Gabarito - Lista de Exercícios 1 - Unidade 1 - Eletrônica Analógica_Parte 1

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Universidade Estácio de Sá – Graduação em Engenharia Mecânica 
Professor Ricardo Toscano – Campus Praça XI 
Circuitos Eletroeletrônicos Aplicados – CCE0205 
Unidade 1 – Eletrônica Analógica – Parte 1 
Lista de Exercícios 1 
 
1) Explique como são formados os corpos, na natureza. 
Na natureza, um corpo é formado de matéria. Toda matéria é feita de várias 
combinações de formas simples de matéria, no qual chamamos de substâncias. A 
menor parte possível de uma substância (mantendo suas propriedades) é a molécula 
que, por sua vez, é constituída por partículas ainda menores denominadas de átomos. 
2) Explique como é formado um átomo. 
Um átomo é formado por elétrons (partícula de carga negativa) que giram ao redor de 
um núcleo composto por prótons (partícula de carga positiva) e nêutrons (partícula que 
não possui carga elétrica). 
3) O que define a última camada de um átomo? 
Define a sua valência, ou seja, a quantidade de elétrons desta órbita que pode se libertar 
do átomo através do bombardeio de energia externa ou se ligar a outro átomo através 
de ligações covalentes (compartilhamento dos elétrons da última camada de um átomo 
com os elétrons de última camada de outro átomo). 
4) Qual é a denominação da última camada de um átomo? 
Camada de valência. 
5) Faça uma figura ilustrando as bandas de valência, proibida e de condução. 
 
 
 
 
 
6) O tamanho dessa banda proibida na última camada de elétrons define o 
comportamento elétrico do material, em três situações distintas. Faça uma figura 
ilustrando essas três situações. 
 
Isolantes Condutores Semicondutores 
 
7) Defina o que são isolantes. 
São materiais no qual pouquíssimos elétrons tem energia suficiente para sair da banda 
de valência e atingir a banda de condução, sendo necessária a aplicação de um 
potencial (uma tensão) muito elevada para estabelecer uma corrente mensurável. 
8) Defina o que são condutores. 
São materiais que permitem a passagem do fluxo intenso de elétrons com a aplicação 
de uma tensão relativamente pequena, visto a facilidade em passar da banda de 
valência para a de condução. 
9) Defina o que são semicondutores. 
Constituem determinado grupo cujas características elétricas são intermediárias entre 
as dos condutores e as dos isolantes. 
10) Na indústria Eletrônica, a utilização dos semicondutores é muito grande, 
principalmente na fabricação de componentes eletrônicos. Cite três exemplos de 
dispositivos fabricados com a utilização de semicondutores. 
Diodos semicondutores, os transistores e outros de diversos graus de complexidade 
tecnológica, células solares, microprocessadores e nanocircuitos usados 
em nanotecnologia. 
11) Uma das características importantes dos semicondutores, que os torna atrativo para 
fabricação de componentes eletrônicos é? 
A possibilidade de variar sua condutividade elétrica pela alteração controlada de sua 
composição química ou estrutura cristalina. 
12) Quais são os semicondutores mais comuns utilizados na indústria Eletrônica? 
São o silício (Si) e o germânio (Ge). 
 
13) Em termos de valência, em que esses dois elementos (Si e Ge) se caracterizam? 
Estes dois elementos caracterizam-se por serem tetravalentes (possuem quatro 
elétrons na camada de valência). 
14) O que é uma ligação covalente? 
Significa uma ligação de átomos estabelecida pelo compartilhamento de elétrons. 
15) O que é dopagem? 
Processo utilizado para constituir os semicondutores p e n por meio de adição ao Si ou 
ao Ge de quantidade bem reduzidas de impurezas. 
16) Como é denominado um material semicondutor submetido ao processo de 
dopagem? 
É denominado de material extrínseco. 
17) Há dois materiais extrínsecos imprescindíveis para a fabricação de dispositivos 
semicondutores. Quais são esses materiais extrínsecos? 
Material tipo p e tipo n. 
18) Como é obtido um material tipo p? 
É obtido dopando-se um cristal de germânio ou silício puro com átomos de impureza 
que possuam três elétrons de valência. Os elementos mais comumente utilizados para 
esse propósito são o boro, o gálio e o índio. 
19) Como é obtido um material tipo n? 
É criado com a introdução dos elementos de impurezas que tem cinco elétrons de 
valência (pentavalente), como o antimônio, o arsênio e o fósforo. 
20) Num material tipo n, quem são os portadores majoritários e os portadores 
minoritários? 
Num material do tipo n, o elétron é chamado de portador majoritário, e a lacuna é 
chamado de portador minoritário. 
21) Num material tipo p, quem são os portadores majoritários e os portadores 
minoritários? 
No caso material do tipo p, a lacuna é o portador majoritário, e o elétron é o portador 
minoritário. 
22) Como é formado um diodo semicondutor? 
O diodo semicondutor é formado pela simples união dos materiais p e n, constituídos a 
partir da mesma base (Ge ou Si). 
23) Explique como é formada a camada de depleção. 
O semicondutor n apresenta um excesso de elétrons e o semicondutor p um excesso 
de lacunas. Logo, ao formar a junção pn, ocorre a difusão dos elétrons livres do lado n 
para o lado p. No lado n, a ausência dos elétrons cria uma região de íons positivos 
(cátions) próximos a junção. No lado p, quando os elétrons ocupam as lacunas que 
também se encontram próximas da junção (recombinação elétron-lacuna), eles criam 
íons negativos (ânions). Com isso, ocorre uma ausência de portadores livres na região 
próxima a junção. Essa região descoberta constituída de íons positivos e negativos é 
chamada de região (ou camada) de depleção, devido à ausência de portadores nessa 
região. 
24) Em que se caracteriza a ausência de portadores livre na região próxima à junção? 
Caracteriza-se como uma barreira de potencial, cujo valor depende do material 
semicondutor e da temperatura ambiente. Essa diferença de potencial (VƔ), a 25oC, é 
de aproximadamente 0,7 V para os diodos de silício e 0,3 V para os diodos de germânio. 
25) Faça uma figura ilustrando a simbologia do diodo semicondutor. 
 
 
 
 
 
 
 
26) O que significa polarizar um diodo diretamente? 
Polarização direta: ocorre quando o potencial positivo da fonte encontra-se ligado ao 
lado p e o potencial negativo ao lado n, como ilustrado na figura ao lado. 
27) Explique o que ocorre com VCC > VƔ. 
Com VCC > VƔ, os elétrons do lado n ganham mais energia porque são repelidos pelo 
terminal negativo da fonte, rompem a barreira de potencial VƔ e são atraídos para o lado 
p, atravessando, assim, a junção. No lado p, eles recombinam-se com as lacunas, 
tornando-se elétrons de valência, mas continuam deslocando-se de lacuna em lacuna, 
pois são atraídos pelo terminal positivo da fonte, formando-se uma corrente elétrica (ID 
= Corrente Direta), fazendo com que o diodo semicondutor de comporte como um 
condutor ou uma resistência direta RD muitíssimo pequena. 
28) O que significa polarizar um diodo reversamente? 
Polarização reversa: ocorre quando o potencial negativo da fonte se encontra ligado ao 
lado p e o potencial positivo ao lado n, como ilustrado na figura ao lado. 
29) Explique o que ocorre em função da polarização reversa. 
Em função da polarização reversa, os elétrons do lado n são atraídos para o terminal 
positivo e o número de íons negativos não combinados aumentará no material do tipo 
p. Portanto, o efeito será uma ampliação da camada de depleção. Essa ampliação 
estabelecerá uma barreira grande demais para os portadores majoritários superarem, 
reduzindo efetivamente o fluxo de portadores majoritários a zero. Por outro lado, existe 
uma corrente muito pequena formada pelos portadores minoritários de corrente de 
saturação reversa (IR), sendo desprezada na grande maioria dos casos. Assim, o diodo 
se comporta como se fosse um circuito aberto ou uma resistência reversa (RR). 
 
A K 
30) Faça uma figura ilustrando a curva característica do diodo semicondutor nas 
polarizações direta e reversa.31) Explique o comportamento da curva característica do diodo no primeiro e no terceiro 
quadrante. 
No primeiro quadrante, com tensões positivas, tem-se a curva do diodo na polarização 
direta. Enquanto a tensão sobre o diodo é menor do que a barreira de potencial (0,7 V), 
a corrente é praticamente nula. A partir de 0,7 V, a corrente cresce muito, como o diodo 
estivesse em curto. O valor máximo dessa corrente direta (IDM) dos diodos pode ser 
obtida nos data sheet dos fabricantes. 
No terceiro quadrante, com tensões negativas, tem-se a curva do diodo na polarização 
reversa. A corrente reversa é muito pequena e cresce muito pouco com o aumento da 
tensão reversa. No entanto, há um valor de tensão denominada tensão de ruptura (VBR) 
que faz com que o diodo inicie um processo de condução reversa, tendo como resultado 
a sua ruptura. Esse valor também é obtido no data sheet do fabricante. 
32) Defina o termo frequência. Dê um exemplo de valor de frequência com a devida 
unidade. 
É o número de oscilações completas (ciclos) produzidos pela onda na unidade de 
tempo. No SI, a frequência é medida em hertz (Hz). Exemplo: portadora de uma 
determinada Rádio FM é 99,9 MHz. 
33) Defina o termo período. 
Tempo gasto para a onda completar 1 ciclo. Sua unidade é o segundo (s). 
34) Calcule o valor do período para as seguintes frequências. 
a) 60 Hz => T = 1/f => T = 0,01666 s = 16,66 ms 
b) 1 kHz => T = 1/f => T = 0,001 s = 1 ms 
c) 5,5 MHz => T = 1/f => T = 0,1818 x 10-6 s = 181,8 ns 
35) Defina o termo comprimento de onda. 
Distância entre dois picos máximos consecutivos da onda. Sua unidade é o metro (m). 
Polarização 
direta 
Polarização 
reversa 
36) Defina o termo amplitude. 
Caracteriza-se pelo valor da origem até a crista da onda. Quanto maior for a amplitude, 
maior será a quantidade de energia presente. Sua unidade pode ser, por exemplo, 
tensão v (dada em volts, V) e corrente elétrica i (dada em ampères, A). Pode ser 
denominado como valor de pico (Vp), negativo e positivo. 
37) Defina o termo fase. 
Caracteriza-se pela medida obtida em relação a uma referência fixa ou comparativa 
entre sinais. Um sinal pode estar em fase com outro, atrasado ou avançado em relação 
a esse outro sinal. 
38) Defina o termo forma de onda. 
Caracteriza-se como a representação gráfica da forma com que uma onda evolui ao 
longo do tempo. 
39) Cite 4 exemplos de forma de onda e faça figura ilustrando as mesmas.