Eletrônica 1

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Eletrônica I
26 de fevereiro de 2025
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1 Semicondutores
Materiais que possuem uma resistência intermediária entre os condutores e isolantes.
Figura 1: Semicondutores
Os semicondutores mais utilizados na Eletrônica são o Silı́cio e o Germânio. Ambos
possuem 4 elétrons na Camada de Valência. Isso os torna semicondutores.
Figura 2: Semicondutores na tabela periódica
1.1 Tipos de Semicondutores
• Semicondutor intrı́nseco (puro): Tando o Si quanto o Ge se estabilizam quando
possuem 8 elétrons na última camada. Quando vários átomos de Silı́cio ou de
Germânio são colocados juntos, formam uma estrutura cristalina onde compar-
tinham seus elétrons na Camada de Valência com os átomos vizinhos (ligação
covalente), formando um cristal semicondutor.
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Figura 3: Semicondutor puro (100% Silı́cio)
Dessa forma, cada átomo passa a ter 8 elétrons na última camada. Nenhum elétron
sobra ou falta, pois todos pertencem a dois átomos do semicondutor.
• Semicondutor extrı́nseco (dopado/impuro): Denomina-se dopagem o processo de
adicionar impurezas ao cristal semicondutor. Impurezas são materiais com átomos
trivalente ou pentavalentes (3 ou 5 elétrons na Camada de Valência).
Dopagem Tipo P
Figura 4: Dopagem tipo P
Dopando o cristal com impurezas trivalentes, como possui 3 elétrons de valência,
falta 1 elétron para o Silı́cio ficar estável. Esse buraco é chamado de lacuna: a
ausência de um elétron esperado na ligação covalente. Como falta um elétron,
diz-se que esse semicondutor está dopado positivamente.
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Dopagem Tipo N
Dopando o cristal semicondutor com impurezas pentavalentes.
Figura 5: Dopagem tipo N
Como a impureza possui 5 elétrons na última camada, sobra um pra completar a
ligação (chamado de elétron livre). Como temos 1 elétron sobrando, dizemos que o
cristal está dopado negativamente
1.2 Junção PN e Recombinação
Os cristais do Tipo P e Tipo N, sozinhos, não possuem muita utilidade na Eletrônica,
mesmo sendo bons condutores de eletricidade. Quando são juntos, ocorre a junção PN,
sendo a base da Eletrônica.
Figura 6: Junção PN
As lacunas do lado esquerdo atraem os elétrons livres da direita. Esse efeito é chamado
de recombinação. Agora, só há elétrons livres longe das regiões próximas ao centro. Todo
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o restante das ligações está estável (no centro). Quando colamos um cristal semicondutor
do Tipo P a um Tipo N, temos, então, uma Junção PN, chamado de diodo.
1.3 Junção PN e Diodo Polarizado Reversamente
Polarizar significa ligar polos. Junção PN polarizada reversamente consiste em ligar o
polo negativo da bateria no Tipo P e o polo positivo no Tipo N.
Figura 7: Diodo polarizado reversamente
O que ocorre é: as lacunas serão atraı́das pelo polo negativo da fonte. O mesmo ocorre
do outro lado. Com isso, cargas se concentram nos extremos e a camada de depleção (ou
barreira de potencial) aumenta. Dessa forma, a corrente não consegue circular. Logo, Um
diodo polarizado reversamente não consegue transportar corrente.
1.4 Junção PN e Diodo Polarizado Diretamente
Nesse caso, temos o polo positivo da bateria conectado ao Tipo P e o polo negativo,
ao tipo N.
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Figura 8: Diodo polarizado diretamente
Aplicando uma tensão na bateria, ocorre uma repulsão das cargas. Com isso, a
camada de depleção diminui. Um diodo polarizado diretamente consegue transportar
corrente.
Temos que o diodo é o mais simples dos componentes eletrônicos. Ele permite a
passagem da corrente em um único sentido. Possui apenas dois terminais: o ãnodo
(positivo) e o cátodo (negativo).
2 Diodos
2.1 Diodos de sinal
Figura 9: Representação esquemática do diodo de sinal
O diodo de sinal (ou de chaveamento) é melhor para trabalhar com processos de alta
frequência. Trabalha com correntes (mili) e tensões baixas (poucas dezenas), e tensões
altas (até 1 GHz). Clipping em forma de onda, proteções de entrada, chaveamento e
demodulação (detecção de sinal modulado) são algumas aplicações do diodo de sinal.
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2.2 Diodos Zener
Figura 10: Representação esquemática do diodo Zener
Quando polarizado reversamente, consegue conduzir uma corrente limitada com uma
tensão bem menor (tensão Zener). É aplicado em circuitos para regular a tensão. É
instável, pois a temperatura influencia seu comportamento.
3 Transistores
Transistores são dispositivos semicondutores ded 3 terminais. Ao manipular a tensão
e/ou corrente entre os terminais de entrada, pode-se controlar o comportamento dos
terminais de saı́da.
Figura 11: Representação esquemática do diodo Zener
Pode funcionar de três maneiras:
• Chave aberta (𝐼2 = 0, 𝑉23 ≠ 0);
• Chave fechada (𝑉23 ≈ 0, 𝐼2 > 0);
• Fonte controlada de corrent (𝐼2 = 𝑓 (𝑉13, 𝐼1)).
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3.1 Transistor Bipolar de Junção (BJT)
Consiste na associação de 3 semicondutores dopados (Tipo N e/ou Tipo P).
Figura 12: TBJ NPN
Figura 13: TBJ PNP
Em geral, para o TBJ:
Figura 14: Resumo TBJ
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3.2 Transistor Efeito de Campo (FET)
Diferente do TBJ, o FET possui 4 portas, porém, 2 devem estar em curto-circuito para
ser adicionado a um circuito.
Figura 15: TBJ MOSFET
3.3 Transistor CMO
Divididos em transistor do Tipo N e do Tipo P.
4 Amplificadores
Divididos principalmente em classe A, B e AB, a respeito da polarização dos transis-
tores.
• Classe A: Dissipa muita potência e não entrega muita potência sonora. Funciona
havendo, ou não, sinal.
• Classe B: Funciona apenas se há sinal. Qualidade do som é inferior à da classe A.
• Classe AB: Junta a caracterı́stica dos dois: pré-polarização (A) e dois transistores
(B). Eficiência maior que do A, mas menor que do B.
5 Fontes de Alimentação
Alimenta o circuito com a corrente. Ponto de partida para todo o funcionamento do
circuito.
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