Eletronica aula 6.

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Electrónica 1
Díodo Zener
• Para funcionar com polarização 
inversa.
• Modelo mais simples assume rz=0 
Electrónica 1
…exemplo
• …como é que calcula I, IZ e IL? 
Electrónica 1
Díodo Zener
• Ef. Zener (Vz <5V) 
• Avalanche (Vz >7V) 
_
(directa)
sugere uma combinação simples pouco sensível à te
Variação com a tem
mperatura
peratura
2mV/ºC
ex:
 
6.8V 0.7V 7.5V 
-
 
z
z D z eq
V
T
V V V
v
T
D
»
D
» +
D
= Ù = ® =
D
corrente máxima (ou potência)
t
E
e
specific
nsão de 
ações:
Zener
Electrónica 1
Aplicações
Fontes de Alimentação
• Rectificador
– Rectificador de meia onda
– Rectificador de onda 
completa
– Ponte de Graetz
• Filtro (passa-baixo)
• Reguladores de tensão
– Com díodo de Zener
– série
Electrónica 1
Rectificador de meia-onda
• Transformador
– Isolamento galvânico
– Abaixamento da tensão
– vs alternada, v unidirecional
o
Electrónica 1
Rectificador de meia-ondao
( )
2
max 1
1
0
Desprezando a queda de tensão no díodo
arcadas positivas de 
Valor médio da sinusoide simplesmente rectificada
1 1sin
2
sentido do díodo trocado
arcadas nagativas de 
O s
S m
o Om Omav
O
v v
nV V
n
v V d V
v
p
a a
p p
=
»
= =
=
ò
sv
Electrónica 1
Rectificador de Onda Completa
• Transformador com tomada no 
ponto médio do secundário.
( )
1
2
1
2
0 conduz
 cortado
20 cortado
 conduz
(desprezando a queda de tensão no díodo quando conduz)
sentido dos díodos trocados 
S O S
O S
S O S O Omav
O S
v D v v
v vD
v D v v v V
D
v v
p
> = ü
=ï
ï
ý< = - =ï
ïþ
® = -
Electrónica 1
Rectificador em Ponte de Graetz
• Vantagens :
– Secundário do transformador sem tomada central com 
metade da tensão
vs>0; vO=vsvs<0; vO=-vs
Electrónica 1
Aplicações
Fontes de Alimentação
• Rectificador
– Rectificador de meia onda
– Rectificador de onda 
completa
– Ponte de Graetz
• Filtro (passa-baixo)
• Reguladores de tensão
– Com díodo de Zener
– série
Electrónica 1
Filtro (passa-baixo)
Tensão alternada – rectificador –
tensão rectificada – filtro LP – tensão 
@ contínua (com tremor, “ripple”)
Im
Im Im
»
desprezando a queda de tensão no díodo
carga perdida = carga reposta
 amplitude do tremor
ORC T v V
V VC V T V
R fCR
® »
D = ® D =
Electrónica 1
Regulador de tensão com 
díodo Zener
Regulador paralelo (díodo Zener // carga)
2
2 1 1 2
2 1
2
independente de e de 
; ;
Usa-se para potências muito baixas
normalmente 0, gerador de tensão de referência.
I z O Z
I
Z I Z
Z
v V v V
v R
V v Vi i i i i
R R
i
> ® =
-
= = = -
»
R2
R1 i 2i 1
vOv I
R2
R1 i 2i 1
vOv I
r z
VZ
Receptor 
de Satélite
Electrónica 1
Vários circuitos 
limitadores
Electrónica 1
Transistor MOS
• Estrutura: D-Dreno, G-Porta, S-Fonte, 
B-Substrato ou corpo
Electrónica 1
Transistor MOS
• Porta com tensão positiva cria zona de 
deplecção:
• IG=0 Porta isolada
• IB=0 Junções BD e BS 
Polarização inversa.
• ID=IS (KCL)
• Se VBS=0 
terminal B não intervém. 
Electrónica 1
Zonas de Funcionamento
Corte
• vGS < Vt ® iD =0 Corte
– Não há portadores endre D e S
– Vt tensão de limiar “threshold” 1~3V típico, >1V em CIs
• vGS > Vt ® iD ¹0 Condução
– Forma-se canal (dentro da zona de deplecção): electrões atraídos 
para debaixo da porta – inversão de p para n
– Transistor NMOS ou de canal n (electrões livres), pode 
conduzir (iD ¹0 ) se vDS ¹0 
• Condução:
– Tríodo
– Saturação
Electrónica 1
Tríodo
{
1
2
0
0( 0)
 proporcional a 
resistência comandada por 
1 definição varia com os livros
2
0
[2( ) ]
tensão
0
0
eq
DS GS t
D n GS t DS D
n
GS t DS
D DS
GS t DS GS
n OX
t
S
R
DS GS t
D
v v V
i k v V v v
v V v
i v
v V v v
v v V
i
Wk C
L
k
V
m
- »
> Ù ³ »
º
®
> Ù < < -
< << -
=
= º
- -
< <
=®
-
1442443
2[2( ) ]n GS t DS DSv V v v- -
Electrónica 1
Saturação
2
0
 (aprox.)
gerador de corrente comandado por tensão
VCCS não linear (quadrático)
Saturação amplificador
Tríodo e corte interruptor
( )
 não depende de 
GS t DS GS t
D GS t
D DS
i k v
v
v
V
i
v V v V> Ù ³ - >
®
®
=® -
Electrónica 1
Resumo: NMOS
2
2
Corte:
Condução:
Saturaçã
 0
 0 ( )
 
o
Trío 0 [2do ( ) ]
GS t D
GS t DS D n GS t
DS GS t D n GS t DS DS
v V i
v V v i k v V
v v V i k v V v v
®
®
< =
< - < = -
< < - = -® -
Electrónica 1
definições
-2
0 2
1 AV
2
mobilidade dos electrões no canal
capacidade por unid. área
3.97 const. dielétrica do SiO
espessura do óxido "thickness"
largura do canal "width"
compriment
n n OX
n
OX
OX
OX
OX
OX
Wk C
L
C
t
t
W
L
m
m
e
e e
é ù= ë û
®
= ®
= ®
®
®
®
min
o do canal "length"
"aspect ratio"
tecnologia actual (2004): 10nm; L 0.13μmOX
W
L
t
®
= =
Electrónica 1
Curvas características
Sat.
Electrónica 1
NMOS
PMOS
Electrónica 1
CMOS ®NMOS+PMOS
Electrónica 1
Resumo: NMOS e PMOS
(reforço)
2
2
(mesmo funcionamento que NMOS, troca sentido d
Corte:
Condução:
Saturação
Trío
 
NM
 0
 0
d
OS
( )
 0 [2(
P S
) ]
M 
o
O
GS t D
GS t DS D n GS t
DS GS t D n GS t DS DS
v V i
v V v i k v V
v v V i k v V v v
®
®
< =
< - < = -
< < - = - -®
2
2
as correntes e tensões)
Corte:
Condução:
Saturaçã
 0
 0 ( )
 
o
Tríodo 0 [2( ) ]
SG t D
SG t SD D p SG t
SD SG t D p SG t SD SD
v V i
v V v i k v V
v v V i k v V v v
< =
< - < = -
< < - - -
®
® =
®
Electrónica 1
NMOS e PMOS
(deplecção)
Mesmas equações que transistor NMOS 
ou PMOS de reforço com Vt<0
Electrónica 1
Andar de Fonte Comum
Vt=1V
k=100mAV-2
RD=20kW
VDD=5V
2
Corte
Condução: Saturação? Tríodo?
Hipótese: Sa
 0.3
0;
 2 2
 
(a) 
(b) 
t. ( ) =100 A
3 Confirma hipótese ?: Sat 
(c) 
 
 5
I t
D O DD D D DD
I GS t
D n GS t
O DD D D GS t
I G
v V V
i v V R i V
v V v V V
i k v V
v V R i V v V
v V v
m
= < ®
= = - =
= = > ®
= -
= - = > -
=
þ
2
2
2
Condução: Saturação? Tríodo?
Hipótese: Sat.
Confirma hip.? Sat Tríodo
Hipótese:Tríod
5
 ( ) =1.6 A
2.7 
 
[2( ) ]
o
S t
D n GS t
O DD D D GS t
D n GS t DS DS
ODD O
D
D
V V
i k v V m
v V R i V v V
i k v V v v
vV vi
R
= > ®
= -
= - = - < -
ì = - -
ï ®-í =ï
î
®ý þ
( )
2
2 1.5 2.5 0
 ( ) =1.6
Confirma Trí
A
8.18
 
0.305 odo
I O
D n GS t
O DS
GS t
v v
i k v V m
V
v v
V v V
- - + =
= -
ì
= = í < -î
ý
þ
Electrónica 1
Andar de Fonte Comum
Circuito analógico básico
• PFR: O que sucede se o PFR 
estiver em VI=0V ou VI=5V?
{
ganho 
de 
tensão
Sinais = variações de tensão
 AMPLIFICADOR
sinais fracos: troço linea
 proporcional
r
 
O v I
O I
v A v
v v
®D
» D
»
D =
D
OvD
 IvD
Electrónica 1
Andar de Fonte Comum
Circuito digital básico
• Se vI = 0V (0 lógico)® vO = 5V (1 lógico) 
• Se vI = 5V (1 lógico) ® vO » 0V (0 lógico) 
– INVERSOR
NOR NAND