Atividade A1 Eletrônica Analógica

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Pergunta 1)
A junção image0015fec6d2f_20211112091059.gif, obtida a partir dos materiais semicondutores dos tipos image0025fec6d2f_20211112091059.gif e image0035fec6d2f_20211112091059.gif — os quais são resultado de materiais como o silício e sua dopagem, por exemplo —, é fundamental para a construção de diversos dispositivos eletrônicos, como é o caso dos diodos retificadores e dos transistores bipolares de junção (TBJ), que, inclusive, recebem tal nome devido à dupla junção estabelecida para o seu desenvolvimento, resultando nos tipos NPN e PNP.
Nesse sentido, com base em nossos estudos a respeito do desenvolvimento de transistores bipolares de junção, analise as afirmativas a seguir.
I. Se a junção image0015fec6d2f_20211112091100.gif não for polarizada, haverá um campo elétrico na sua região de depleção.
II. Um transistor TBJ do tipo NPN geralmente é um dispositivo de resposta mais rápido devido à forma com a qual as junções se estabelecem.
III. Para o desenvolvimento de transistores de alta velocidade, sugere-se o uso de materiais como o arseneto de gálio, em configurações PNP.
IV. Conforme a tensão aplicada à junção se eleva, independentemente da polarização, a região de depleção se torna mais estreita.
Está correto o que se afirma em:
Resposta:
I e II.
Resposta correta: o campo elétrico impede que seja estabelecida a difusão de elétrons e lacunas, nesse caso de equilíbrio. Além disso, um transistor TBJ do tipo NPN, de fato, é um dispositivo mais rápido, sendo que, das regiões formadas, o sentido ou a velocidade do fluxo se dá por rápido, lento e rápido, mediante as regiõesimage0045fec6d2f_20211112091100.gif
Pergunta 2)
Um transistor bipolar de junção recebe tal nomenclatura devido ao fato de ser desenvolvido a partir de duas junções, formando as “regiões” NPN e PNP, dependendo da forma como os materiais dos tipos image0025fec6d2f_20211112091113.gif e image0035fec6d2f_20211112091113.gif são utilizados. Essa parte do desenvolvimento deve ser compreendida com clareza para que seja possível entender o funcionamento dos três terminais disponíveis, como a base.
Sendo assim, considerando essas informações técnicas e gerais sobre os TBJs, é correto afirmar que:
Resposta:
a base é responsável pelo controle da corrente que circulará no dispositivo.
Resposta correta: a base é a responsável por controlar se a corrente circulará ou não no circuito, caso o TBJ seja utilizado, por exemplo. Ela também permite certa quantidade da corrente, e não somente se esta é estabelecida ou não.
Pergunta 3)
Leia o excerto a seguir.
“Quando um circuito tem ganho de potência, isso não significa necessariamente que a amplitude do sinal de saída é maior do que a entrada em termos de tensão ou de corrente. Significa que a energia carregada pelo sinal de saída é maior do que a do sinal de entrada. Este ganho, obrigatoriamente deve ser proporcionado por energia entregue pelo circuito, pois conforme vimos, energia não pode ser criada”.
BRAGA, N. C.  Eletrônica analógica. [ S. l.]: Newton C. Braga, 2016. p. 81.
Assim, com base nas relações de ganho de potência para um TBJ e no ganho de corrente, analise as afirmativas a seguir e marque V para as verdadeiras e F para as falsas.
I. (   ) Transistores bipolares de junção comerciais comuns poderão ter ganhos baixos ou altos de corrente, na ordem de algumas centenas.
II. (   ) A operação do transistor bipolar de junção como um dispositivo amplificador está diretamente relacionada ao tipo de ganho que pode ser obtido.
III. (   ) Quando polarizado, o TBJ poderá apresentar variações de corrente na base, as quais minimizarão as variações desta no coletor.
IV. (   ) O ganho de potência fornecido ao circuito pelo uso do TBJ é resultado de um ganho de tensão ou de corrente.
Agora, assinale a alternativa com a sequência correta.
Resposta:
V, V, F, F.
Resposta correta: os TBJs, dependendo de como são fabricados — mas especialmente para quais aplicações se destinam —, poderão apresentar ganhos de corrente de 2 até 800. Além disso, dependendo do tipo de aplicação, o transistor bipolar de junção poderá ser demandado como um dispositivo para permitir a amplificação. Assim, quando falamos em transistores como amplificadores, implicaremos em falar no tipo do ganho obtido.
Pergunta 4)
Os transistores dos tipos PNP ou NPN, que fazem parte do grande conjunto de transistores bipolares de junção, poderão ser polarizados por alguns tipos principais de circuitos: emissor comum, base comum ou coletor comum. Além disso, as configurações são denominadas dessa forma devido ao tipo de material utilizado (semicondutores dos tipos image0035fec6d2f_20211112091110.gif e image0025fec6d2f_20211112091110.gif) e a forma como este está disposto.
Com base nisso, observe o circuito apresentado na figura a seguir.
image0055fec6d2f_20211112091110.jpg
Fonte: Elaborada pela autora, 2020.
Acerca do circuito apresentado, podemos afirmar que se trata de uma configuração:
Resposta:
coletor comum, devido ao fato de o terminal coletor ser comum à entrada e saída, capaz de fornecer um ganho de corrente muito alto.
Resposta correta: a figura exposta se trata de uma configuração coletor comum, que é capaz de fornecer um alto ganho de corrente. No caso da configuração emissor comum, de fato, ela pode fornecer o ganho de potência, mas não é a configuração apresentada no circuito.
Pergunta 5)
Existem várias possibilidades de se polarizar um transistor bipolar de junção (TBJ), sendo que, entre os possíveis circuitos das configurações básicas, denota-se que uma mesma configuração pode ser implementada de mais de uma forma, com a inserção de resistores em paralelo para se fornecer dado valor de impedância desejável na prática, por exemplo, ou por meio de alguma modificação para aumento de estabilidade.
Com base nisso e em seu conhecimento acerca dos circuitos básicos de polarização, considere o circuito apresentado a seguir.
image0085fec6d2f_20211112091105.jpg
Fonte: MALVINO; BATES, 2016, p. 217.
MALVINO, A. P.; BATES, D. J.  Eletrônica. Porto Alegre: AMGH, 2016. v. 1.
A respeito da figura anterior, podemos concluir que:
Resposta:
o transistor PNP está polarizado pelo circuito emissor comum, com duas fontes de tensão contínua.
Resposta correta: percebe-se pela simbologia que é um transistor PNP. O circuito utilizado é o emissor comum, pois quem está aterrado — e em comum com as fontes utilizadas — é o terminal emissor. Além disso, torna-se claro que a corrente de saída (image0065fec6d2f_20211112091105.gif) é controlada pela da base.
Pergunta 6)
Os gráficos de tensão na junção em função da corrente, em dado terminal do transistor bipolar de junção, são largamente utilizados para análise dos comportamentos de entrada e saída. Tomando como exemplo a configuração de base comum, sabe-se que a corrente no coletor será, nesse caso, a corrente de saída do circuito, enquanto a tensão coletor-base será a tensão de saída. O controle da operação é feito pelo emissor.
Assim, com base nesses informações e em nossos estudos sobre as configurações básicas para polarização, analise as afirmativas a seguir e marque V para as verdadeiras e F para as falsas.
I. (   ) A corrente que circula no emissor servirá para definir as famílias de curvas características do dispositivo.
II. (   ) Quando analisamos as possíveis características de entrada, é o valor da tensão de saída que mostra as possibilidades.
III. (   ) Para o cálculo completo da corrente no coletor, considera-se que ela é dada em função de alfa.
IV. (   ) O valor do ganho alfa em corrente contínua, nesse caso, é a razão da corrente no emissor pela do coletor.
Agora, assinale a alternativa com a sequência correta.
Resposta:
V V F F 
Resposta correta: é a corrente que circula no emissor que, na configuração base comum, demonstra as curvas características possíveis, considerando os valores possíveis da tensão de saída (image0095fec6d2f_20211112091109.gif) e corrente de saída (image0105fec6d2f_20211112091109.gif). Similarmente, o controledas características de entrada possíveis, dadas pela tensão base-emissor e a corrente no emissor, são implicadas pela tensão coletor-base.
Pergunta 7)
Entre as configurações mais básicas para a polarização de um transistor bipolar de junção, é possível citar, especialmente, a configuração emissor comum, que recebe tal nomenclatura devido ao fato de que o terminal será, na prática, comum à entrada e saída do circuito. Nesse caso, observa-se que é uma configuração que permite a obtenção tanto de ganho de tensão quanto de ganho de corrente para o circuito.
Dessa forma, com base em nossos estudos sobre as possíveis configurações do TBJ no circuito eletrônico, analise as afirmativas a seguir e a relação proposta entre elas.
I. Nessa configuração, obtém-se um elevado ganho de potência e, assim, uma possível vantagem da configuração frente às demais
PORQUE
II. o sinal aplicado começa entre a base e o coletor — no caso de um dispositivo NPN — e sai entre coletor e emissor.
Agora, assinale a alternativa correta.
Resposta:
A afirmativa I é uma proposição verdadeira, e a II é uma proposição falsa.
Resposta correta: há um ganho de potência nesse tipo de configuração, pois há ganhos tanto de tensão quanto de corrente. Entretanto, a configuração correta para a implementação da configuração emissor comum é aplicando o sinal na entrada, entre a base e o emissor.
Pergunta 8)
Leia o excerto a seguir.
“Um circuito de polarização CC denominado de circuito de polarização do emissor contém um resistor de emissor para melhorar o nível de estabilidade da configuração com polarização fixa. Quanto mais estável for uma configuração, menos sua resposta ficará sujeita a alterações indesejáveis de temperatura e variações de parâmetros”.
BOYLESTAD, R. L.; NASHELSKY, L. Dispositivos eletrônicos e Teoria de Circuitos. São Paulo: Prentice-Hall, 2013. p. 152-153.
Com base nisso e em nossos estudos sobre a polarização CC, analise a figura a seguir com um exemplo desse tipo de circuito, usando um transistor NPN.
image0225fec6d2f_20211112091105.jpg
Fonte: BOYLESTAD; NASHELSKY, 2013, p. 153.
Considerando a configuração de polarização de emissor e a figura exposta anteriormente, analise as afirmativas a seguir.
I. Na configuração vista, o equivalente para análise CC da malha base-emissor é formado pela fonte image0235fec6d2f_20211112091105.gif em série com as resistências de base e emissor.
II. Nesse caso, a análise CC da malha coletor-emissor pode ser feita pela fonte image0235fec6d2f_20211112091105.gif em série com as resistências dos terminais coletor e emissor.
III. A tensão coletor-terra é dada por image0235fec6d2f_20211112091106.gif, menos a tensão vista no terminal emissor com o terra.
IV. Supondo-se que a fonte entrega 12 V, que a corrente no coletor é de 1 mA e que a resistência usada no coletor é de 10 kΩ, a tensão coletor-terra é 22 V.
Está correto o que se afirma em:
Resposta:
I e II.
Resposta correta: a primeira análise possível, nesse caso, analisando em corrente contínua, é considerar a malha base-emissor formada. Para isso, deve-se lembrar que um capacitor funcionará como um circuito aberto. Logo, obtém-se a fonteimage0235fec6d2f_20211112091106.gif, comimage0245fec6d2f_20211112091106.gif eimage0205fec6d2f_20211112091106.gif em série para a malha base-emissor. Já com relação à malha coletor-emissor, em um segundo momento de análise, similarmente utiliza, também, a série deimage0235fec6d2f_20211112091106.gif, comimage0205fec6d2f_20211112091107.gif eimage0255fec6d2f_20211112091107.gif.
Pergunta 9)
Os circuitos de polarização CC podem ser implementados de formas pré-determinadas, embora possam, ainda, vir de combinações entre estas. Um dos exemplos mais comuns e simples de implementação é o circuito de polarização fixa. Contudo, quando se deseja outra particularidade de projeto — como maior controle da dependência do ganho de corrente —, sugere-se o circuito divisor de tensão.
Assim, com base nisso e considerando mais especificamente os processos de análises aproximada e exata, analise as afirmativas a seguir e marque V para as verdadeiras e F para as falsas.
I. (   ) De forma aproximada, tem-se a conclusão de que a corrente que circula no coletor é a mesma que circula no terminal emissor do transistor.
II. (   ) Tem-se, de forma aproximada, que, no ponto Q, a tensão na junção coletor-emissor pode ser aproximada ao valor aplicado ao coletor.
III. (   ) Define-se como potencial máximo de polarização reversa o valor de tensão que poderá ser aplicado ao diodo, limítrofe, antes que o dispositivo desloque sua operação para a região direta.
IV. (   ) Na condição de saturação, a corrente máxima definida para esse tipo de circuito dependerá do valor da corrente no coletor no momento.
Agora, assinale a alternativa com a sequência correta.
Resposta:
V, F, F, V.
Resposta correta: na análise aproximada, toma-se a corrente no coletor, de fato, como aproximadamente igual a do emissor no ponto Q. Além disso, deve ser considerada a seguinte relação, que leva em conta o ganho de corrente, para se analisar de forma exata ou aproximada esse tipo de circuito:image0325fec6d2f_20211112091108.gif
Pergunta 10)
Existem algumas configurações distintas que são estabelecidas a partir de um terminal comum, amplamente utilizadas para a polarização do TBJ. Um exemplo é a configuração coletor comum, aplicada em casos como o casamento de impedâncias, na qual se faz uso duas fontes de tensão contínuas, uma para a polarização da junção base-coletor e outra para a polarização emissor-coletor.
Assim, considerando seus conhecimentos a respeito das diferentes polarizações para o TBJ, analise as afirmativas a seguir:
I. É possível tomar como terminal comum o emissor e, nesse caso, tem-se a configuração base comum.
II. Nesse caso, a corrente no emissor é resultado da soma entre a corrente na base e a corrente no coletor.
III. Para a obtenção da configuração emissor-coletor, é comum utilizar a configuração coletor comum como base.
IV. A região de ruptura na configuração emissor comum é caracterizada pelo efeito de avalanche, que resulta no parâmetro aproximado de resistência negativa.
Está correto o que se afirma em:
Resposta:
II, IV 
Resposta correta: pela forma como é estabelecida a polarização e as junções estão configuradas, a corrente no emissor (image0065fec6d2f_20211112091104.gif) é dada comoimage0075fec6d2f_20211112091105.gif. Isto é, a soma entre a corrente no terminal coletor e a corrente na base. Por último, tem-se que a resistência negativa é estabelecida pelo comportamento atípico visto na região próxima à ruptura, em que um aumento na corrente leva à queda na tensão, na configuração emissor comum.