CIRCUITO RC
A figura abaixo mostra o diagrama de circuito para um capacitor , com
carga inicial Q0, que é
descarregado ligando-o a uma resistência R. Esse
circuito é designado de circuito RC.
quinta-feira, 22 de agosto de 2013
Ressonância
RESSONÂNCIA
A reatância equivalente num circuito varia com a frequência. Se o
circuito inclui condensadores e indutores, a reatância será uma função da
frequência. Quando a reatância for elevada, o módulo da impedância será elevado
e o fator de potência baixo. Isso implica corrente máxima e potência média
muito baixas. Nas frequências em que a reatância for menor, o módulo da
impedância será menor e a potência dissipada maior. Em alguns casos (indutores
em série com condensadores) poderá existir uma frequência intermédia, para a
qual a reatância equivalente é nula. Nesse caso o módulo da impedância será
mínimo, o fator de potência será máximo 
e as fases
da tensão e da corrente serão iguais (fasores na mesma direção e sentido).
Quando isso acontece, diz-se que a tensão de entrada está em ressonância com o
circuito. A frequência para a qual a reatância é nula é um valor caraterístico
do circuito, designado de frequência de ressonância.
e as fases
da tensão e da corrente serão iguais (fasores na mesma direção e sentido).
Quando isso acontece, diz-se que a tensão de entrada está em ressonância com o
circuito. A frequência para a qual a reatância é nula é um valor caraterístico
do circuito, designado de frequência de ressonância.
Potência dissipada nos circuitos
POTÊNCIA DISSIPADA NOS CIRCUITOS
Em qualquer ponto num circuito de corrente alternada, a corrente é uma
função sinusoidal. Em cada período de oscilação, a mudança de sinal da função
sinusoidal indica que o sentido da corrente muda. O integral da função, em cada
período é nulo. Isso quer dizer que a carga transferida é nula; durante metade
do período há transporte de carga num sentido, mas no restante meio período a
mesma carga é transportada no sentido inverso.
Não existe transferência efetiva de carga nos circuitos de corrente
alternada. As cargas de condução simplesmente oscilam à volta de uma posição de
equilíbrio. A pesar de não existir transferência efetiva de cargas, existirá
dissipação efetiva de energia, porque a oscilação das cargas está a ser
contrariada pela resistência dos condutores e existe efeito Joule,
independentemente do sentido da corrente.
Em qualquer dispositivo passivo dentro de um circuito com uma fonte de
tensão alternada, após uma possível resposta transitória inicial, a tensão e a
corrente serão funções sinusoidais com a mesma frequência da fonte:
Circuito LC
CIRCUITO LC
No circuito do lado esquerdo da figura abaixo, o interruptor S tem estado
fechado durante muito tempo e o interruptor S2 aberto. Num
instante que designamos T=0 abre-se o
interruptor S1 e,
simultaneamente, fecha-se o interruptor S2. Assim,
para T>=0 o circuito
equivalente é o que aparece no lado direito da figura.
Circuitos de corrente alternada
HISTÓRIA
História
No fim da década de 1880
viveu-se nos Estados Unidos um período conhecido como a Guerra das Correntes.
Nessa época já existia uma rede elétrica pública, usada principalmente para
acender lâmpadas incandescentes e alimentar motores elétricos. A exploração
dessa rede elétrica revertia grandes benefícios a Thomas A. Edison que tinha
obtido várias patentes pela invenção da lâmpada e outros dispositivos para
gerar corrente contínua. Outras pessoas tentaram entrar nesse novo negocio
milionário com as suas inovações; George Westinghouse, quem já tinha tido
sucesso comercializando as suas próprias patentes, contratou Nikola Tesla, um
cientista brilhante, imigrante da Croácia. Tesla obteve uma patente pelo
dispositivo na figura acima, para produzir e distribuir corrente alternada. A
guerra das correntes acabaria por ser ganha pelo sistema de corrente alternada
de Tesla e Westinghouse; uma das principais vantagens sobre o sistema de
corrente contínua de Edison é a facilidade de poder aumentar ou diminuir a
tensão por meio de transformadores.
As perdas de energia na
transmissão de corrente em grandes distâncias são menores quanto maior for a
tensão usada. Usa-se alta tensão para transferir a corrente desde as centrais
elétricas até as localidades; a tensão deve ser reduzida antes de ser
disponibilizada para o consumo doméstico, para reduzir os riscos de segurança.
Método das malhas
MÉTODO DAS MALHAS
Nos circuitos com várias resistências foi sempre possível substituir as
resistências por uma única resistência equivalente, permitindo assim calcular a
corrente fornecida pela fonte e todas as outras correntes nas resistências. Nos
casos em que existem várias fontes ou quando não é possível associar
resistências, ou capacitores, em série e em paralelo até obter uma única
resistência (ou capacitor) equivalente, será útil usar o método das malhas. Por
exemplo, no circuito da figura abaixo nenhuma das resistências está nem em
série nem em paralelo com nenhuma outra.
Consequentemente, não é possível associar as resistências até obter uma
única resistência equivalente.
Circuito com cinco resistências em que nenhuma delas está em série ou em
paralelo com outra.
Usaremos esse circuito da figura acima para mostrar o fundamento do método das malhas. Na resolução de problemas não será preciso realizar a mesma análise que vamos fazer a seguir, mas bastará com aplicar as regras enunciadas no fim da seção, para escrever a matriz do circuito.
Leis dos circuitos
LEIS DOS CIRCUITOS
Leis dos circuitos
A análise de um circuito consiste em calcular a corrente ou diferença de
potencial em cada resistência e a carga ou diferença de potencial em cada
condensador. Com essas grandezas podemos também determinar a potência que está
a ser dissipada nas resistências e a energia armazenada nos condensadores. Para
analisar os circuitos é conveniente usar duas regras gerais designadas de leis
de Kirchhoff.
A primeira lei, a lei dos nós, ou lei das correntes,
consiste em que em qualquer ponto de um circuito onde exista separação da
corrente (nó), a diferença entre a soma das correntes que entram no ponto e a
soma das correntes que saem é igual a zero. Por exemplo, no nó representado na
figura abaixo, há uma corrente I1 a entrar no
nó, e duas correntes I2 e I3 a sair.
A lei das correntes implica:
Essa lei será válida sempre que as correntes sejam estacionárias;
nomeadamente, quando a densidade da nuvem de cargas de condução permaneça constante
dentro do condutor, sem existir acumulação de cargas em nenhum ponto; nesse
caso, toda a carga que entra por um condutor, por unidade de tempo, deverá sair
por outros condutores.
Diagramas de circuito
DIAGRAMA DE CIRCUITO
Para poder estudar um circuito mais facilmente, convém representá-lo por
um diagrama de circuito. Por exemplo, a figura abaixo mostra o diagrama de
circuito de um divisor de voltagem. Os pontos A, B e C são os 3 terminais de um
potenciómetro (lado direito da figura 5.1), que é formado por um arco de
círculo de um material condutor, entre os terminais nos dois extremos, A e C, e
um contato móvel, ligado ao terminal central B, que pode ser deslocado sobre o
arco condutor, rodando o eixo do potenciómetro. Assim, entre A e C temos uma
resistência constante, Rp, e entre A
e B temos umas resistência que pode ser modificada, entre 0 e Rp, rodando o
eixo.
Diagrama de circuito de um divisor de voltagem e fotografia de um
potenciómetro.
Entre os pontos A e C do potenciómetro foi ligada uma pilha com fem e e
resistência interna rAs saídas do divisor de voltagem são os pontos A
e Bonde foi ligada uma resistência R. Quando o contato móvel, B,
do potenciómetro é deslocado entre A e C, a diferença de
potencial na resistência R será a mesma que nos pontos A e B, que é diretamente
proporcional à resistência do potenciómetro entre A e B. Assim, consegue-se
obter em R uma diferença de potencial que pode ser ajustada entre 0 e um valor
máximo.
Outro exemplo de diagrama de circuito é a
montagem usada para carregar um condensador e a seguir observar como diminui a
diferença de potencial quando o condensador é descarregado através de um
voltímetro.
Leis Elétricas
LEI DE OHM
A diferença de potencial, V,
dividido pela corrente eléctrica, I , é resistência do resistor, R,
que é denominada de Lei de Ohm: V = IR
A Lei de Ohm, assim
designada em homenagem ao seu formulador, o físico alemão Georg Simon Ohm
(1787-1854), afirma que, para um condutor mantido à temperatura constante, a
razão entre a tensão entre dois pontos e a corrente elétrica é constante. Essa
constante é denominada de resistência elétrica.
Primeira lei de Ohm
Quando essa lei é verdadeira
num determinado condutor mantido à temperatura constante, este denomina-se condutor
ôhmico. A resistência de um dispositivo condutor é dada pela fórmula:
OU
V=é a diferença de potencial elétrico (ou tensão, ou
ddp) medida em volt (V);
I=é a intensidade da corrente elétrica medida em ampère
(A) e
R=é a resistência elétrica medida em ohm (Ω).
Essa expressão não depende da
natureza de tal condutor: ela é válida para todos os condutores. Para um
dispositivo condutor que obedeça à lei de Ohm, a diferença de potencial
aplicada é proporcional à corrente elétrica, isto é, a resistência é independente
da diferença de potencial e da corrente. Um dispositivo muito utilizado em
aparelhos eletrônicos, como rádios, televisores e amplificadores, que obedece à
essa lei é o resistor, cuja função é controlar a intensidade de corrente
elétrica que passa pelo aparelho.2
Entretanto, para alguns
materiais, por exemplo os semicondutores, a resistência elétrica não é
constante, mesmo que a temperatura seja, ela depende da diferença de potencial. Estes são denominados condutores não ôhmicos.
Um exemplo de componente eletrônico que não obedece à lei de Ohm é o diodo.
Interpretação da resistência elétrica
A resistência elétrica pode
ser entendida como a dificuldade de se estabelecer uma corrente elétrica num
determinado condutor. Por exemplo, um fio de nicromo precisa ser submetido à
uma diferença de potencial de 300V para que seja estabelecida uma corrente de
1A, enquanto um fio de tungstênio precisa ser submetido à apenas 15V para que
nele se estabeleça a mesma corrente. Isto significa que a resistência elétrica
do nicromo é maior do que a do tungstênio:
Segunda lei de Ohm
A segunda lei de Ohm diz que a resistência elétrica de um condutor
homogêneo e de seção transversal constante é proporcional ao seu comprimento,
inversamente proporcional à sua área transversal e depende da
temperatura e do material de que é feito o condutor:
Gerador elétrico
GERADOR ELÉTRICO
Gerador é um dispositivo utilizado
para a conversão da energia mecânica, química ou outra forma de energia em energia
elétrica.
Características
O tipo mais comum de gerador
elétrico, o dínamo (gerador de corrente contínua) de uma bicicleta, depende da
indução eletromagnética para converter energia mecânica em energia elétrica, a
lei básica de indução eletromagnética é baseada na Lei de Faraday de indução
combinada com a Lei de Ampere que são matematicamente expressas pela 3º e 4º
equações de Maxwell respectivamente.
O dínamo funciona convertendo
a energia mecânica contida na rotação do eixo do mesmo que faz com que a
intensidade de um campo magnético produzido por um imã permanente que atravessa
um conjunto de enrolamentos varie no tempo, o que pela Lei da indução de
Faraday leva a indução de tensões nos terminais dos mesmos
A energia mecânica (muitas
vezes proveniente de uma turbina hidráulica, à gás ou a vapor) é utilizada para
fazer girar o rotor, o qual induz uma tensão nos terminais dos enrolamentos que
ao serem conectados a cargas levam a circulação de correntes elétricas pelos
enrolamentos e pela carga.
No caso de um gerador que
fornece uma corrente contínua, um interruptor mecânico ou anel comutador
alterna o sentido da corrente de forma que a mesma permaneça unidirecional
independente do sentido da posição da força eletromotriz induzida pelo campo.
Os grandes geradores das usinas geradoras de energia elétrica fornecem corrente
alternada e utilizam turbinas hidráulicas e geradores síncronos.
Corrente elétrica
CORRENTE ELÉTRICA
A corrente elétrica (AOS
1945: corrente eléctrica) é o fluxo ordenado de partículas portadoras de carga
elétrica, ou também, é o deslocamento de cargas dentro de um condutor, quando
existe uma diferença de potencial elétrico entre as extremidades. Tal
deslocamento procura restabelecer o equilíbrio desfeito pela ação de um campo
elétrico ou outros meios (reação química, atrito, luz, etc.).
Sabe-se que,
microscopicamente, as cargas livres estão em movimento aleatório devido à
agitação térmica. Apesar desse movimento desordenado, ao estabelecermos um campo
elétrico na região das cargas, verifica-se um movimento ordenado que se
apresenta superposto ao primeiro. Esse movimento recebe o nome de movimento de
deriva das cargas livres.
Raios são exemplos de corrente
elétrica, bem como o vento solar, porém a mais conhecida, provavelmente, é a do
fluxo de elétrons ou eletrões através de um condutor elétrico, geralmente metálico.
A intensidade I da
corrente elétrica é definida como a razão entre o módulo da quantidade de carga
ΔQ que atravessa certa secção transversal (corte feito ao longo da menor
dimensão de um corpo) do condutor em um intervalo de tempo Δt.
A unidade padrão no SI para
medida de intensidade de corrente é o ampère (A). A corrente elétrica é também
chamada informalmente de amperagem. Embora seja um termo válido na
linguagem coloquial, a maioria dos engenheiros eletricistas repudia o seu uso
por confundir a grandeza física (corrente eléctrica) com a unidade que a medirá
(ampère). A corrente elétrica, designada por I , é o fluxo das cargas de
condução dentro de um material. A intensidade da corrente é a taxa de
transferência da carga, igual à carga dQ transferida durante um
intervalo infinitesimal dt dividida pelo tempo.
Interruptor
INTERRUPTOR
O interruptor é um
dispositivo simples, usado para abrir ou fechar circuitos elétricos. São
utilizados na abertura de redes, em tomadas e entradas de aparelhos
eletrônicos, basicamente na maioria das situações que envolvem o ligamento ou
desligamento de energia elétrica.
História
O médico Golding Bird havia
criado primeiramente um interruptor para si mesmo, utilizado para enviar ondas
de choque aos pacientes a uma célula voltaica por uma bobina de indução. A
ideia veio das dificuldades da utilização dos interruptores mecânicos, que
ocupavam as mãos do médico em uma rotação manual de uma roda dentada, ou o
faziam precisar de um assistente para o trabalho. Com a invenção desse
dispositivo, BIRD visava a libertação das mãos do médico na utilização de
interruptores, um grande auxílio na época.
Tipos de Interruptores
- Interruptor de Balancim –
interruptor ativado por meio de uma alavanca oculta – o balancim – que
necessita ser levado a uma ou mais posições indexadas, fazendo alterações
no estado de contato.
- Interruptor com Botão de
Pressão – um dispositivo que é acionado através do pressionar de um botão,
gerando alterações de contato.
- Interruptor Rotativo –
como o próprio nome diz, é um interruptor que gera alterações de contato
por meio da rotação de um eixo para uma ou mais posições indexadas.
- Interruptores
automáticos- um dispositivo automático que acciona sem precisar de ser
apalpado, que funciona na base de reles indutivos.
Fonte de corrente
FONTE DE CORRENTE
Uma fonte de corrente contínua
é um dispositivo elétrico ou eletrônico que mantém uma corrente elétrica
constante entre seus terminais independente da tensão elétrica que tenha que
impor entre os mesmos para estabelecer o valor nominal de sua corrente. Nestes
termos uma fonte de corrente é um dispositivo utópico visto que não há fontes
de corrente ou tensões capazes de manter suas correntes ou tensões nominais de
forma independente dos dispositivos a elas conectados.
O conceito é extensível à corrente
alternada, caso no qual leva-se em conta os valores eficazes e não os
instantâneos das grandezas envolvidas bem como a impedância interna e não
apenas a resistência interna da fonte de corrente.
O símbolo de uma fonte de
corrente ideal é formado por uma seta no interior de um círculo, e dois terminais
para conexão. Quando trata-se de uma fonte de corrente alternada, há o
acréscimo do símbolo "~" no diagrama, padrão para o caso.
Uma fonte de corrente real é
geralmente representada pelo símbolo de uma fonte de corrente ideal em paralelo
com a resistência interna desta fonte. O "resistor interno" está
sempre presente nas representações tanto de fontes de tensão como de fontes de
corrente reais. Nas fontes de tensão, aparecem em série com a fonte de tensão
ideal - esta representada por um traço maior (o polo positivo) desenhado de
forma paralela a um traço menor (polo negativo).
A "cargas" ou
"cargas", ou seja, os demais dispositivos a serem alimentados pela
fonte - não confundir com carga elétrica - são conectados em paralelo com a
fonte ideal de corrente e seu resistor interno, e em série com a fonte ideal de
tensão e seu resistor interno.
A tensão máxima disponível nos
terminais de saída desta fonte real é justamente a corrente nominal da fonte
ideal multiplicada pelo valor da resistência interna. Tal tensão corresponde à
tensão presente entre os terminais da fonte real quando não há dispositivos
conectados aos seus terminais externos, sendo esta tensão então designada por
tensão em circuito aberto.
A máxima corrente disponível nos
terminais externos da fonte real é equivalente à corrente nominal da fonte
ideal, sendo obtida quando há um curto-circuito nos terminais externos, não
havendo pois corrente em seu resistor interno. Trata-se da máxima corrente que
a fonte é capaz de fornecer, sendo esta designada por corrente de
curto-circuito.
A máxima potência que uma fonte
de corrente real é capaz de fornecer a um dispositivo externo ocorre quando a
resistência equivalente desse dispositivo iguala-se à resistência interna da
fonte. Nesse caso o produto da tensão pela corrente sobre o dispositivo externo
é máximo, e a fonte dissipa internamente potência equivalente à que entrega ao
dispositivo. Quando, além de dispositivos resistivos há também dispositivos
reativos no circuito, geralmente o caso em se tratando de corrente alternada, o
teorema da máxima transferência de potência prevê que a impedância elétrica do
circuito conectado à fonte deve igualar-se ao conjugado da impedância interna
da fonte.
Uma fonte de tensão ideal com
tensão nominal equivalente à tensão de circuito aberto medida para uma fonte de
corrente, quando em série com um resistor equivalente de mesmo valor do que o
encontrado nesta última, é para todos os efeitos equivalente à fonte de
corrente real em consideração. Uma fonte de tensão ideal em série com o seu
resistor interno pode para todos os efeitos ser também representada por uma
fonte de corrente ideal em paralelo com uma resistência interna de igual, sendo
a corrente nominal desta fonte de corrente neste caso igual ao valor da
corrente de curto-circuito fornecida pela fonte de tensão real.
A fonte de corrente ideal
comporta-se para efeitos práticos como uma fonte de corrente ideal quando as
cargas a ela conectadas não representam um resistor equivalente com valor menor
do que 10 vezes o valor da resistência interna da fonte (regra dos 10%).
Linha de transmissão
LINHA DE TRANSMISSÃO
Linha de transmissão, é um sistema usado para
transmitir energia eletromagnética. Esta transmissão não é irradiada, é sim
guiada de uma fonte geradora para uma carga consumidora, podendo ser uma guia
de onda, um cabo coaxial ou fios paralelos ou torcidos.
Princípio
Equações de telegrafista
As equações de telegrafista determinam a propagação da energia elétrica
ao longo da linha de transmissão. Para uma linha considerada sem perdas, as
equações podem ser expressas como:
Transmissão
No caso do exemplo ilustrado o
gerador de enérgia é chamado de "Xmtr", nada mais é do que um gerador
de radiofreqüência, ou fonte geradora de potência. A linha de transmissão guia a
energia até a carga, esta pode ser uma antena ou resistência pura. No primeiro
caso a linha pode ou não ser balanceada, no segundo, não há necessidade de
balanceamento, pois, a carga executa o trabalho de consumidor final de energia
e não de irradiador.
Portanto, no caso do uso em radiofreqüência,
a linha de transmissão pode servir em dois sentidos, tanto para guiar a energia
eletromagnética que vai ser emitida pela antena em forma de sinais
eletromagnéticos, quanto para guiar a energia absorvida pela antena. E, no caso de transmissão de eletricidade,
esta transmite energia ao consumo final, sem duplo sentido de transmissão/recepção.
Recepção
A Antena pode ser considerada
como um gerador, onde a energia após ser guiada pela linha de transmissão, vai
ao "RCVR" ou receptor de ondas eletromagnéticas (um radioreceptor,
por exemplo, que neste caso pode ser considerado como uma carga consumidora).
Outros modos
conforme explicitado
anteriormente, a linha de transmissão não guia somente radiofreqüência, ela
pode transportar energia elétrica de corrente alternada (CA), para alimentação
industrial, residencial etc; energia elétrica de corrente contínua (CC), no
caso de equipamentos eletroeletrônicos industriais, etc; telefonia; e uma
infinidade de sinais híbridos, redes de computadores, etc.
O transporte e os parâmetros
A energia gerada nem sempre
será utilizada, ou consumida no lugar de sua geração, portanto, a LT precisa
ter a maior eficiência possível. Esta é delimitada pela indutância, capacitância,
velocidade de propagação ou fator de velocidade, comprimento de onda, constante
de fase, comprimento elétrico, e impedâncias, entre vários outros.
Diodo
DIODO SEMICONDUTOR
Diodo semicondutor é um dispositivo ou componente
eletrônico composto de cristal semicondutor de silício ou germânio numa película cristalina
cujas faces opostas são dopadas por diferentes gases durante sua
formação, que causa a polarização de cada uma das extremidades.
É o tipo mais simples de
componente eletrônico semicondutor, usado como retificador de corrente elétrica.
Possui uma queda de tensão de, aproximadamente, 0,3 V (germânio) e 0,7 V (silício).
Comportamento em circuito
O diodo é um componente
elétrico que permite que a corrente atravesse-o num sentido com muito mais
facilidade do que no outro. O tipo mais comum de diodo é o diodo semicondutor,
no entanto, existem outras tecnologias de diodo. Diodos semicondutores são
simbolizados em diagramas esquemáticos como na figura abaixo. O termo
"diodo" é habitualmente reservado a dispositivos para sinais baixos,
com correntes iguais ou menores a 1A.
Quando colocado em um simples circuito
bateria-lâmpada, o diodo permite ou impede corrente através da lâmpada,
dependendo da polaridade da tensão aplicada, como nas duas figuras abaixo.
Na imagem da esquerda o diodo
está diretamente polarizado, há corrente e a lâmpada fica acesa. Na imagem da
direita o diodo está inversamente polarizado, não há corrente, logo a lâmpada
fica apagada.
O diodo funciona como uma chave
de acionamento automático (fechada quando o diodo está diretamente polarizado e
aberta quando o diodo está inversamente polarizado). A diferença mais
substancial é que, quando diretamente polarizado, há uma queda de tensão no
diodo muito maior do que aquela que geralmente se observa em chaves mecânicas
(no caso do diodo de silício, 0,7 V). Assim, uma fonte de tensão de 10 V,
polarizando diretamente um diodo em série com uma resistência, faz com que haja
uma queda de tensão de 9,3 V na resistência, pois 0,7 V ficam no diodo. Na
polarização inversa, acontece o seguinte: o diodo faz papel de uma chave
aberta, já que não circula corrente, não haverá tensão no resistor, a tensão
fica toda retida no diodo, ou seja, nos terminais do diodo há uma tensão de 10
V.
A principal função de um diodo
semicondutor, em circuitos retificadores de corrente, é transformar corrente
alternada em corrente contínua pulsante. Como no semiciclo negativo de uma
corrente alternada o diodo faz a função de uma chave aberta, não passa corrente
elétrica no circuito (considerando o “sentido convencional de corrente”, do
“positivo” para o “negativo”). A principal função de um diodo semicondutor, em
circuitos de corrente contínua, é controlar o fluxo da corrente, permitindo que
a corrente elétrica circule apenas em um sentido.
A dopagem do diodo semicondutor e os cristais P e N
A dopagem no diodo4 é feita pela introdução de elementos dentro de cristais tetravalentes,
normalmente feitos de silício e germânio. Dopando esses cristais com elementos
trivalentes, obtêm-se átomos com sete elétrons na camada de valência, que
necessitam de mais um elétron para a neutralização (cristal P). Para a formação
do cristal P, utiliza-se principalmente o elemento índio. Dopando os cristais
tetravalentes com elementos pentavalentes, obtêm-se átomos neutralizados (com
oito elétrons na camada de valência) e um elétron excedente (cristal N).
Para a formação do cristal N,
utiliza-se principalmente o elemento Fósforo. Quanto maior a intensidade da
dopagem, maior a condutibilidade dos cristais, pois suas estruturas apresentam
um número maior de portadores livres (lacunas e elétrons livres) e poucas impurezas
que impedem a condução da corrente elétrica. Outro fator que influencia na
condução desses materiais é a temperatura. Quanto maior é a temperatura de um
diodo, maior a condutibilidade, pelo fato de que a energia térmica ter a capacidade
de quebrar algumas ligações covalentes da estrutura, acarretando no
aparecimento de mais portadores livres para a condução de corrente elétrica.
Após dopadas, cada face dos
dois tipos de cristais (P e N) tem uma determinada característica diferente da
oposta, gerando regiões de condução do cristal, uma com excesso de elétrons,
outra com falta destes (lacunas). Entre ambas, há uma região de equilíbrio por
recombinação de cargas positivas e negativas, chamada de região de depleção
(a qual possui uma barreira de potencial).
Polarização do diodo
Gráfico mostra a curva
característica do comportamento do diodo em sua polarização direta e inversa
A polarização do diodo é
dependente da polarização da fonte geradora. A polarização é direta quando o pólo
positivo da fonte geradora entra em contato com o lado do cristal P(chamado de anodo)
e o pólo negativo da fonte geradora entra em contato com o lado do cristal
N(chamado de cátodo).
Assim, se a tensão da fonte
geradora for maior que a tensão interna do diodo, os portadores livres se
repelirão por causa da polaridade da fonte geradora e conseguirão ultrapassar a
junção P-N, movimentando-os e permitindo a passagem de corrente elétrica. A
polarização é indireta quando o inverso ocorre. Assim, ocorrerá uma atração das
lacunas do anodo(cristal P) pela polarização negativa da fonte geradora e uma
atração dos elétrons livres do cátodo (cristal N) pela polarização positiva da
fonte geradora, sem existir um fluxo de portadores livres na junção P-N,
ocasionando no bloqueio da corrente elétrica.
Pelo fato de que os diodos
fabricados não são ideais(contém impurezas), a condução de corrente elétrica no
diodo (polarização direta) sofre uma resistência menor que 1 ohm, que é quase
desprezível. O bloqueio de corrente elétrica no diodo (polarização inversa) não
é total devido novamente pela presença de impurezas, tendo uma pequena corrente
que é conduzida na ordem de microampéres, chamada de corrente de fuga, que
também é quase desprezível.
Testes com o diodo
Os diodos, assim como qualquer
componente eletrônico, operam em determinadas correntes elétricas que são
especificadas em seu invólucro ou são dadas pelo fabricante em folhetos
técnicos. Além da corrente, a voltagem inversa (quando o diodo está polarizado inversamente)
também é um fator que deve ser analisado para a montagem de um circuito e que
tem suas especificicações fornecidas pelo fabricante. Se ele for alimentado com
uma corrente ou tensão inversa superior a que ele suporta, o diodo pode ser
danificado, ficando em curto ou em aberto. Utilizando de um ohmímetro ou um multímetro
com teste de diodo, pode-se verificar se ele está com defeito.
Colocando-se as pontas de
prova desses aparelhos nas extremidades do diodo (cátodo e ânodo), verifica-se
que existe condução quando se coloca a ponteira positiva no ânodo e a negativa
no cátodo, além de indicar isolação quando ocorre o inverso. Assim o díodo está
em perfeitas condições de operação e com isso é possível a localização do
cátodo e do ânodo, porém se os aparelhos de medição indicarem condução dos dois
caminhos do díodo, ele está defeituoso e em curto. Se os aparelhos de medição
indicarem isolação nos dois caminhos, ele também está defeituoso e em aberto.
Usos
O fenômeno da condutividade em
um só sentido é aproveitado como um chaveamento da corrente elétrica para a
retificação de sinais senoidais, portanto, este é o efeito diodo semicondutor
tão usado na eletrônica, pois permite que a corrente flua entre seus terminais
apenas numa direção. Esta propriedade é utilizada em grande número de circuitos
eletrônicos e nos retificadores.
Os retificadores são circuitos
elétricos que convertem a tensão CA (AC) em tensão CC (DC). CA vem de Corrente
alternada, significa que os elétrons circulam em dois sentidos, CC (DC),
Corrente contínua, isto é circula num só sentido.
A certa altura, o potencial U
, formado a partir da junção n e p não deixa os eletrons e lacunas
movimentarem-se, este processo dá-se devida assimetria de cargas existente.
Tipos de diodos semicondutores
Os diodos são projetados para
assumir diferentes características: diodos retificadores são capazes de
conduzir altas correntes elétricas em baixa frequência, diodos de sinal
caracterizam-se por retificar sinais de alta frequência, diodos de chaveamento
são indicados na condução de altas correntes em circuitos chaveados. Dependendo
das características dos materiais e dopagem dos semicondutores há uma gama de
dispositivos eletrônicos variantes do diodo:
.jpg)
.jpg)
.jpg)
Assinar:
Postagens (Atom)
