Eletrônica elementar explicada

Para um iniciante em eletrônica, construção projetos eletrônicos básicos de um diagrama de circuito pode ser opressor. Este guia rápido se destina a ajudar os iniciantes, fornecendo-lhes detalhes úteis sobre peças eletrônicas, bem como sobre técnicas de construção de circuitos. Examinaremos peças elementares como resistores, capacitores, indutores, transformadores e potenciômetros.

RESISTORES

Um resistor é uma parte que dissipa energia, normalmente por meio de calor. A implementação é definida pela relação conhecida como lei de Ohm: V = I X R onde V é a tensão sobre o resistor em volts, I se refere à corrente que passa pelo resistor em amperes e R é o valor do resistor em ohms. As representações para um resistor são mostradas na Fig. 1.1.

Ou somos capazes de fazer uso de resistor para alterar a tensão em um local específico do circuito, ou poderíamos aplicá-lo para alterar a corrente em um local desejado do circuito.

O valor do resistor pode ser identificado através dos anéis coloridos ao seu redor. Você encontrará 3 anéis ou faixas fundamentais que nos comunicam esses detalhes (Fig. 1.2).

As faixas são pintadas com cores específicas e cada faixa colorida representa um número, conforme revelado na Tabela 1.1. Por exemplo, quando as bandas são marrons, vermelhas e laranja, o valor do resistor será 12 X 1,00,0 ou 12.000 ohms. 1.000 ohms é normalmente identificado como kilohm ou k, enquanto 1.000.000 é denominado megohm ou MOhm.

O último anel ou faixa colorida significa a magnitude de tolerância do resistor, para o valor do resistor particular. O ouro revela uma tolerância de + ou - 5 por cento (± 5%), a prata significa que é + ou - 10 por cento (± 10%). Se você não encontrar nenhuma faixa de tolerância presente, geralmente significa que a tolerância é de ± 20 por cento.

De modo geral, quanto maior o resistor, maior a potência que ele pode suportar. A potência nominal em watts pode variar de 1/8 W até muitos watts. Essa potência é basicamente o produto da tensão (V) e da corrente (I) que passa pelo resistor.

Aplicando a lei de Ohm, podemos determinar a potência (P) dissipada por um resistor como P = V X I = I ^ 2R = V ^ 2 / R onde R é o valor do resistor. Você não encontrará nenhum aspecto elétrico negativo ao trabalhar com um resistor que pode ser praticamente maior do que as especificações exigidas.

O único ligeiro inconveniente poderia estar na forma de dimensões mecânicas aumentadas e talvez custos mais elevados.

CAPACITORES

O nome anterior de qualquer capacitor costumava ser condensador, embora o nome atual pareça mais relacionado à sua função real. Um capacitor é projetado com uma 'capacidade' para armazenar energia elétrica.

A função básica de um capacitor é permitir a passagem de uma corrente alternada (a.c.) através dele, mas bloquear uma corrente contínua (d.c.).

Outra consideração crucial é que no caso de uma corrente contínua. a tensão, por exemplo através de uma bateria, é conectada através de um capacitor por um momento, essencialmente esta CC continuará a permanecer através dos condutores do capacitor até que um elemento como um resistor seja ligado através dele, ou você pode eventualmente causar um curto nos terminais do capacitor um com o outro fazendo com que a energia armazenada seja descarregada.

CONSTRUÇÃO

Geralmente, um capacitor é feito de um par de placas separadas por um conteúdo isolante conhecido como dielétrico.

O dielétrico pode ser formado por ar, papel, cerâmica, poliestireno ou qualquer tipo de material apropriado diferente. Para valores de capacitância maiores, um eletrólito é empregado para a separação dielétrica. Essa substância eletrolítica tem a capacidade de armazenar energia elétrica com grande eficiência.

Normalmente, é necessária uma CC constante para o funcionamento capacitivo. É por isso que nos diagramas de circuito encontramos o terminal positivo do capacitor indicado como um bloco branco, enquanto o lado negativo como um bloco preto.

Capacitores variáveis ​​ou ajustáveis ​​incluem palhetas giratórias separadas por um espaço de ar ou um isolador como a mica. O quanto essas palhetas se sobrepõem, determina o magnitude da capacitância , e isso pode ser variado ou ajustado movendo o fuso do capacitor variável.

Capacitância é medida em Farads. No entanto, um capacitor de um Farad pode ser substancialmente grande para qualquer uso prático. Portanto, os capacitores são designados em microfarads (uF), nanofarad (nF) ou em picofarads (pF).

Um milhão de picofarads corresponde a um único microfarad, e um milhão de microfarads equivale a um Farad em magnitude. Embora os nanofarads (nF) não sejam usados ​​com muita frequência, um nanofarad representa mil picofarads.

Ocasionalmente, você pode encontrar capacitores menores com códigos de cores marcados neles, assim como os resistores.

Para estes, os valores podem ser determinados em pF conforme demonstrado na tabela de cores ao lado. O par de bandas na parte inferior fornece a tolerância e a tensão máxima trabalhável do capacitor.

Deve ser estritamente observado que a classificação de tensão impressa no corpo do capacitor representa o limite de tensão máximo tolerável absoluto do capacitor que nunca deve ser excedido. Além disso, quando capacitores eletrolíticos estão envolvidos, a polaridade deve ser verificada cuidadosamente e soldada de acordo.

INDUTORES

Em circuitos eletrônicos Indutor as características de trabalho são exatamente o oposto dos capacitores. Indutores mostram a tendência de passar uma corrente contínua através deles, mas tentam se opor ou resistir à corrente alternada. Eles geralmente estão na forma de bobinas de fio de cobre superesmaltado, normalmente enroladas em torno de um molde.

Para criar alto valor indutores , um material ferroso é normalmente introduzido como o núcleo, ou pode ser instalado como uma tampa que envolve a bobina externamente.

Uma característica importante do indutor é sua capacidade de gerar um 'e.m.f. traseiro' assim que uma tensão aplicada é removida em um indutor. Isso normalmente acontece devido à característica inerente de um indutor para compensar a perda da corrente original através da corrente.

Os símbolos esquemáticos do indutor podem ser vistos na Fig. 1.5. A unidade de indutância é o Henry, embora milihenrys ou microhenrys (mH e respectivamente) sejam normalmente usados ​​para medindo indutores em aplicações práticas.

Um milihenry tem 1000 microhenry enquanto mil millihenrys equivalem a um Henry. Indutores são um daqueles componentes que não são fáceis de medir, especialmente se o valor real não for impresso. Além disso, eles se tornam ainda mais complexos de medir quando são construídos em casa usando parâmetros não padronizados.

Quando indutores são usados ​​para bloquear sinais CA, eles são chamados de reatores de radiofrequência ou reatores de RF (RFC). Indutores são usados ​​com capacitores para formar circuitos sintonizados, que permitem apenas a banda calculada de frequências e bloqueiam o resto.

CIRCUITOS SINTONIZADOS

Um circuito sintonizado (Fig. 1.6), que envolve um indutor L e um capacitor C, irá, essencialmente, permitir que uma determinada frequência se mova e bloquear todas as outras frequências, ou bloqueará um valor de frequência específico e deixará todas as outras passarem Através dos.

Uma medida da seletividade de um circuito sintonizado que determina o valor da frequência torna-se seu fator Q (de qualidade).

Este valor sintonizado da frequência também é denominado como frequência ressonante (f0) e é medido em hertz ou ciclos por segundo.

Um capacitor e indutor podem ser usados ​​em série ou em paralelo para formar um circuito sintonizado ressonante (Fig. 1.6.a). Um circuito sintonizado em série pode ter baixa perda em comparação com um circuito sintonizado em paralelo (Fig. 1.6.b) tem uma alta perda.

Quando mencionamos a perda aqui, geralmente se refere à relação entre a tensão na rede e a corrente que flui pela rede. Isso também é conhecido como impedância (Z).

Os nomes alternativos para esta impedância para componentes específicos podem ser na forma de e. resistência (R) para resistores e reatância (X) para indutores e capacitores.

TRANSFORMERS

Transformers são usados para aumentar uma tensão / corrente alternada de entrada para níveis de saída mais altos ou para diminuir a mesma para níveis de saída mais baixos. Esse funcionamento também garante simultaneamente um isolamento elétrico completo entre a CA de entrada e a CA de saída. Alguns transformadores podem ser vistos na Fig. 1.7.

Fabricação significa todos os detalhes no lado primário ou no lado da entrada por meio do sufixo '1'. O secundário, ou lado de saída, é representado pelo sufixo '2' T1 e T2 indicam a quantidade de voltas no primário e no secundário correspondentemente. Então:

Quando um transformador é projetado para reduzir a rede elétrica de 240 V para uma tensão mais baixa, digamos 6 V, o lado primário envolve um número relativamente maior de voltas usando fio de bitola mais fina, enquanto o lado secundário é construído usando um número relativamente menor de voltas, mas usando fio de bitola muito mais grosso.

Isso se deve ao fato de que a tensão mais alta envolve uma corrente proporcionalmente menor e, portanto, um fio mais fino, enquanto a tensão mais baixa envolve uma corrente proporcionalmente mais alta e, portanto, um fio mais grosso. Os valores líquidos de potência primária e secundária (V x I) são quase iguais em um transformador ideal.

Quando o enrolamento do transformador tem uma derivação do fio extraída de uma das espiras (Fig. 1.7.b), resulta na divisão da tensão do enrolamento na derivação que é proporcional ao número de espiras no enrolamento separadas pelo fio intermediário.

A magnitude da tensão líquida em todo o enrolamento secundário de ponta a ponta ainda estará de acordo com a fórmula mostrada acima

O tamanho de um transformador depende da magnitude de sua especificação de corrente secundária. Se a especificação atual for maior, as dimensões do transformador também aumentam proporcionalmente.

Há também transformadores em miniatura projetados para circuitos de alta frequência , como rádios, transmissores etc e eles têm um capacitor embutido conectado ao enrolamento.

Como usar semicondutores em projetos eletrônicos

De: Forest M. Mims

Construir e experimentar projetos eletrônicos pode ser gratificante, mas muito desafiador. Torna-se ainda mais satisfatório quando você como um amador termine de construir um projeto de circuito, ligue-o e encontre um modelo útil desenvolvido a partir de um punhado de componentes inúteis. Isso faz com que você se sinta um criador, enquanto o projeto de sucesso exibe seus enormes esforços e conhecimento no respectivo campo.

Isso pode ser apenas para se divertir um pouco nos momentos de lazer. Algumas outras pessoas podem querer realizar um projeto que ainda não foi fabricado ou podem personalizar um produto eletrônico de mercado em uma versão mais inovadora.

Para obter sucesso ou solucionar uma falha de circuito, você terá que ser bem versado em relação ao funcionamento dos vários componentes e como implementá-los corretamente em circuitos práticos. OK, então vamos direto ao ponto.

Neste tutorial, começaremos com os semicondutores.

Quão Semicondutor é criado usando silício

Você encontrará uma variedade de componentes semicondutores, mas o silício, que é o principal elemento da areia, está entre os elementos mais conhecidos. Um átomo de silício consiste em apenas 4 elétrons em sua camada mais externa.

No entanto, pode adorar obter 8 deles. Como resultado, um átomo de silício colabora com seus átomos vizinhos para compartilhar elétrons da seguinte maneira:

Quando um grupo de átomos de silício compartilha seus elétrons externos, isso resulta na formação de um arranjo conhecido como cristal.

O desenho abaixo mostra um cristal de silício tendo apenas seus elétrons externos. Em sua forma pura, o silício não tem uma finalidade útil.

Por causa disso, os fabricantes aprimoram esses itens à base de silício com fósforo, boro e ingredientes adicionais. Este processo é denominado 'dopagem' do silício. Uma vez que o doping é implementado, o silício é aprimorado com propriedades elétricas úteis.

Silicone dopado com P e N : Elementos como Boro, fósforo, podem ser usados ​​de forma eficaz para combinação com átomos de silício para a fabricação de cristais. Aqui está o truque: um átomo de boro inclui apenas 3 elétrons em sua camada externa, enquanto um átomo de fósforo inclui 5 elétrons.

Quando o silício é combinado ou dopado com alguns elétrons de fósforo, ele se transforma em silício do tipo n (n = negativo). Quando o silício é fundido com átomos de boro que carecem de um elétron, o silício se transforma em um silício do tipo p (p = positivo).

Silício tipo P. Quando o átomo de boro é dopado com um aglomerado de átomos de silício, surge uma cavidade de elétrons vazia chamada 'buraco'.

Este buraco torna possível que um elétron de um átomo vizinho 'caia' na fenda (buraco). Isso significa que um 'buraco' mudou sua posição para um novo local. Lembre-se de que os orifícios podem flutuar facilmente no silício (da mesma forma que as bolhas se movem na água).

Silício N -Tipo. Quando um átomo de fósforo é combinado ou dopado com um aglomerado de átomos de silício, o sistema fornece um elétron extra que pode ser transferido através do cristal de silício com relativo conforto.

A partir da explicação acima, entendemos que um silício do tipo n facilitará a passagem dos elétrons, fazendo com que os elétrons saltem de um átomo para o outro.

Por outro lado, um silício do tipo p também permitirá a passagem de elétrons, mas na direção oposta. Porque em um tipo p, são os buracos ou as camadas de elétrons vazias que estão causando a realocação dos elétrons.

É como comparar uma pessoa correndo no chão e uma pessoa correndo em um esteira . Quando uma pessoa corre no solo, o solo permanece parado, e a pessoa avança, enquanto na esteira a pessoa permanece parada, o solo se move para trás. Em ambas as situações, a pessoa está passando por um movimento relativo para a frente.

Compreendendo Diodos

Os diodos podem ser comparados às válvulas e, portanto, desempenham um papel crucial em projetos eletrônicos para controlar a direção do fluxo de eletricidade dentro de uma configuração de circuito.

Sabemos que ambos os tipos de silício n e p têm a capacidade de conduzir eletricidade. A resistência de ambas as variantes depende da porcentagem de buracos ou dos elétrons extras que possui. Como resultado, os dois tipos também podem ser capazes de se comportar como resistores, restringindo a corrente e permitindo que ela flua apenas em uma direção específica.

Ao criar muitos silícios do tipo p dentro de uma base de silício do tipo n, os elétrons podem ser restringidos para se mover através do silício em apenas uma direção. Esta é a condição exata de trabalho que pode ser observada em diodos, criados com uma junção p-n de dopagem de silício.

Como funciona o diodo

A ilustração a seguir nos ajuda a obter um esclarecimento fácil sobre como um diodo responde à eletricidade em uma única direção (para frente) e garante o bloqueio da eletricidade na direção oposta (reversa).

Na primeira figura, a diferença de potencial da bateria faz com que buracos e elétrons se repelam em direção à junção p-n. Caso o nível de tensão ultrapasse 0,6 V (para um diodo de silício), os elétrons são estimulados a pular pela junção e se fundir com os orifícios, possibilitando a transferência de uma carga de corrente.

Na segunda figura, a diferença de potencial da bateria faz com que os buracos e os elétrons sejam puxados para fora da junção. Esta situação impede que o fluxo de carga ou corrente bloqueie seu caminho. Os diodos são normalmente encapsulados em minúsculos invólucros de vidro cilíndricos.

Uma faixa circular escura ou esbranquiçada marcada ao redor de uma extremidade do corpo do diodo identifica seu terminal catódico. O outro terminal torna-se naturalmente o terminal anódico. A imagem acima demonstra tanto o encapsulamento físico do diodo quanto seu símbolo esquemático.

Agora já entendemos que um diodo pode ser comparado a uma chave eletrônica unidirecional. Você ainda precisa entender completamente mais alguns fatores do funcionamento do diodo.

Abaixo estão alguns pontos cruciais:

1. Um diodo pode não conduzir eletricidade até que a tensão direta aplicada alcance um determinado nível de limite.

Para diodos de silício, é de aproximadamente 0,7 volt.

2. Quando a corrente direta se torna muito alta ou acima do valor especificado, o diodo semicondutor pode estourar ou queimar! E os contatos internos do terminal podem se desintegrar.

Se a unidade queimar, o diodo pode, de repente, mostrar condução em ambas as direções do terminal. O calor gerado devido a este mau funcionamento pode eventualmente vaporizar a unidade!

3. A tensão reversa excessiva pode resultar em um diodo a conduzir na direção oposta. Como essa tensão é muito grande, o surto de corrente inesperado pode quebrar o diodo.

Tipos e usos de diodo

Os diodos estão disponíveis em muitas formas e especificações diferentes. Abaixo estão algumas das formas importantes que são comumente usadas em circuitos elétricos:

Diodo de pequeno sinal: Esses tipos de diodos podem ser usados ​​para conversão CA de baixa corrente para CC, para detectar ou demodular sinais de RF , em tensão aplicação de multiplicador , operações lógicas, para neutralizar picos de alta tensão, etc. para fazer retificadores de potência.

Retificadores de potência Diodos : têm atributos e características semelhantes, como um pequeno diodo de sinal, mas são classificados para lidar com magnitudes significativas de corrente . Eles são montados sobre grandes gabinetes de metal que ajudam a absorver e dissipar o calor indesejado e distribuí-lo por uma placa de dissipador de calor conectada.

Os retificadores de potência podem ser vistos principalmente em unidades de fonte de alimentação. Varuantes comuns são 1N4007, 1N5402 / 5408, 6A4 etc.

Diodo Zener : Este é um tipo especial de diodo caracterizado por uma tensão de ruptura reversa específica. Ou seja, os diodos zener podem funcionar como uma chave limitadora de tensão. Os diodos Zener são classificados com tensões de ruptura absolutas (Vz) que podem variar de 2 a 200 volts.

Diodo emissor de luz ou LEDs : Todas as formas de diodos têm a propriedade de emitir um pouco de radiação eletromagnética quando aplicadas a uma tensão bais direta.

No entanto, os diodos que são criados usando materiais semicondutores como o fosfeto de arsenieto de gálio obtêm a capacidade de emitir uma quantidade significativamente maior de radiação em comparação com os diodos de silício regulares. Eles são chamados de diodos emissores de luz ou LEDs.

Foto-diodo : Assim como os diodos emitem alguma radiação, eles também exibem algum nível de condução quando iluminados por uma fonte de luz externa.
No entanto, os diodos que são especialmente projetados para detectar e responder à luz ou iluminação são chamados de fotodiodos.

Eles incorporam uma janela de vidro ou plástico que permite que a luz entre na área sensível à luz do diodo.

Normalmente, eles têm uma grande área de junção para a exposição necessária à luz.

O silício facilita a confecção de fotodiodos eficientes.

Diferentes tipos de diodos são amplamente usados ​​em muitas aplicações. Por enquanto, vamos discutir algumas funções importantes para pequenos sinais diodos e retificadores :

O primeiro é um circuito retificador de onda única através do qual uma corrente alternada com uma fonte de polaridade dupla variável é retificada em um sinal ou tensão de polaridade única (CC).

A segunda configuração é o circuito retificador de onda completa, que compreende uma configuração de quatro diodos e também é denominado como retificador de ponte . Essa rede tem a capacidade de retificar as duas metades de um sinal de entrada CA.

Observe a distinção no resultado final dos dois circuitos. No circuito de meia onda, apenas um ciclo da entrada CA produz uma saída, enquanto em ponte completa os dois meios ciclos são transformados em uma única polaridade CC.

O transistor

Um projeto eletrônico pode ser virtualmente impossível de ser concluído sem um transistor, que na verdade forma o bloco de construção básico da eletrônica.

Transistores são dispositivos semicondutores com três terminais ou condutores. Uma quantidade excepcionalmente pequena de corrente ou tensão em um dos fios permite o controle de uma quantidade significativamente maior de passagem de corrente pelos outros dois fios.

Isso implica que os transistores são mais adequados para funcionar como amplificadores e reguladores de chaveamento. Você encontrará dois grupos primários de transistores: bipolar (BJT) e efeito de campo (FET).

Nesta discussão, vamos nos concentrar apenas nos transistores bipolares BJT. Simplificando, ao adicionar uma junção complementar a um diodo de junção p-n, torna-se possível criar um 'sanduíche' de silício de 3 compartimentos. Esta formação tipo sanduíche pode ser n-p-n ou p-n-p.

Em ambos os casos, a região do meio funciona como uma torneira ou sistema de controle que regula a quantidade de elétrons ou deslocamento de carga nas 3 camadas. As 3 seções de um transistor bipolar são o emissor, a base e o coletor. A região da base pode ser bastante fina e tem muito menos átomos de dopagem em comparação com o emissor e o coletor.

Como resultado, uma corrente de base de emissor muito reduzida resulta em uma corrente de emissor-coletor significativamente maior para se mover. Diodos e transistores são semelhantes, com muitas propriedades cruciais:

A junção base-emissor, que se assemelha a uma junção de diodo, não permitirá a transferência de elétrons, a menos que a tensão direta ultrapasse 0,7 volt. Quantidade excessiva de corrente faz com que o transistor aqueça e funcione de forma eficiente.

No caso de a temperatura do transistor aumentar significativamente, pode ser necessário desligar o circuito! Eventualmente, uma quantidade excessiva de corrente ou tensão pode causar um dano permanente ao material semicondutor que constitui o transistor.

Vários tipos de transistores podem ser encontrados hoje. Exemplos comuns são:

Pequeno sinal e comutação : Esses transistores são aplicados para amplificar sinais de entrada de baixo nível para níveis relativamente maiores. Transistores chaveadores são criados para ligar totalmente ou desligar totalmente. Vários transistores podem ser usados ​​igualmente para amplificar e chavear igualmente bem.

Transistor de potência : Esses transistores são empregados em amplificadores de alta potência e fontes de alimentação. Esses transistores são normalmente de tamanho grande e com caixa de metal estendida para facilitar a dissipação de calor e resfriamento, e também para fácil instalação de dissipadores de calor.

Alta frequência : Esses transistores são principalmente dispositivos baseados em RF, como rádios, TVs e microondas. Esses transistores são construídos com uma região de base mais fina e têm dimensões de corpo reduzidas. Os símbolos esquemáticos para os transistores npn e pnp podem ser testemunhados abaixo:

Lembre-se de que o sinal de seta que indica o pino emissor sempre aponta para a direção do fluxo dos orifícios. Quando o sinal de seta mostra uma direção oposta à base, o BJT tem um emissor que consiste em material do tipo n.

Este sinal identifica especificamente o transistor como um dispositivo n-p-n com base tendo um material do tipo p. Por outro lado, quando a marca da seta está apontando para a base, isso indica que a base é composta de material do tipo n e detalha que o emissor e o coletor consistem em material do tipo p e, como resultado, o dispositivo é um BJT pnp.

Como Use transistores bipolares

Quando um potencial de terra ou 0 V é aplicado à base de um transistor npn, ele inibe o fluxo de corrente através dos terminais coletor-emissor e o transistor é tornado 'desligado'.

No caso de a base ser polarizada diretamente pela aplicação de uma diferença de potencial de pelo menos 0,6 volt através dos pinos do emissor de base do BJT, ele imediatamente inicia o fluxo de corrente do emissor para os terminais do coletor e o transistor é dito para ser comutado ' sobre.'

Enquanto os BJTs são energizados apenas por esses dois métodos, o transistor opera como uma chave liga / desliga. No caso de a base ser polarizada diretamente, a magnitude da corrente emissor-coletor torna-se dependente das variações relativamente menores da corrente base.

O transistor, nesses casos, funciona como um amplificador . Este tópico específico se refere a um transistor onde o emissor deve ser o terminal de aterramento comum para o sinal de entrada e saída, e é conhecido como circuito emissor comum . Alguns circuitos emissores comuns básicos podem ser visualizados por meio dos diagramas a seguir.

Transistor como um interruptor

Esta configuração de circuito aceitará apenas dois tipos de sinal de entrada, um sinal de 0 V ou terra, ou uma tensão positiva + V acima de 0,7 V. Portanto, neste modo, o transistor pode ser ligado ou desligado. O resistor na base pode ser qualquer coisa entre 1K e 10K ohms.

Amplificador transistor DC

Neste circuito o resistor variável cria uma polarização direta para o transistor e regula a magnitude da corrente de base / emissor. O medidor mostra a quantidade de corrente entregue através dos condutores do coletor emissor.

O resistor da série do medidor garante segurança ao medidor contra corrente excessiva e evita danos à bobina do medidor.

Em um circuito de aplicação real, o potenciômetro pode ser adicionado com um sensor resistivo, cuja resistência varia em resposta a um fator externo, como luz, temperatura, umidade etc.

No entanto, em situações onde os sinais de entrada variam rapidamente, um circuito amplificador AC torna-se aplicável conforme explicado abaixo:

Amplificador de transistor AC

O diagrama do circuito mostra um circuito amplificador de CA transistorizado muito básico. O capacitor posicionado na entrada bloqueia qualquer forma de CC de entrar na base. O resistor aplicado para a polarização de base é calculado para estabelecer uma tensão que é a metade do nível de alimentação.

O sinal que é amplificado 'desliza' ao longo dessa tensão constante e muda sua amplitude acima e abaixo desse nível de tensão de referência.

Se o resistor de polarização não fosse usado, apenas metade da alimentação acima do nível de 0,7 V seria amplificada, causando grandes quantidades de distorções desagradáveis.

Quanto à direção da corrente

Sabemos que quando os elétrons viajam através de um condutor, ele gera um fluxo de corrente através do condutor.

Visto que, tecnicamente, o movimento dos elétrons é na verdade de uma região carregada negativamente para uma região carregada positivamente, então por que a marca de seta em um símbolo de diodo parece indicar um fluxo oposto de elétrons.

Isso pode ser explicado com alguns pontos.

1) De acordo com a teoria inicial de Benjamin Franklin, foi assumido que o fluxo de eletricidade é da região carregada positiva para a negativa. No entanto, uma vez que os elétrons foram descobertos, ele revelou a verdade real.

Mesmo assim, a percepção continuou a mesma, e os esquemas continuaram a seguir a imaginação convencional em que o fluxo da corrente é mostrado de positivo para negativo, porque de alguma forma pensar o contrário nos torna difícil simular os resultados.

2) No caso de semicondutores, são na verdade os buracos que viajam em oposição aos elétrons. Isso faz com que os elétrons pareçam estar mudando de positivo para negativo.

Para ser preciso, deve-se notar que o fluxo de corrente é na verdade o fluxo de carga criado pela presença ou ausência do elétron, mas no que diz respeito ao símbolo eletrônico, simplesmente achamos a abordagem convencional mais fácil de seguir,

O tiristor

Assim como os transistores, os tiristores também são dispositivos semicondutores que possuem três terminais e desempenham um papel importante em muitos projetos eletrônicos.

Assim como um transistor liga com uma pequena corrente em um dos fios, os tiristores também funcionam de maneira semelhante e permitem que uma corrente muito maior seja conduzida através dos outros dois fios complementares.

A única diferença é que o tiristor não tem a capacidade de amplificar sinais CA oscilantes. Eles respondem ao sinal de entrada de controle ligando-se totalmente ou desligando-se totalmente. Esta é a razão pela qual os tiristores também são conhecidos como 'interruptores de estado sólido'.

Retificadores Controlados por Silício (SCR)

Os SCRs são dispositivos que representam duas formas básicas de tiristores. Sua estrutura se assemelha à de transistores bipolares, mas os SCRs têm uma quarta camada, portanto, três junções, conforme ilustrado na figura a seguir.

O layout interno do SCR e o símbolo esquemático podem ser visualizados na imagem a seguir.

Normalmente, as pinagens SCR são mostradas com letras simples como: A para ânodo, K (ou C) para cátodo e G para porta.

Quando o ânodo pinA de um SCR é aplicado com um potencial positivo maior do que o pino do cátodo (K), as duas junções mais externas tornam-se polarizadas para frente, embora a junção p-n central permaneça polarizada reversamente, inibindo qualquer fluxo de corrente através delas.

No entanto, assim que o pino da porta G é aplicado com uma tensão positiva mínima, ele permite que uma energia muito maior seja conduzida através dos pinos do ânodo / cátodo.

Neste ponto, o SCR é travado e o permanece ligado, mesmo depois que o viés do gate for removido. Isso pode continuar infinitamente até que o ânodo ou cátodo seja momentaneamente desconectado da linha de alimentação.

O próximo projeto abaixo mostra um SCR configurado como uma chave para controlar uma lâmpada incandescente.

O interruptor do lado esquerdo é um interruptor push-to-OFF, o que significa que abre quando pressionado, enquanto o interruptor do lado direito é um interruptor push-to-ON que conduz quando pressionado. Quando este interruptor é pressionado momentaneamente ou apenas ou um segundo, ele liga a lâmpada.

O SCR trava e a lâmpada liga permanentemente. Para desligar a lâmpada para sua condição inicial, o botão do lado esquerdo é pressionado momentaneamente.

Os SCRs são fabricados com diferentes classificações de potência e capacidade de manuseio, desde 1 ampere, 100 volts a 10 amperes ou mais e várias centenas de volts.

Triacs

Os triacs são usados ​​especificamente em circuitos eletrônicos que requerem comutação de carga CA de alta tensão.

A estrutura interna de um triac realmente se parece com dois SCRs unidos em paralelo reverso. Isso significa que um triac consegue conduzir eletricidade em ambas as direções para fontes CC e CA.

Para implementar esse recurso, o triac é construído usando cinco camadas semicondutoras com uma região extra do tipo n. As pinagens do triac são conectadas de modo que cada pino entre em contato com um par dessas regiões semicondutoras.

Embora o modo de funcionamento de um terminal de porta triac seja semelhante a um SCR, a porta não é especificamente referenciada a terminais anódicos ou catódicos, é porque o triac pode conduzir em ambos os sentidos, de modo que a porta pode ser ativada com qualquer um dos terminais dependendo de se um sinal positivo é usado ou um sinal negativo para o gatilho do gate.

Por esta razão, os dois terminais principais de transporte de carga do triac são designados como MT1 e MT2 em vez de A ou K. As letras MT referem-se a 'terminal principal'. conforme mostrado no diagrama de circuito a seguir.

Quando um triac é aplicado para comutar um AC, o triac conduz apenas enquanto a porta permanece conectada a uma pequena entrada de alimentação. Uma vez que o sinal do gate é removido, ele ainda mantém o triac LIGADO, mas apenas até que o ciclo da forma de onda CA alcance a linha de cruzamento zero.

Assim que a alimentação CA atinge a linha zero, o triac desliga-se e desliga a carga conectada permanentemente, até que o sinal do gate seja aplicado novamente.

Os triacs podem ser usados ​​para controlar a maioria dos aparelhos domésticos, juntamente com motores e bombas.

Embora os triacs também sejam categorizados de acordo com sua capacidade de manuseio atual ou classificação como SCRs, os SCRs estão geralmente disponíveis com classificações de corrente muito mais altas do que um triac.

Semicondutor Dispositivos emissores de luz

Quando exposto a altos níveis de luz, calor, elétrons e energias semelhantes, a maioria dos semicondutores mostra a tendência de emitir luz no comprimento de onda visível humano ou comprimento de onda IV.

Os semicondutores idealmente adequados para isso são aqueles que vêm na família dos diodos de junção p-n.

Diodos emissores de luz (LED) fazem isso convertendo a corrente elétrica diretamente em luz visível. Os LEDs são extremamente eficientes com sua conversão de corrente para luz do que qualquer outra forma de fonte de luz.

LEDs brancos de alto brilho são usados ​​para iluminação doméstica finalidades, enquanto os LEDs coloridos são usados ​​em aplicações decorativas.

A intensidade do LED pode ser controlada diminuindo linearmente a DC de entrada ou através modulação de largura de pulso entrada também chamada de PWM.

Detectores de luz semicondutores

Quando qualquer forma de energia entra em contato com um cristal semicondutor, isso leva à geração de uma corrente no cristal. Este é o princípio básico por trás do funcionamento de todos os dispositivos sensores de luz semicondutores.

Os detectores de luz de semicondutores podem ser classificados em tipos principais:

Os que são construídos com semicondutores de junção pn e os outros que não o são.

Nesta explicação, lidaremos apenas com as variantes p-n. Os detectores de luz com base na junção P-n são o membro mais amplamente usado da família de semicondutores fotônicos.

A maioria é feita de silício e pode detectar luz visível e infravermelho próximo.

Fotodiodos:

Fotodiodos são especialmente projetados para projetos eletrônicos que são projetados para detecção de luz. Você pode encontrá-los em todos os tipos de gadgets, como câmeras, alarmes contra roubo , Ao vivo comunicações, etc.

No modo detector de luz, um fotodíodo funciona gerando um orifício ou compartilhamento de elétrons em uma junção pn. Isso faz com que a corrente se mova assim que os terminais do lado da junção p e n forem conectados a uma fonte externa.

Quando usado no modo fotovoltaico, o fotodiodo atua como uma fonte de corrente na presença de uma luz incidente. Nesta aplicação, o dispositivo começa a operar no modo de polarização reversa em resposta a uma iluminação leve.

Na ausência de luz, uma pequena quantidade de corrente ainda flui, conhecida como 'corrente escura'.

Um fotodiodo geralmente é fabricado em muitos designs de embalagens diferentes. Eles estão disponíveis principalmente em corpo de plástico, lentes pré-instaladas e filtração e assim por diante.

A principal diferenciação é a dimensão do semicondutor que é usado para o dispositivo. Os fotodiodos destinados a tempos de resposta de alta velocidade na operação fotocondutiva de polarização reversa são construídos usando semicondutores de pequena área.

Fotodiodos com área maior tendem a responder um pouco devagar, mas podem ter a capacidade de fornecer maior grau de sensibilidade à iluminação.

O fotodiodo e o LED compartilham símbolo esquemático idêntico, exceto que a direção das setas que estão para dentro para o fotodiodo. Os fotodiodos estão normalmente acostumados a reconhecer pulsos de variação rápida, mesmo no comprimento de onda do infravermelho próximo, como nas comunicações por ondas de luz.

O circuito abaixo ilustra a maneira como o fotodiodo poderia ser aplicado em um medidor de luz. Os resultados de saída deste circuito são bastante lineares.

Fototransistores

Os fototransistores são aplicados em projetos eletrônicos que requerem maior grau de sensibilidade. Esses dispositivos são criados exclusivamente para explorar o recurso de sensibilidade à luz em todos os transistores. Em geral, um fototransistor pode ser encontrado em um dispositivo npn tendo uma ampla seção de base que pode ser exposta à luz.

A luz que entra na base toma o lugar da corrente natural do emissor-base que existe nos transistores npn normais.

Devido a esse recurso, um fototransistor é capaz de amplificar as variações de luz instantaneamente. Normalmente, existem dois tipos de fototransistores npn que podem ser obtidos. Um é com uma estrutura npn padrão, a variante alternativa vem com um transistor npn adicional para oferecer amplificação adicional e é conhecido como um transistor 'fotodarlington'.

Eles são extremamente sensíveis, embora um pouco lentos em comparação com o fototransistor npn normal. Os símbolos esquemáticos geralmente empregados para fototransistores são os dados abaixo:

Os fototransistores são frequentemente aplicados para detectar impulsos de luz alternados (ac). Além disso, são utilizados para identificar luz contínua (cc), como o circuito a seguir, onde uma fotodarlington é aplicada para ativar um relé.

Este tutorial será atualizado regularmente com novas especificações de componentes, portanto, fique atento.