate de comple (ou implemente compliance) de una fonte de comenté ab +
Alot comms mais q um nabos, acomplia: da fade
etna recarga nos de de medio ua comple den

A ante te ga cumplimos de aproximadamente
À u aprosmadamente eo Em olas paar, ns
cane qualquer paco entre a sas corte chino

esse pontos,

MAIS INFORMAGÖES SOBRE O TRANSISTOR
COMO CHAVE

712

“O modo mais simples de usar um transistor € como uma chave, o que significa que ele
Oper tanto na saturacao quanto no core, mas em en outro ponto ao longo de
LES de carga, Quando o transistor está saturado, cle funciona como uma chave fade
Se aletor para o emissor. Quando 0 transistor está ex corte, ele funciona como uma

have aberta.

lo
E CHAVE FECHADA.

Ye

Re

LL

“ a

OS

A Mes

Figura 78 O cireuito de chaveamento com transistor

A Corrente da Base

A iguen7.16 mostra o circuit que anaisamos at agors. Somando as ten em (OH)
‘da malha de entrada, obtemos

Cap. Fundamentos de trans

tnBa + Vas - Von = 0
Resolvendo para Jy, obtemos

1, Yo Var
ee
Sen corrente da base for mar ouIgual lye, © 4
: Ings © pont de operagtoQ far
no extremo superior da xeta de carga (Figura 7.16b). Ness caso, o transistor funciona
como wma chave fechada. Por otro lado, e a comen ca Da fr ser, transistor

oper no extuemo inferior da cea de carga 0 tansbaor funcionará como uma chave

ARegra para Projeto

‘Uma sturaso eve significa qué levamos tránsito apenas no info da situa,
aoe acomete da based valor eu e suficiente paa rar transistor ho grein
apa dea de cea À tur ove no usada nana prods ri pa
sa da vario de fi € Ip, Náo tente usar m ren leve num
drcuito de chaveamento, Hair:

Uma saturaçio forte significa que a corrente da base suficiente para operar
o tendo stand parts on al escaneados dee mana PASAS
imum Fr po cv tempera coe a ia ds andes de lio

inal ten um Po maior que 10. Postanto, uma regra de a
rio forte fines com sia crie de Dase ac apolein doco
o valor da corrente de saturagio. sco garante a sakıracan forte sob quaisquer cond.
ños de operacio. Por exomplo, s 0 extremo superior da sea de carga liver uu valor
de comente de coletor de 10 má, entän estabelecemos uma cortente de base de 1 mA.
Jeco garante a saturagio para qualquer transistor, corcente, temperatura et.

A ao ser quando indicado, usaremos a segra de 101 quando estivermos
projetando crevites de chaveamento com transistor Lembrese de que Iso é apenas
tama zogra. Se os valores padröcs de resistencias produzirem uma taxa de 1/1 ligeta-
anente maior que 10, a maria dos transistores de pequeno sinal ainda esta saturada.

278 Eletrónica # Edito Votame] Cap.

cm?

po y

A

Figura 717 O transistor usado como chave.

Um Exemplo

À Figura 7.17 mostra um circuito de chaveamento com transistor acionado par uma
Tensño em degrau. Lsee € o tipo de forma de onda encontrado nos computadores
igitais. Quando a tensdo de entrada for zero, o transistor estará om corte. Nesse caso,
tle funciona como uma chave aberta. Sem corrente no resistor do coletoz, a tenso de
said Eiguala +15 Y.

Quand a tensio de entrada for de +5 V, à comente de base será.

sv -07V

Te = yg > ma

‘Visualize o transistor em cunto entre o coletor e o emissor. Fntäo, a tensto de safda cat
idealmente a zero e a corrente de saturagio €

1560 6 aproximadamente 10 vezes a cosrente da base, o que € suficiente para produzir
ma sataragio forte na maior dos transistores de pequeno sinal. 550 significa que o
transistor age como uma chave fechada e a tensän de saída é aproximadamente zero.

damente de traitons 279

713 O TRANSISTOR COMO FONTE DE CORRENTE

Aa 717 pos um ri coo ven de os in deu
sa sde

tinctdaantestreente& Figur 710 manta y ci Poliza d
riots mo a aoe Le Ca ane ca
sre Oe ap dc re ie
a a a erate
a palarizaçho do emissor leva ao uso do transistor como fonte de corrente, Essa € una
clísonga rca ente o dol cies Diss + por lso que nos acuta

Figuraza

O transistor usado como fonte de corrente.

A Corrente do Emissor

A Figura 7.18 tem tum resistor de emissor R entre o emissor e o ponto comum. A
comente do emissor circula por esse resistor produzindo uma queda de tensa de Ig
Se somarmos as tensdes em torno da malha de entrada na Figura 7.18;

Var + fe Re

Ves =
Resolvendo para ly, obtemos

Van - Vaz
>

280 — Fletónion— d'Edigto- Volume Cap 7

= Ca, Fundamento de trs 28

“quí, Van = Var a tenaño no resistor do emissor. Portanto, essa equacáo nada mais &
que a lei de Ohm aplicada no resistor do emissor.

Come Vpp Vas e Re sto aproximadamente constantes, a corrente no emisor
à constante, Ein Gras palavras, niin circuito real, apenas Var vacia ligeiramente com.
a temperature. Desprezando essa pequena vasiacño, podemos dizer que a comente do

madamente igual
Mmadamente constante. Mas isso cquivale a dizer que a corrente do coletor é a mesma

sente da fonte de corrente. Isso significa que voct pode mudar o sesistor do coletor.
sem mudar sua corrente.| -

A Corrente do Emissor E Fixa

A Figura 7.192 mosta o modo geral de desenhar uma fonte de sorrente. Dada una
lens da base Vip, vocé pode estabelecer uma corrente fixa para o emissor escolhendo
m valor de Rp, 1530 & usado em muitas aplicagdes porque o circuito é relativamente
Mune a6 variacbes de ia Veja uqui por que. Se Gee varia, a corzente na base variará,
mue a corrente no coleior permanecerá praticamente a mesma, Isso ocoure porque o
“dre da Figura 7.197 produz um valor xo para a corrente do emissor. O uso do
Gesistor no emiscor explica por que a corrente do coletor fixa.se num determinado.
alos Quanto maior o valor de Rp mais estável será a corrente do coletor

Me

a a

Figura 219 de) O transistor como fonte de corrente; (+) o transistor como chave
A ago € muito diferente do transistor como have da Figura 7.19%, onde a
comrente da base éfizada por Vpp e Rp. Num transistor como chave, estabelecemos uma
Conente de base fixa coin valor suficiente para levar o transistor para uma saturagáo
forte, Nao tente levar o transistor para a regido ativa, porque as vatiagdes em Bfariam.

com que o ponto de operaçäo rois

5 se em qualquer ponto da reta de
transistor como chave, 0 emissor € aterrado. Bass sta de carga. Em um
fencionando como have. do. Bassim que identificamos um transistor

0 Conceito de Amarragäo (bootstrap)
‘A tenso no resistor do emiscor da Figura 7.192 €
Ve Vas ~ Vez

REDEN u
Va, Ps ox, Ver aumen de 2 para 10V, ento V,sumntui de par 93
ne nee
que seu valor está sempre próximo de 0,7 V. ala

a a
como ei mr ter
Sr eo er fai a
a:

Fonte de Tensáo versus Fonte de Corrente

Sm outro modo de etc rancio que funciona como forte de conte
um transistor que opera como chave é polo tipo de fonte que alimenta a =
794 a forte de tenio € aplicada diam na base Por eae da pu quads
co Vez mae pane 4 fnsio da fonte aparece bre nr do ento Iso
produz uma corrente fixa no emissor e um ponto Q estável na regiáo ativa. me

For ta ier nb gu 738 a on
ign Si oes nr ae me
Soe pot Senor ie oe hare an
funciona wun circuito de chaveame que us varie ap
AE lento port iagöes em fi... säo ultrapussa-

714

Conforme mencionado anteriormente,
pequena corrente de coletor que consi

termi

cante pode

Etre = 4 diese = Value 1 Cap.

MAIS INFORMAGOES SOBRE DISPOSITIVOS
OPTOELETRÓNICOS

‘um transistor com uma base aberta tem uma.
iste dos portacores minoxitários produzidos
Ind a junio do coletor à lu, wan fabri-

ment € peta fuga da supere. Expo GB er can la
re stor que € 1

prodhzir um fototransister, um transis

tum fotodiodo,

Aldéia Básica Sobre um Fototransistor

Rae Visualiz a coser reves Prod
cae ea parado com a Jango

ideal |

Figure 720 O transistor com a base abert.

base do transistor, A corrente resultante no coletor é

onde ly é a comente reversa dos portadores minos
Coletor 6 maior do que a corrente reversa original
Goletor é senstvel tanto à uz como a tem

janela e atinge a jangao coletor-base.
Consequentemienle, ice também,

sir com uma ss be. Gonlrme mean
vm Serene no Guo: nan creo. Eagusgse da compo.
Bag sheet e oc sens osados produc pl tempera
PS odctorbase de um transistor

A Figura 7.204 mostra um tran
antes,
mente

(Figura 7200).

‘Como o terminal da base está aberto, toda a corrente reversa é forgada para à

lero = Peele

trios. Ela diz que a corente do
Tum fator de ig. A corsente do

ara. Nasa fototransistor, a luz passa pela.
“medida que a luz aumenta, Ip aumenta ¢

u Cap. 7 Funtamentoe densités 283

Fototransitor Versus Fotodiodo

principal diferenca entre um fototransistor eum fotodiodo é o ganho de corrente iy.
‘Se uma mesma quantidade de kuz atingir os dois dispositivos, a corrente no fotot ne
sistorserá Py mañor que a corrente no fotodiodo. A maiorsensibilidade de usnforstrane
sistor é uma grande vantagem sobre um fotodiodo.

A Figura 7.214 mostra o símbolo para diagramas de um fototransistor. Obser-
ve a base aberta. Esse éo modo usual de operar um fototransistor. Voce pode controlar
a sensibilidade com um resistor variável na base (Figura 7.215), mas a base € geralmen,
te deixada aberta para que se obtenha a máxima sensíbilidade à luz.

9 Mee
que !

Re
Se $
>

e = o

Figura721 O fototransistor

‘© preco pago pelo aumento de sensibilidade é uma reduçio na velocidade de
chaveamento. Un fotofransistor € mais sensivel que um fotodiodo, mas ele nio pode
ondazir e cortar #80 xápido. Por um lado, um fotodiodo tem correntes de saida típicas
‘da ordem de microompéres e pode conduzir e cortar em nanossegundos. Por outro
lado, o fototransistor tem comentes de saída típicas da ordem de miliamplees, mas
conduz e corta em microssegundos,

0 Acoptador Ótico

A Figura 7.29 mostra um LED acionando um fototransistor: Ele $ un acoplador dico.
nuito mais sensivel que o LED com wn fotodiodo discutido anteriormente. A idéia €
direta. Qualquer vaxiacéo em Vs produz uma variaçäo na corrente do LED, que faz
variar & caménte no fototranaistor. Isso, por sua vez, produz urna vasiagéo na tensdo
dos terminais coletor-emissor: Portanto, um sinal de tensáo € acoplado do circuito de
entrada para o circuito de caída

2st Perben Etico Volume Cap 7.

Novamente, a grande vantagem de um acoplador tien évisolamento elétrico
‘entre os circuitos de entrada e de saída. Dito de outra forma, © ponto comun do
SD de entrada € diferente do ponte comm do circuito de saída. Por isso, näo
ate um ponto de contato elétrico entre os dois cxeutos. sso significa que vocé pode
Par ure dos circuitos e debar o outro em flutuagko. Por exemplo, o circuito de
mada pode ser ligado à massa do equipamento, enquanto o comum do lado da saída
ésterrado. é

Figura 722 O acoplador ético cout um LID e wun fototransistor.

Um Exempla

© acoplados ético ANZA da Figura 7.30 proporciona um isolemento de Ti de
Slimenagio e detecta o cruzamento por zero da lina de allmentacäo, O grüße zu
Figura 723) mostra a comente do coleior relacionada com a cosrente do LED. Ye
ES voce pode calcular a teneño de pico de saída do acoplador Sico: a fonte rcüfica-
Gora produz uma comente em onda completa que cirgula pelo LED €

sts nam)
hep = eg” wama o
A Figura 723% mostra us curens estáticas da corten no ftukranistor aus
a comente na LED de treo acopladores dices diferentes. Com um ANZA (a curva de
a corrente de 102A no LED produz uma comente no coletor de aproxi.
ente 15 mA quando a resisitacia de carga ná0 estiver conectada. Na Figura
Pasa a conrente no fototransistor nunca atingiró o valor de 15 mA, porque o fotoran |
aa aus com Zana, Em outras palavras, exite corente mais que suficiente no LED"
‘era produairsaturagao, Como corren de pico no LED € de J02mA, 0 foto
curado durante a mado: parte do ciclo. Ness periodo, a tensdo ma saída €
“aproximadamente ero, contorme mostrado na Figura 7230,

oia

ES

disso, 0 circuito detecta as passagens por zero,

_ 7 Gsm? Fundenentosdetranssares 236

av

E

1019

av

EEE
eu 40 10
ap ma

a

am
Mor ai

Figura7Z3 (6) O detector de passage por zero;

"tico; (c) a forma de onda de saída. a de dien para o acoplados

© valer da corrente saturada no fototransistor €
av
det) * Tons 7 2MA

creara

alo paí 200 css quad tt nh po
amo po en 0 sa na mado de poli
Ro ost, hr. Nam name por aac LE
ison et a es
ee
Sruzamentoe por zero, cla aumenta rapidamente para 20 V e depois diminul pats zen

Um creo come o da I
es 0 de Figura 7234 dl porque de náo requer
formador para fomecer ur iolazeno da lina. O acoplado: de culda dase. Ale

den oc ue ¿ta aplican desire
quer sincronizar alguin to cto Com à een dea 7

266 Elerönicn 4 Ego „Volume Cap?

RESUMO

Sogo 7.1 As Variagües no Ganho de
Corrente

O ganho de comente de um transistor &
um parámetro sem muita preciso. Por
‘cause das tolerincias de fabricacio, o
ganho de comente de um transistor pode
Variar numa faixa de até 31 quando voce
muda de um transistor para outro do
mesmo tipo. Variagbes na temperatura e
Da comente do caletor produzem varia-

Bes no ganho ce.
‘Sogo 7.2 A Reta de Carga

‘A reta de carga oc conté todos os pontos.
‘de operagio «e possivels de um dreuito,
com transistor. O punto de interseçäo su
perior da reta de carga € chamado satura.
30 e o ponlo de intersegio inferior €
Cramado core, O principal passo para en-
‘contrar a curtente de saturacio € visuali-
arm custo entre o coletor e 9 emissor. O.
Principal passo para encontrara tensáo de
Corte € visualizar um ciscullo aberto entre
ocoktore oemissor,

‘Segio 7.3 0 Ponto de Operagio

© ponto de operacio de um transistor €
sobre a seta de carga co. À localizacay
exata desse ponte € determinada pela
cortente do coletor e pela tensäo coletor-
exmissor. Com a polarizagio da base, o
onto () muda se houver qualquer var
ago nos valores do circuito,

ZA AProva da Rata de Carga

Apr opermeal fa montando se
a depos medindo- «cor
do cao en neta cletorersor
Fe diet condi de polarzaio.
Re parc pare de valores de lee
Va a nana coi Pox
Ion de enya ce A prove matemsion&
ee verse où concen bans de
Gets poiodmmnente à Los des
Sees linemen prova fen dí uma
‘dune que asas em ee Vor proto.
Gos veges properdons pore ds
even eso de lor DO Re.

Seçäo 75 identificando a Saturagäo

iti spor gun rtp nk
te ti al Sean Lou a
ma contradigäo (como um valor negative
“nate elaine eke
tte granted treo oe
we vad fn aero que ocr
dpe meio Zr Un
Dee dear ms €
io a bu
va En D chee & sm
SE ese ps de o
ordinal com stu

Soçäo 7.6 0 Transistor como Chave

A polarizagto da base 6 usada quando se
deseja que o transistor funcione como
have. À açño de chaveamento é entre 0
conte < a saturagio. Bese tipo de opera:

go 6 usado nos circuitos digitais. Um >

‘intro nome para os cireuitos de chaveá-
mento é circuitos de dois estados.

ur. 7_ Pundumentgsdetrausistore 287

Segio7.7 A Polarizagáo do Emissor

rro e
ee
ae
en
fae
pra
ome
mame

Seçäo 7.8 Acionadares de LED

© acionador de LED coma polarizagio da
‘base usa um ransistor no corte na sau
ño para controlar a eurzente no LED. Um
aconador de LED com a polacizagio do
eatissor usa um transistor na regio aiva €
‘no corte para contrelar à comente no LED.

Seçüu 7.9 0 Eleito das Poquonas
Variagies

Muito stl tanto para o técnico de manu-
tengo quanto para O projetisia € à
capacidade de prever os sentidos das va-
xiagoes de uma tensäo on corrente de.
pendente quando muduen os valores do
circuito. Quando voce for capaz de fazer
isso, entenderá melhor 0 que acontece
em diferentes defeitos e poderá projetar
os circuitos mais facilmente.

Secáo7.10 Verificagäo de Dofeñtos.

Vocé pode usar um chmfmetro para
testar um transistor. Obtén se melhor
resultado com o transistor desconectado.
do circuito. Quando o transistor ainda
está no circuito com a alimentagño LL
gada, voo? pode medir seus valores de

© tensáo, Fssas tensdes #20 os indícios do

que está errado com o cireuito. Uma ten-
sao do coletor igual à tensño de alimen-
lacio significa que no há corrente no
coletor. Uma tensäo do coletor igual à

tense do mts ga qu anse
tor está saturado. =

EQUACGES IMPORTANTES

Equaçäo 7.8 O Ganho de Corrente
Saturada

Tel)
Beaty = Efe

Esta equego 6 impentante porque o gano
ect de un transistor ida
amente depois quee ene eine
tag, A again dr que o fant de
Coment € fal a valor da cuen de
tags dividido pen conte da bse

Equaçäo 77 A Tensdo do Emissor
Ve = Vea - Vee

Esta equagio’é muito importante porque
(da representa o primero passo para a an
lise do cucuito com polarizagdo do eis.
Como náo ha resistor na base, toda atensto
de alimentacio aparece ra base. Se vor?
cer tensto base-emissor, cbterda ten
so mo emir ia fers no ester

Equagiio 18 A Tansäo Coletor-Emissor

Vee = Ve = Ve

Come o emissor näo está aterrado num
Gieuito de polarizagio do emissor, voce

288 Eletonica—4*Edigo - Volume 1 Cap 7

deve subtrair atensäo do emissor da ten
0 do coletor. Isso € importante na veri-
ficacto de defeitos, porque voce náo

O gent de conte de um ento €
Eee nn es do
topes
2 Ce de be
à Corne do cor
9 Covent de almenas
2 Garnier

2. O gráfico de gant de conte né
edo talar mas que gato de
come
2 Beonatante
3 Wana gramo
à Yan auto
2 Elgual comente do clear

Sid pols corente da bee

13. Quando a gente do elelurauments, ©
ane de comente
2) Dimtnut
À) Permanece o meso
à Aumenta.
4) Neha desees

4 Quandoatemperatua aumenta, o gasho
decoran
5) Darina
5) Permaneso o mesmo
à Armenta
©) Pode ocomrer qualquer uma devons
stages

5. Quando oxalstor da base din asen
‘Slo do coleer provavelmente
9 Dierk
+) Permanecerd a mesma

‘pode medir Vor dixetamente, Voce deve
Fazer duas medidas separadas.

9) Aumentaré
(2) odos os acima

6. Seorsittorda base forma peguen, o
Aer operas a
D Regi de corte
D Regio atin
5 Reside vturesto
D Rae dera

>. Desprezando a resistencia de corpo do
ode coletor a tenso de saruragto ¢

2°
3) gun eines dest
ae

Atento de mena

$. és pontos Q diferentes sie mostrados
a feta de carga. O punto À superior re
presenta
2) 0 ganho de corrente méniino
2) O ganho de comente intermediärio
6) O ganho de comente máximo,
‘8 O ponto de corte

9. Serum transietor operar no aneio da reta
de carga um aumento na resistin de
bese lard o panto Q se mover
6) Para bobo
dj Para cima
2) Picard no mermo lugar
Para fora da eta de conga

30. Sem tractor opera no eso da rta de
ug um aumento no ganto de auzeote 7

vert ponte D

2) Para bao

9) Para cima

©) Fleard no mesmo lugar
©) Para fora da reta de carga

Cap. 7_ Fimdementos de transistors 239

Se a seno de alimentago da base au
ent o pomo Q nd moverse

2 Parano

2) Para cen

€) Hata no mesmo lugar

4) Para fora da rea de carga

Supoate que-o sesstor de bace este

eto, O ponto Dir.

a) Para centro da reta de carga.

9) Para o extremo superior da eta
decama

©) Para o extremo inferior da rota
decange

a) Para fra da rete de carga

Se a tentio de alimentasto da bate for
desconectada, a tensio coletonemissor
sechiguala

ov
Dev
9 105v
4) Tensto de alimentagío do color

Se o resitor da base for euto-dreatad,
transistor provavelmente sent

à) Saturado

5) Cortado,

e) Destruido. ,.
©) Nenhun tés

Se oresisor do coetordlminat até zéro
ur circuit com polarizagio da base, a
seta de carga ser

à Horizontal

à) Vertical

9 Sam valor

à Plana

O ponte de saturagio 6 aproximadamente:
2 O mama ponte decana
3) O mesmo pont inferior da ret
Kane
mento porto superior da
meta de cone
ES

Quando intercept vertical dare de ar
_gruument,acomente do celo

9) Diminut
9) Permanece à mesma

©) Aumenta

D Neniuma des anteriores

18. À corne do color € de 10 wh. Seo
gan de comente for 10, a comerte de

based
PET ROA
ides Dima

19. Acorzentena base ée 50 A, Seo ganho
decente for de 125, comente do ole-

tor está mais próxima de
A mA
Du 6 mA.

20. Se o ganho de comente aumentar de 50
para 100 a comente do cletor coma po.
Eacizaio da base
48) Será aproximadamente a metade
9) Será aproximadamente o dabro
©) Será aproximadamente « ncama
4 Destrues o transistor

21. Quando aresciónci do coleor disminuir
um casio de polrizagio da base, à
vota de camp seri, :

4) Mais horizontal

D) Mais vertical

Fra

4) Nentiuma das anteriores

22. Quando 0 porto Q move ange da
reader tenio somente
à Da
3} Permansc a mesa
9 Ame
d) Neshuma das anteriores.

2. Nocan, o puto Qe
2) No nee por da eta
da
9 No mo data de
2) Nolnterepto Indec de ea
das
4 Nena das anteires

Floris 4° Eli - Volume Cop 7

m

=

Quando nfo li comente na base de um
Kant funcionando como chav, at
soe sada do waistor€

Ba

à) alte

9 Nao muda

5) Descontecida

Um chcuito com suna comente fist no
emisor € enredo,

9) Polacizacio da base

1) Polarizado do emissor

©) Polarizagio do transistor

1) Polarizasto de das fontes

O primeiro pa par a anise de un
Ge soo jointe do emisor +
colar

3 Rosen dase

3) Alan no emisor

À Acento mo emisor

À Acomente o color

Se o ganho de corrente fox desco-
shecido mum circuit de polasizasto
86 emissor voce náo poderá calcula a
2) Tensao do emissor

1) Corrente do emisor

©) Corrente docoletor

1 Comente da base

Se o resistor do emissoresiver abeto, à
neo mo coto será

2) Bossa

DS

©) Amemu

4 Descomhecida

Se 0 resistor do coleor etiver abeto, a
tenso wo coletor seri

e Basa

CE

9 Amesma

18) Desconhecida

Quetta gano de corrnte aumenta de
50 para 209 mun culto de polarzayso
Go emisora corrente do color

6) Peraunece quase a mesa
9) Daminul por um ftor de 6
€) Armenta por um fator de 6
à Bao

31. Se a sesicióncia do emissor diminul a
rede no coetor
3) Dinu
E) Permanece amesına
9) Aumenta.
2) Provoca a ruptura do transistor

32 Sen resietencia do emiccor diminul,
3 O ponte Q move=e ao longo da
rete de carga
9 Acorrente do coletor dim
€) O onto Q permanece o mesmo
2) O gone de eomente diminat

PROBLEMAS BÁSICOS

Segáo71 As Variagües na Ganho de
Corrente

72 Conaitea igen 72, Que gate de

= corrente de um 2N3904 quando a car-

DRE cier em hentenpen
borne)

72, Consult: Figura 71. A temperatura na
junio £de 128°C e a carrente no coletor
Éd 0,1 ma. Qual 0 ganho de core?

Segáo72 A Reta de Carga

73 Desenhe a rca de carga para u Figura
Fa Qual À a comente no coletor no
Fono de sasaragio? B a teneño colder:
Emissor no ponte de conte

7A. Sea tensto de alimento do coleta ar
redurida para 10 Y na Bigura 7-2, 0 que
correr com rela de angi?

Cap 7 dames de transistores 292

73 Se à resisten do coletor jor dur
para um 112 ma Figun 7247 0 que
Sconce com are de carga?

76 Se a resetincn da bse na Figura 7260
or dobrada, 0 que ocomerá cou amet de
carga?

77 Desenhe a reta de carga para a Figura
72s, Qual € a comente do color uo
onto de saturegig? E a tensso color.
<rlssor no ponte de core?

save =f

a0 ska

sv © Sy A
ay GE) um
E Th asia
o * o

Figura 7.28

TS Sex tenso de aimentacio do oletor for
rada na Figura 724b, 0 que cover
om area de carga

79 Sea essténca de coletor anmentar par
LRA mu Figura 7.248, © que acontecer
coma rea de carga?

Seçäo 7.3 0 Panto de Oporacio

7:10. Na Figura 724a, qual será a tenho entre
ocoletr € terra seo gano de corre
lor de 1097

7AL O ganbo de correo varia de 25 a 300 na.
Figure 7.245, Qual € a tenso ovine do
colo para o tera? Ea masia?

732 O vesitor na Figuea 7.248 fxn uma tle-
Find de 25%. A tenso de almentagáo

MEERE
Grm somme
en tn

735. Na Fgura 7.24, qual será a leo ene
eoletor eo tema seo au de coment.
foe 1007

7.14. O ganho de corente vara de 25 à 200 na
Figura 724b, Qual € a tencio mia do,
coter pars era? Bu meena?

TAS Os resistores ma Bigura 724 tem uma
Voleránci de 25%. AS tersbes nas font
ten uma tolera de 210%, e o gano
dl comenteveriar de 50. 160, qual sera
lens nize passe do color para 2
terra? Ba máxima?

Sagán75 Identficando a Saturagáo

736 Na Pigura7 24a use os valores do ciu
to mostrada anko ser quando indicado
‘ontario, Determine se 0 tramistor ext
saturado pars cada uma esas vano
pee
2) Ro = 33KO ige = 100
e) Van = SV e hes = 200
6) Ke = 1040 € Are ~ 50
4 Vec à 10V 8 ke = 100

747 Na Mgura 724b ueeos valores do dre
o amo ser quando indicado o contriio,
Determine ce 9 transistor está saturado,
fem cada uma deseas varingies
a) Ra = AK her = 100
Y) Vas = 10 ehr = 500
Re = 10K € hep = 100
1) Yoo = 10V € hos = 100

Segäo 7.6 0 Transistor como Chave

738 O sesstor de 690 1 na Figura 7249 €
ibstrudo por quico de 47 ka ¢ uma
have em série. Suponha que o traneinor

(Cap? Pundamentsedetransstre 238

D 202 Elia Van? Cap? : u
al Que Eatest polos a 722 Ses eno desmentido colder
en ae cle none O mile rs 18 V sa Mn 720.400
ac cave aoe: char Pen

tm 16,36 que Ve 728 Qual eee enge no lern Fig
2 Raina hb en dat te

724 Se o messi do emissor for dobrado na À
Figura 725%, qual ser a tenso calar |
essor para uma tenso de slimentagio

a base de 23 v7

Seg8o7. A Polarizagäo do Emissor

720 Qual € a tensfo no coltor da Figura
7250 Ba teste no emi
725 Sea tensto de alimentasio do coltor a=

7.30 A ressttaia do coletor na Figum 7260
aumenta em 10%. O que acontece com a
‘corre da base, a comente do coletor ea
no do colton?

731 A tentio de ulimentacto do color na
Figura 7268 xumenta ein 10%, O que
‘corre com a comente da base, a cosets
So enetar ea tenso do color?

732 A tensto de alimentagio da base na Ti-
qua 726b aumenta em 108. O que
‘Score com a comente na base, à carre
0 eoletor ea lens no coleior?

rat. Se o retos do emisor for dobrado na
Figura 725%, quel sed a tenio colore

mentar para 15 Y na Figuza 7250, qual

735 A resistencia do emisor na Figura 726)
namenta era 10%, O que acontece coma.
‘corre do emisor comente do coletor
‘2a tens do coleta

734 À resitinci do coletor na Figura 7260
ment em 10%. O que acontece com a
corrente do emisso, comete do color.
«atenslo do colar?

735 A tensto de alimentacio do coletor na
Figura 7260 aumenta em 10%. O que
corre oom a correo do emistoy co
rente do coletor ea tensto do cleter?

esha testo let emisor paca Vip

mer Be
mv “10V ua
3 ! 1% asia
ns
” me uns EE
my
Le
us
a a o
Figura 725 sad

Seg 78 Acionndores de LED 5008078 O Etat das Poquenas
Varnes
726 Sea testo dentada orde
2 2 V na Figura 7250, qual,¢acomenteno Use as letras A (aumenta), D (diminui) e P
im Re) pas mu depot a pe
Sree

728 A tengo de almentagio da hese na Fir

727 Se Vas = 1 Van Figure 725%, qual we
comme no LD? Ea tensio aproximada.
mo coletor?

Stores ta do cotos?

129 Asesisténcia da base na Figura 7268 au
Crta em 10 por onto. O que contest
Com a comente da base, u uente do
aora tensóo de color?

Segáo7.10 Vorificagdo de Deteltos

736. Un voltémtr indice uma tenso de 10 Y
no eolelor da Figura 7260, Quais slo
aleurs postves defi que ausam case
ao val na la?

737 Se o terca do emisor na Figura 72%
abri, qual será a Jeiura no valero
para atento na base? paraa testo no
slt?

7:38. Um volimetro cr de ur var mao

baixo de tensio no coletor na Figur
Fa. Cie alguna des possívelsdetetos.

7,39. Um voleto indien uma eitura de10 Y
o coltor da Figura 7260, Ce alguns
passives defetosque podem causar esse
alor ah na eter,

740 Seoresistor do emissor etiver aber na
gara 726b, qual sed a tu o valle
metro para a tenso da base? À para a
tenso do coetor?

7.4% Un voltinetr oe indica toma Jura de
LAV no coletor da Figura 726. Cite
alguns possivele defios

294 Eletrdnia— # Eig - Volume! Cap. 7.

PROBLEMAS NÄO-USUAIS

742. Vout nuontos o Crit da Figura 7260
que funciona normalmente. Agora, teu
bete € desir © transistor Em
utero palavra, voce está tentando env
entrar urmuneio de danificur transistor,
Dique we faa?

7.3 Um esse de eletónicainicinte ne
Venu wn cito noo, Fe funciona
guinda y gula de corte cel
EEE 10, ora desa fa le no
nin O estudaste planda product

‘Soe arco em masta sono os
Frans 263306, que im o gano

eV

ct
Qe
©:
Sima

=

Figura 227

PROBLEMAS AVANCADOS

746 Qual € o valor da rene no color na
Figura 7.24?

47 Na Ma 727, o pre trator

* ‘tein um ganho de comente de 100 € 0
San fae un gio de cr.
RES u en mea se do
Fumero asin?

coreo, € pole uma sagetèo. Déthe
algunas.

ran eds q um coc
Sue ate cm una seta deca
Re de una lhe rte po sc
Frias ect epost apura 2 dé
Mn Paca apt? Esp
mp :

745 Um estudante desejameñira tenso cole-
karamiscor na Figura 7262 e para iso
Conecta um voll2meto entre o <ollor € 0
“misses. Quel será à Lea no voltime-
‘Bo? (Obrero: Este vices repas
Sorretas)

7.48. Qual será o valor da corsente no LED da
Figura 7270 0e Vea = 0? Eve Van = 10 VP

249 O diodo Zener na Figura 7270 € substi
Koldo por un 1N748, Qual será comente
o LED quando Vas = 0?

al € o valor miso poste de cr
780 eno rude 240 a Bu 78

Cap.7_ Fundamente detritos 296

751 A Figura 728) deve er aplicada para o
ANS da Figura 7280. Se à nat note
ir de2 Hi for de 2%, qual seo valor
de Vas?

72 OLEDnaigura728e estante Vega
SV Um voltrmetro está sonectadocntes o
esletordo 2N350% eo tera Qual deve ser
‘valor indicado pelo votre?

«gy

Figura 7.28

PROBLEMAS COM 0 DISPOSITIVO DE
ANÁLISE VARIACIONAL

Use a Figura 729 para 00 problemas restantes
Suporha aumentos de 10% aproximademente
a vativel depandente ese negunda pron
mago do transistor. Uma resposta deve sor P
(para permanece sea varas) sea alteacio na
varével dependente for io pequena que vo
sente diicaldade em medita, Por exemplo,
vost provavelmenteteá dildo em medie
‘uma varagio de meros de 1%. Para veriicaäo
de efeitos, tuna variagdo como eats é ger
‘mente considerada san ltragko,

7.58 Tente prever a sesporta de coda varitvel
depeuuknte no rergulo denominado

759 Um multímetro tem uma sensibiidade
e200 VLOrltimeno cntáconeetado.
tre o coletor da figura 7248 eo tem.
Seo resistor de9,3102 esiverabert, qual
desizd ser tra indicada polo mat
netos cl stive na escala de 30 VE

100
1

10

on
on
ago
noo =
aa E

loma

10 1 100

Vas. Contra suas repostas. Depols ne
pond Se queres a seguir malo dietas
‘mente possivel Que efeito far um
Aumento na tensio de alimestacio da
ass sobre es vardvels dependenies do
circo?

7.55 Taga uma previsto das mepostns de cada
vanivel dependente no retngslo deno.
minado Vcc Conf suas tespostas.
Depois,resuma suas resposta em ua.
on as senkungen

756 Taca uma previsio de ds varével
‘dependente no retángulo denoniaado
RE Conf suse repuso. Liste as var
veis dependentes que diminue Exp

296 einen st Esigdo— Volume Cap 7

jue por que elas diminucn, usando ae
Gh ou ous bss sala

757 Fara uma pro de cada viel

7 ce no manie denominaao
2 Eon go eps Lise vante
dependen quendo dar op.
uns a má

Ine)

738

O diepositivo paru vericaçño de defeito

EE
Seger earns Cagis dos
oe oe.
dees que mudar. Explique. cases
en

‚EM. (Patentendo:cortesa de Malvino

Capitulo| 8

CIRCUITOS DE POLARIZACÄO
DO TRANSISTOR

Um protótipo é um eiscuito básico que um projetista pode mudar para obler um étre
cada vez mais avangado. Um circuito de polarizagäo da base € um protstipo sado
mum projeto de circuito digital. A polarizagáo do emissor é um protótipo sado no

1 projelo de circuitos amplificadores, Neste capítulo, vamos reforgar o estudio da polari-
2agho do emissor eos circuitos importantes derivados dessa polarizagáo.

Apis o estudo deste capítulo, vocó deverd ser copaz de:

D> Desenñar um disgrana de um circuito com polaizagio por divisor de

D> Calevlara corrente do divisor, tensño na base, tensáo no emissor, corrente
no emissor, tensáo no coletor, tensáo no coletor:emissor nim circuito de
Polarizagio por divisor de tensño (DT).

D> Determina como desenhar uma cota de carga e como calcular o ponto Q
‘para um dado circuito com polarizacio por divisor de tensáo (PDT).

D> Desenhar um circuito com polarizacio do emissor com fonte de alimenta-
io simétrica e calcular Vas; I, Vee Ver.

D> Mostrar como usar os transistores pnp nu circuito PDE. |

D> Comparar os vários tipos de polarizagioe deserever como cada um does
funciona

296 Elerónica— 4 Edito Volume 1 Cap à

8.1 A POLARIZAÇAO POR DIVISOR DE TENSÄO

© drcuito mais usado na polacizagio é chamado polarizagto por divisor de tensäo. Veja
aqui como ele € derivado do cireuito de polaizagdo do emissor. À Figura 8.1 mostra o
proistipo da polarizaçäo do emissor.

O Divisor de Tensäo

Algumas vezes, a tensáo de uma fonte de alimentagéo € muito alta para ser direta-
‘mente aplicada na base, conforme mostrado na Figusa 8.1. Como podemos reduár essa
tonsio sem veprujetar a fonte de alimentacio? O modo mais simples € pos meio de um
divisor de tensdo, como mostrado na Figura 824. Pela escolha apropriada dos valores
¿e Ry e Ry podemos diminuir a tensáo para o nivel desejado no nosso projeto.

‘Atencio em Ry € simbolizada por V;, Essa tensäo € aplicada diretamente na
base, o que implica que Vg = Va. O processo de análise é o mesmo de antes, exceto que
<começamos com o cálenlo da tensño em Ry, Uma vez obtida essa tensáo, subtralmos 0,7
dese valor para obter a tensto no emisor e entAo estamos no caminho de encontrar
uma solusáo.

O prototipo da polarizacto do emissor.

_ 2. Cia

tse polaricagón do transistor 299

0 Sistema com Fonte Simples

guns sistemas eletrnicos tém apenas uma fone simples de alimenasto, Ness caso,
nos creo deve sr prjtado anne montado na Figure 23 Iso end cet
porque podemos sar quater valores de Bye Ry necesssios pare obte a test
desejada na base. Por exemplo, ea tenso na sida de uma font de alimento os

de 10 Y, a tensho de alimentagdo da base seria igual a 10 V Se fosee nevcneira un

tensdo de 2 Y, poderíamos usar uma raziv de is
ered ey de 41 para o divisor de tensto. Isso

82 A ANÁLISE DA POLARIZACÁO POR DIVISOR
DETENSAO (PDT)

À Figura 84 mostra um circuit

Si ce pd a ED em

An Sn Sm de de a D ce

ee ee ee
oe arte eames eens ee

See ele tak pr res Soe

j

N À 3 L

300 __Eletdmion~# Eligio - Volume Cap. 8

Na Figura 820, tens entre o teminal superior de yo era igual a
Ve Al sta ten entre 0 erminal superior de Re eo era Eigual & Vor,
Eu dis terminals em tenses al, podemos ceca um o entre le à
Mine o cu conte mostad ha Figure 83. Nese cirio simpli
Fa eo no terminal superior de & eRe anda € Veo, portato, 0 cite
pera como ante

Mee

Figura 83 À polasizacio por divisor e tensto.

A Suposigáo

O projetista de um circuito como o da Figura 8.4 precisa de uma precisäo maior nas
zespostas que um técnico ao fazer uma verificacto de defeitos, mas mesmo aqui há
Tugar para um compromisso sensível entre eles. Como o projeto € uma questao aberta
com muitas respostas corretas, náo há wma regra formal que cubra todos os casos. Em
alguns projetos, os erros de cálculos de até 20% podem estar bem. Em outros, os erros
¿e cálculos devem respeitar a margem de 1% ou menos.

© que estamos discutindo aquí é 0 projet pico que tolera crros de 5% ou
menos. O projetsta seralmente comega com a segunda aproximagäo, Depois, à medida
ue 9 projeto se desenvolve, ele ou ela pode usar a tercira aproximacto para obter
espostas quase perteitas. Vea como os cálelos devem ser vistos.

© processo comesa com o cálculo da tensáo na base. Para isso, fazemos uma
Suposigäo, Supamos uma œurrente da base pequena u suficiente para nfo afetar a
tensäo do divisor. Nesse caso, podemos calcular a corrente por meio do divisor na
Figura 84, como segue:

Cap 8 Circuito de plarizag de transistor 301

en

neo fal Opt mir dt de ata an 4 à
e etl dork ta aa
seas sent ers io va

10v

Lana” mA
mv
x
ma wie
&
ma
l

Figura 84 Exemplo de uma polaricasio com divisor de tensño.

Até Que Valor Pode Ser Considerado Pequeno para a Corrente da
Base?

Que valor de corrente a base pode ser considerado pequeno? Uma rege geral para
proto $ aquel que considera» comente da bas con ui valor pelo menos 29 veus
tenor do que comente do divisor Io imita os cálculos amero desk, que acord
com nossa discuss anterior sobre a sora de 201. Neste exemplo, a cont aa Base
deve ner menor que

SN

302 Elrénie de Edito Volume, Cap à _
‘Quando essa condigio € satisfeita, podemos calcular a tensño na base come segue

Vy = ig 62
‘Essa 6a tensáo em Ry, Como a base está conectada no terminal superior de R;, a tensáo
na base € também de 1,8 V.

Vp = O82 mA)221Q) = 18V

A Tensáo e a Corrente no Emisor
O próximo passo nesse processo € bier a tensáo no emisor com
Ve ~ Ve ~ Vos 63)

nsfo na hase menos a queda de
ximagio, obtemos.

Esa eguagio diz que a testo o emisor € ral à
Fe EE ado uma segunda apr

Ver 18V -07V =11V
‘Acorrente no emisor é calculada pela lel de Ohm como:
Ve es

eg

ava, acoente enor ia tenso no cor ida pea eins
erase Clo ero ter de D de LA Va cent no tiré

fe BY ems

ATensáo no Coletor e a Tensäo Coletor-Emissor
Como antes, calculamos a texsño no coletor com

Ve = Vee = leRe

sa equacáo diz que a tensäo no coletor € igual à tenso de elimentacéo no coletor
menos a queda de tensño no resistor do coletor. Como a corrente no coletor € aprox
inadamente igual à corrente do emissor,

Ve = 10V - (1 mA)G.6KQ) = 604V

Como o emieso est acına do potencial do tera, deveinos usar essa equagio
obter a tensño coletor-emissor: E ee

Yale (66)
ssa equacéo diz que devemos subtrair a tensáo no emissor da tensdo no coleto pära
bier a tensáo coletoremissor, Postanto, podemos calcular

Ver = 604V = LV = 494 V

Testando a Suposigáo

Neste ponto, o projtista deve testar sua suposicto original para ver se a corente da
base 620 vezes menor que a corente no divisor de tensdo. Aqui está um exemplo de
como iso & feito. Suporia que o ganho de correnie posea vasar de 6 20 © pior
‘2:0. para o enr gariho de corrente, porque cle produa a malos corrente da base. NO
lor caso, a coment da base €

Lima
OS

Bu

Lssa comente na base é menor que o nivel crítico de 41 u A já calculado antes. Portantó,
© erro no cálculo € menor que 5% por cento quando ignoramos a corrente na base
durante o cálculo da tensao na base.

Um Divisor de Tensäo Estävel

Este uma conexo entre a Io por divisor de tensño e o divisor de tensáo
estável discutido no Capítulo 1. Se voce se recorda, um divisor de tensño estávol (quase
ideal) tem ua tensäo de carga que está dentro de 1% da tensño de saída sem carga.
¡Quando a polarizagäo por divisor de tencáo está cometamente projetada, o divisor de
tensto aproxime-se da condicio estável (quase ideal) Por isso, atensäo na base & quase

‘omstante e iguala tensäo ideal na saída de wm divisor de tenso sem carga. A tensño

308. Eliäni Ego Volume Cop. 8 sa _ Cap 8 Circuitos de plerizagiodo rersstor 305

au base quase consiante € que mantém todas as ontras correntes e tensöcs fixas, mesmo
core varlagdes nes transistores temperatura et, (Se quiser conihecer com mais
letalhes, veja os “Tópicos Opcionais”)

0 Ponto GE Imune ás Variagóes no Ganho de Corrente

Comente, Veja o motivo: se a corrente na base for pequena o Suficiente para que seu
Gato náo afete a tensio na base, entáo as variagdes no ganho de corrente näo terño |
Gfeito sobre a tenso da base, Mas uma tenso fixa na base significa que a tenso do |
clonar está fia, a cortente no emissor está fixa e a corrente no coletor está xs, assim,

À tenso no coletor também está fixa. Em outras palavzas, © ponto Q está immune &s
“Variagdes no ganho de corsente. Quando o ganho de corrente varia, coisa que
Pole mudar © a Comente na base. Fla pode aumentar ou diminuir. Mas isso no
Emporta, porque a corrente da base está efetivamente fora desse quadro.

De fato, a polasizacio por divisor de tensáo & na verdade uma polarizacto do
emissor disfarcada. Quando o divisor de tensäo é estável (quase ideal), ele produ uma.
tensso na base que ro varia facilmente, Mas isso equivalente ao circuito de polarizasäo
do ennissor No Capítulo 7, voce via quáo perfeta (quase) é pelarizagko do emissor para
munter o porto Q wo. Portanto, um circuito de polarizacio por divisor de tenso aproxi- |
ma se do nivel de funcionamento de um circuito com polarizagio do emisor, Si

|

Resumo do Processo e das Fórmulas

Aqui estáo as fórmulas usadas em nossa análiso:

An
aras wer
Atemioaneetuen Ven Va Ye
PR ij HE

a raser Coleen Ve = Yoo“ eRe

A Tensáo Coletoremiscor Ver = Ve - Ys Rina Sa) cepo.

306 Elend ét Edipo -Volumet Cap. 8 A

Figura — Areta de carga para a polasizagie por divisor de tensáo.

|

83 A RETA DE CARGAE 0 PONTO G PARA O CIRCUITO PDT -

Como a tensäo no divisor € estável na Figura 86, a tensäo ny emissor € mantida
constante em 1,1 V na discuesäo a seguir.

O Ponto @

© ponte 0 fi calculado na Segio 82. ile tem uma coriente do coletur de 1,1 mA e uma
Kensño coletor-emissor de 4,94 V. Esses valores sio plotados para obter o ponto Q da >
Figura 88. Como a polarizaçäo pur divisor de tensáo deriva da polarizagio do emissor,
‘o porto (J € virtualmente imune As varlagdes no ganho de corrente. A maneira de
mover o ponte Q é variando o resistor do emissor.

308 Eleröni 4 Elie Volume? Cap 8 u

Cap 8 Circuitos depolariaplndotrunsister 309

ge

Por exemplo, se a resisténcia do emissor mudar para 22 KO, a corrente no
coletor disminuirá para

1 A
le za mA

Atensäo varia como segue:
Ve = 10V - @5mA)G6KQ) = 52V

Vog = 82V - IV =71V

Portanto, o novo ponte O terá as coordenadas de 0.5 mA € 7,1 Y.
Por outro lado, se diminuirmos a resistencia do emissor para 510, a corsente
do emissor aumentará pare

11V 235
HV 215 ma
ETS

eutensio variará para
Ve = 10V - 2,15 mA)G,6K0) = 226V

Veg = 226V - 11V » L16V

Nesse caso, ponto destoca-se para uma nove posigáo com as coordenadas de 2,15 mA
e116Y.

0 Ponto Qno Centro da Reta de Carga ae

ST ye Re enna cena deri «ans
desc components Mudar Kay c/o Very Una vera
a nd oe à ES once Pak |
sees oe re Ges valle inte Ls ac spa oe

muito alto, o ponto Q irá moverse para o ponto de corte. Se Ry Hiver valor muito baixo,
© ponto irá mover-se para a saturacáo. Alguns projetistas ajusiam o ponto Q no centro
da reta de carga.

84 APOLARIZAGÄO DO EMISSOR COM FONTE SIMÉTRICA

Alguns equipamentos letrónicos tem uma fonte de alimentagdo simétrica, aquela que
pussui duas polaridades (positiva e negativa). Por exemplo, a Tigura 87 mosta um
Circuito com transistor com uma fonte simétrica: +10 V e-2 V. O polo negative da tonte
polaxiza o diodo emissor diretamente, O pélo negative polariza o diodo voletor rev
camente. Esse circuito derivada polasizagto do emissor Por essa razio, vamos canes
Jo de circuito de polarizagio do emissor com fonte de alimentacáo simétrica.

A Anélise

Seu primeiro passo € redesenhar o circuit como ele geralmente aparece nos diagra-
tras so signifies rear o símbolos das baterias, conforme mosto na Figure 93.
Isso € ecesSrl porque náo há uma posigio pars a Baer no diagrama no so de
esquemas complexes, Todas as informagiescontinoam no dlaprama, 00 que le apart,
fe tondensado, Ou sj, una font dealnentagan de V € aplicada no ld de baso
So restr de 1 KO € uma fonte de tenszo de 510 Y € aplicada na pare de cin de
secar de 36 Ka Ñ

wv

- 310 Fletrónica—41 Gigio —Velume |_Cap. 9

Figura88 O diagrama da polarizacio do emissor com fone simétrica.

¡Quando esse circuito estiver corretamente desenhado, a corrente na base será,
pequena 6 suficiente para ser desprezada. Isso equivale a dizer que a tensio na base €
fe aproximadamente 0 Y, conforme mostrado na Figura 89.

A tenso no diodo emissor é de 0,7 V, o que justifica 0 valor de 0,7 V mostrado.

no nó emissor, Se isso ndo estiver claro, pare e pense sobre isso, Existe una queda do

maior para 9 menor potencial indo da base para o emissor. Se a tensäo na base for de 0
Va tenso no emissor ndo será de +0,7 Y. Ela deve ser de-0,7 V.

Na Figura 83, o sesistor do emissor é o elemento principal no ajuste da corrente
do emissur Pasa caleular essa corrente, vocé aplica a lei de Ohm no resistor do emissor
Somo mostrado a seguir: a parte de cima do resistor tem uma tensio de 07 V ea parte de
Baixo tem uma tensño de -2 V.Portanto, a tensáo no resistor do emissor &igual à diferenga
entre essas duas tensdes. Para cbter a resposta cosreta, vocé deve subtrair o valor mais
‘negative do valor mais postive. Nesse caso, o valor mais negativo é de -2 V, logo

Ver = 07 V - (-2¥) = 18V
Uma vez obtida a tensáo no resistor do emisor, calcule a corrente pela ei de
Ohm:

q -12Y
Ea

= 13ma

sea corrente circula pelo resistor de 3,6 kQ e produz uma queda de tensio.
que é subiraída de +10 Y como segue:

Cap 8_ Circuits depolorzaio do ensier 32

Ve = 10V - (13mA}G6kQ) - 522V

A tenso coletarremissor € a diferenga entre a tensño no colecor e a teneño no.
emissor:

Vor = 532V - (0,7 V) = 62V

ve

360

FiguraB9 A polarizagño do emissor com fonte simétrica € com os valores de ter,

Uma Análise Mais Precisa

Por causa do sentido da corrente no resistor da base, a tensäo na base &igeimmnente
negativa. Suponla que a tensáo na base sea de -0,1 Y. Isso significa que a tenso na
‘bate pode variar de 04-0, V quando o ganho de corrente variar com a temperatura,
arrete do color ou com a substtuigio do transistor

No pior caso, portanto, a tensäo na base pode ser de-0,1 Y. Fntäo, a tenso no

enissor pode ser negative, -0.8 V. Nesse casa tensño no editor do emissorfica
Ge 1,2 em vez de 1,3 V, que €calealado como segue: ene

-08V + (AV) = 12V

Var

Portanto, a cortente no emissor será ligeizamente menor:

BY soma

eE

C8. Cireuits de poleizag do transistor 353

312 _Eletinton~# Elio - Volume 2 Cap. L :

As outras tensóes sio ligeiramente maiores:
Ve = WY - (L2mANB6KO) = 568V

Ver = 568 Y - (08 mA) = 648 Y

De que de queno i i po
o le code ee te ee ten
ens nS ee Ae eae
et Fann cei porn Vn Fe es he
Sree ss vi ore om spel, re
Re Anc an ls
SSL Soe eine de mu cru coe |

cerrado como circuito.

85 OS TRANSISTORES PNP

A Figura 8.10 mostra a estrutura de um transistor pap juntamente com seu diagramá.
esquemático. Como as regióes dopadas sio do tipa oposto, devemos mudar nosso
modo de pensar para esse caso. Especificamente, isso significa que as Jacunas s80 05
portadores majoritarios nó emiseor em vez dos elétrons livres,

Figura B10 O transistor pap.

As Principais Idéias

Resumidamente,aqu et © que core com os nis atmos. O emisor nca
Jacunasna base. À muir part des lacunas cul par o cleo Por cea rast à
cree o lts € quate ul comete no omiso comenten tse € mo
tenor que esas doa coments Como ante, o gan de Conce de anios ¢
Acomenteno coco dividida prin comentena Dos Como nooo dec Uta
© gano de comente veia enoemement com à come do clear tempor ¢
ao do wanssor

A Figura 8.tla mostra as très correntes do transistor no sentido da circulaçäo
de corrente convencional. À Figura 8.115 mostra a corrente no sentido da circulacáo de.
corente real. Como antes, essas correntes relacionam-se como segue!

L-lcti 69
© ganho de corent € expresso por
de (8.10)
ae

que tem as seguintes formas:

Cap.8_Cineutes de poloricag do transistor 315.

as —
fe
Je,
o
pS
de
o
Fast O solo esquemático par © wandstorpmp. .
A Fonte de Alimentagáo Negativa

eves iver um cet com tandston pn, pode usar sempre o meno ceo com
Sm Se dista neg © tse pr, or ese, a gu 8.2
se un plans por dior de tenso com um tanto np ua fon

aera Le 100 tros 2N906 € o complement do 2NZAOL leo sign
tient eterna ta valores achte igus 20 do ZNIMA, mas todas as
De pales du tenses ado vendas O ico similar a raue com

transistor mpm da Figura 8.4.

Figara 2412 A polarizagio por divisor de tensio com transistor pup.

A Fonte de Alimentacáo Positiva

As fontes de alimentario positivas so muito mais usadas do que us fontes de alimen-
taçéo negativas. Por isso, voc? verá sempre os transistores pmp desenhados como
invertidos, conforme mostrado na Figura 8.13. Vocé náo precisa de nenhuma outra
‘equagio nesse caso. Se voce aplicar a let de Ohm e as idéias básicas discutidas ante-
siormente, poderá analisar esse circuito rápida e facilmente.

Se a comento da base for suficieneniente pequena para er despreada,po-
demos calcular acomete por meo do divisor de tenso de Figura 63 cono gut.

10V.

oa

= 052mA

Atensio em Ry é
Va = (082 mA)(2210) = 18V

‘Agata, subtraindo 0,7 V desse valor, obtemos a tensto no zesistor do emissor:
Vaz = 18V - O7V =11V

A seguis calculamos a comente no emissor como.

nel um

eatensáo no coletor como
Ve = (ei mA)(,6k9) = 396 V

Essa ¢ à tensio entre o coletor e 0 terra. Ease é o valor da tensño que voce deve medir
‘quando conectar o terminal positive do vollinetro no coletor e o terminal comum no

31 Ellen = digo - Volumes Cop 8

Cap 8 Cirits de polriragéa do transistor

Figura 13 O transistor pnp desenhado invertido.

A tensáo no emissor é igual à tensdo na fonte menos a queda de tensáo no
resistor do emissor:

Ve = WV = LV = 89V

Escaéatensño entre oemissor eo term. ase 60 valor de tensáo que voc® deve medi quando,
‘conectar o terminal positivo do veltimetro no emisor e terminal comum no tera,

A tensño coletoremissor 6 a diferenga algebrica da tensáo no coletor e a
tensáo no emissor:

Vez = 396V - 89V » -494V

Observe que essa tensáo € negativa porque $ a tensño entre o coletor e 0 emissor. Dito
de forma diferente, essa £ a tensáo do coletor com o emissor tomado como referéncia.
Se vocé comegar do emissor, deve sar de wm potencial de 3,4 V para 3,96 V, por isso a
variacio € negativa.

86 OUTROS TIPOS DE POLARIZAGÄO

Nesta segño final, discutiremos outros tipos de polarizagáo. Uma andlise detalhada
esses tipos de polarizacio nio é necessäria porque eles raramente sáo usados, Mas
vvoot deve saber da existencia dessas polasizagóes no caso de encontrá-las em alguns
ceuitos.

a7

318 Fietirica— 4 Bago Volume Cop. 8

(Th

|

A Polarizagäo por Realimentaçäo do Emissor

FiguraB:14 Exemplo,

rm ae EEE ER
A mr a gi de Bea ae ram
a ee
ee ae gr ot pe go

se Gap. Circuitos de peeizag de rester 319

Historicamente, a primeira tentativa de estabilizasio do ponte Q foi quando
se introduziu um resistar no emissor, conforme mostrado na Figura 8.18%, Como pode
esse resistor estabilizar o panto (2? O processo imaginado pelo inventor foi o seguinte:

Suponka que o ganho de corrente aumente por causa de um aumento na tempera-
Hure. 50 fard com que a corrente no coletor e a corrente no emissor aumenten.
Um aumento na corrente do emissor aumentará a lensiio no emissor, que por sus
‘bez aumentará a tensdo na base. Un aumento de tensdo na base produzire uma
diminuigäo na tenso do resistor da base, 0 que signifion menor corrente na base.

Nesse momento, o inventor estava perto de uma nova descoberta, Ble obser-
you que um aumento no ganho de corrente produz uma diminuigäo na corrente da
Pase. Veja o que ocomen a seguir:

Conseguí! Lima corrente menor na base implia ama corrente menor no coleto ona.
corrente menor na emissor. Essa diminuiclo varia mo sentido opasto à variacáo de
‘rumento inicial. Logo, resistor do emissor preduz uma queda de tensáo que se opöe.
à œuriagio no ganho de corrente.

inventer descubri a realimentaco negativ, um conceito bem conhecido em eletsönic.

© que vem a ser realimentaçäo negativa? À corrente na base é uma entrada
‘para o transistor, enquanto as correntes do coletor e do emissar sto as saldas. Quando
© ganho de corrente aumenta, isso aumenta a salda (corrente no emissor) em un
determinado valor. Essa corrente de safda citcula pelo resistor do emissor, que diminui
à entrada (corrente no emissox) em tun determinado valor. Io € muito importante: à
oída mida a entrada. Essa € à primeira vez que voc? observa esse fenómeno nestelivro.
Ele é chamado reclimentagio e refere-se a uma safda controlando a entrada, pelo menos
parcialmente. Como um aumento na corrente do emissor produz uma diminuicio na
‘corrente da bast, chamamos esse tipo de realimentagau de relimentagio negativa.

A Andlise da Polarizagäo por Roalimentagáo do Emissor

A polariacio por eslimentacio nunca se tomou popular. À realimentagSo negativa
alimente red 0 dealocamento do ponte Q oom a vaa io ganho de coment mas
«dando realiza eso como a polrizaco por divior de tense. O deslocamento do panto
‘Qeaindn muito grande para a malora das apliagóts.
Aqui esto as fórmulas exatas
ten Ye ve any

RE 4 Raffi + D

320 Eine. dt Ed Volume? Caps

Cep. 8 Circos de polrzago de transistor 322

Ye = Ver = IcRe em

1 aqui estáo os cáleulos exatos para um ganho de corzente de 100:

15V - 07V.

Ic = Tin + era mA

Ve = 15V - @28mAy100) = 12V

Esaevendo as duas equagdes simultaneamente (uma para o circuito da base e outra
para circuito do coletor), podemos derivar as equacies (11) € (8.12). Näo mostramos.
ésa derivagto, porn, pois esces drauitos náo sZo largamente usados em eletrónica,

A Polarizagäo por Realimentacáo do Coletor

‘igor 8.16 mostra a polarzag por réalimentagio do coletor Historicamente, sea
AEST ten tentative de estabilizar ponto © tom uma roslimentacio negativo.
CEA to cute estabilizar o pont (JO modo de pensar do inventor dese
ao deu se conforme desto abate:

Figura 816 A polarizagto por realimentagio do coletor.

Suponha que ge de orent ment por cn de um mento enpetar
{se fod cm ge rn car ante nia ee ne ce ea
mini ns leer er ma Simian rt ac ase
‘ur e ested numa dino coment bce Mas ma con ez ed
(sr en que acomete dci sot mer Forint eso zac
base runde uma rime nega,

e Escrevendo as duas equigies simultaneamente, podemos derivar se

” Voc ~ Ver (613)
CT Ro + RAAB D

Ve = Veo = IeRe (519)
Para um genho de corrente de 100, a corrente e a tensio no coletor sie

SV - 02V _

Ir an + aan IMA

Ve = 15V - (479 mA) KO) = 102 V

A Polarizaçäo com Realimentagáo do Coletor e do Emissor

A polwizacto cum realimentagt do emistor e polrizacho com relientago do
Goleta foramos pis passo em busca de uma otblzao pura os culos com
transistores. bora adel da oalimentacio negativ ose nulo bon e chaos
10 deram cs resultados esperado, porque no hi resina negativa sun
para sea RES se nto, Essa € a razáo do próximo passo na polarizagio, que

© ul montado na Figura 817. Nesa figura voce pode perccker que puse
pela cabega do inventor: > 2 a=?

322 + Eleiinica— 4 Eto Volume Cop. À

qusy

RS

Figura 8.17 A polarizagie do coletor edo emiscer,

‘Se necesstamos de mais realimentagio negativa, por que mio usamos sa combina-

(cao de um resistor no emiesor e um resistor no coletor?
Fesultados ainda melhores. Essa fia por tentativa.

Ent, devemos obter

P u vo no tbe age
ande se ters sss nem sempre gica mehor Mas vo no sabe eng
an i tna be pos de ren ao num Gao ic

Sjuda mas ainda náo funciona para uma produgáo em massa.

Se vuct encontrar um circuito como esse, aqui estáo as equagdes para sun

andlise:

Voc - Vas
RR

Ve= Voc= IcRe

(8.15)

639,

"Na Equagio (8.15), oft combinado ds resistencias do solis edo minor
eu ac naa macaco do pan de corrente. Contado, independentemente

¿de como vocé determina os valores do circuito, näo consegue
‘obiida com a polarizacño por divisor de tensäo.

à mesma estabilidade

Figura818 A evolugio da polarizacio do transistor.

A Polarizagáo por Divisor de Tensäo

A Figura 8.18 mostra como a polarizagäo do transistor evoluiu de sua forma primitiva
até chegar na polarizacio por divisor de tensño.

A polarizagto por divisor de tensáo é a última forma de sealimentacéo nega-
iva: o que o inventor buscava eu: primeiro lugar. Quando o ganho de corrente aumen-
la, a corrente no emissur aumenta. Isso faz aumentar a tensäo no emissor. Como a
tensso na base € fixada pelo divisor de tenso, tensño base-emissor diminui, fazendo
‘com qué a corsente na base dininus. Dessa vez, a realimentaczo ne? ciona
‘mulio bem, porque quase todo aumento no ganho de corrente pradhuz uma diminuicso
proporcional da cortente ra base. As correntes do coletor e do emiscor apresentam
apenas um ligeio aumento. Conforme voce viu nas anáfises anteriores deste circtto,
© deslocuunenta do ponto Q com as variagdes da ganho de correne € quise zero.

87 VERIFICAGAO DE DEFEITOS

Vamos discutir a verificacao de defeitos da polarizaçäo por divisor de tensfo porque
esse método de polarizagáo é o mais usado. Nesta seso, descobriremos o que um
\écnico em mamutengio pensa enquanto analisa um circuito com polarizacáo por

divisor de tensäo.

ap. 8 Circuitos de polarízago do transistor

324 Fini Eike „Volume? Cop. 8 Bu :
A Anélise a

Aqui esti como um técnico em manutensfo age com um circuito como o da Figura

819:

I
eect, comete de use € mt pegue, prt dee dena.
Ne rect or esa de 0 Vee par VAS que es

ore sistor de 2,2 kQ, produz uma
me de À mA. ad ee 1 má rada plo resisto
Eine rina de2 Y. Ese foto aproimado dt a as.

ls se circuit a se 6 de 18 V. Isso
A anélise exata desse circuito mostra que a tensáo na base &

significa que nosso pensamento hipotético de verifeagio de defeitus náo sexé muito
Herente se usarmos 2 V em vez de1,8V. Aanálise da Figura 8.19 continua como segue:

ora. 2 Y menes 07 V 813 Vs eu soma cren deso de 3 mA
Écran, producirá oa que de teo
D dd Y Sade à V e 10 V altas EU no alo Porto se se

ireuito e icionando corretamente, a ten entre ocoletor e terra deverd ser
a eV ido ndo estiver próxima de 6 Y, ut lgum

de aproximadamente 6 V. Se a tensto medida ado
problema com o circuito.
yy
oc
f E

36k Z

me .
mit a

Figura 839 A verificacáo'de defeitos no ceeuito com polavizacáo por divisor de tensko.

io em mansteno sabe que componentes deetuoos, como cres e
dater soon, producer vanos alas ás tras que ela de mess it
ee ene € span 0 scent para saber que 3 elos mental
Mies du reposa que so adequndat em 9 etre 10 vezes B ar ver um |
e aci cor ua don par ctcular uma tenso que de preci

medir,

O mais estranho sobre os cálculos rudimentares mentais & que eles sempre

valores próximos das respostas precisas. Para este circuito, uma análise

exata usando a terceira aproximaçäo de um transistor mostra que a tensáo no coletor é

de 6:14 Y, o que está bem perto da resposta do técnico em mamutengño, que éde 6 V. As

respostas rudimentares geralmente nio sáo precisas, mas estño sempre mais próximas
do que esperamos.

Qs Defeitos Mais Comuns

Depois de er feito algumas aproximagées iniciais de tensóes mum circuito, o téenico em
manutençäo está pronto para realizar a verificagso de defeitos. Por exemplo, suponha

um técnico em manuteng&o tenha cbtido uma tensáo de 10 V entre a base e o terra
na Figura 8.19. Aqui está como ela ou ele reagirs:

Alguma coisa está errada com Rı, Ele pode estar aberto ou emi curo. Lim resistor
berto fem sempre uma coprente zero e uma tensäo desconhscida, Essa desrigto ndo
correspurde an que est£acontecendo, Por outro lado, um resistor em curto sempre lem
toria tensto zero e ums corrente desconhecida. Perfeitn. Deve ser cese o case, Rı em
curt faz aparecer uma tensfo de 10 V dlretamente na tase de transistor.

Conforme discutido anteriormente, quando um resistor queima, a possibi-
lidade de ele abrir € maior do que o de ele entrar em curto, como € o caso dos
dispositivos semicondittores, Portanto, R; em custo significa um curto indireto causa-
do por algum pingo de solda ou outra condicio que está curto-circuitando Ky.

Na maioria das vezes, um componente aberto og um componente em curto
produz uma mc tensio. Por exemplo, a única explicagño para se obter 10 V na base
de um transistor nun circuito como o da Figura 8,19 é com Rj em curto, Nenhum outro
‘componente em curto ou aberto pode produzir o mesmo resultado.

Alguns defeitos nfo produzem un único valor de tensáo. Em ontras palavras,
‘qualquer um dos dois defeitos pode produzir as mesmas tensóes. Nesse caso, 0 técnico.
em manutengáo deve desconectar o componente suspeito e near um olunimetro ou
utro instrumento de medida para fazer 0 teste. Aqui cstá um exemplo. Suponha que
um técnico, ao fazer uma verficaco de defeltos, tenha cbtido as seguintes tensdes na
Figura 8.19: Vp = 18 V, Vz = 1,1 Y e Vom 10 V. Se vocé pensar nisso por alguns mo
inentos, perceberá que há duas posaibilidades de ocurrer essas tensées, O problema
tanto pode ser o resister do coletor em curto quanto o resistor do emiscor aborto, O
Primeiro defeito faz com que a tensdo de 10 Y apareca diretamente no coletor. O
Segundo defeito faz a mesma coisa, porque nto há corrente no coletor. Vocé obtéin 1,1

= V.no cinissor com o resistor de emissor aberto porque, quando o vollímetro € ligado

entre o emissor e o terra, o circuito é fechado pelo própxio voltímetro. Lenbre.ce: ©

326 Eten 4 ato Volume Caps -

vvoltfmetro funciona com uma resistencia de alto valor em série com o diodo emisor,
“e modo que o valor de 1,1 V será indicado pelo voltimetro. Como qualquer um desses
dois defeilos pode acocter o técnico pode desconectar o resistor do eınissor e medir sun
resistencia. O resultado dessa medicso indicará imediatamente o defeito pelo processo,
de eliminagao.

TÓPICOS OPCIONAIS

88 MAIS INFORMACOES SOBRE A POLARIZAGÄO POR
DIVISOR DETENSAO °

Esta segio faxá uma discussäo matemática mais avancada sobre a polarizacäo por
divisor de tensho, Ela pode ser útil para o projetista € outros que desejam aprofundar-
Se um pouco mais na matemática aplicada por tis desse mélodo de polasizagío do
transistor.

A Corrente do Emissor
A Figiza 8200 mostra a polarizagäo por divisor de tensäo. Abra mentalmente o te

nina na base da Figure 8.20%. Entáo, vocé estará olhando para um divisor de tensäo
‘sem carga cuja tensao de Thevenin €

em
Ve Ve

Agora, reconecte normalmente o terminal da base Se o divisor do tenso for estiveh a
feneto na base será de mais de 99% da tenso de Thevenin. Em outras palavras, 0
Circuito simplificado para o da Figura 8208. Nesse cicuito equivalente, a coreente no,
emisor é de

Vin - Vor

qa Vas,

RE

A corrente no coletor € aproximadamente igual a esse valor.

Cara § Circuits de poersags do transistor 87

Observe que Pue Mio aparece nessa fórmula. ls

= à formal, Iso significa que o cixcuito $
rune As vrlagbese By 0 que implica un poto Q etvel Por iano dl de
polarizas por vor de tna € forma preferida de polevizagt inca de cits
com nes, Voob ver’ que o uso dessa polaris

com zune. Vos red que 0 wo dea poliza € us uve por bo

if y

“

Figura 820 À polacizagio por divisar de tensio.

0 Divisor de Tensáo Estável

A chave para um ciseuito bem projetado € cbter um divisor de tenso estável, Aqui está
como obter uma regra para o projeto de um circuito estável. Se aplicarmos Thevenin no
1 circuito da Figura 8204, obteremos o cixculto equivalente da Figura 8.21, no qual

Rik (619)
i Rn RR
1 Pera eimphficar isso € sempre escrito como
Raw = Rl Ry (820)

Sn j
| gs Gi
a eee

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