en2720 01

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EN2720 
Eletrônica Analógica Aplicada 
Prof. Carlos Reis 
Bloco-A Sala:705-1 
Aula-1: Da válvula termoiônica ao transistor MOS 
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Ementa 
 Diagrama de Black e características dos sistemas realimentados; 
 Os diversos estágios que perfazem um amplificador operacional de 
tensão de dois estágios; 
 Características estáticas e dinâmicas de um amplificador operacional 
canônico; 
 Aplicações do amplificador operacional no condicionamento e 
processamento analógico de sinais; 
 Montagem, simulação e caracterização de diversos circuitos 
EN 2720 – Eletrônica Analógica Aplicada (3-2-4) 
Requisito: Fundamentos de eletrônica 
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Programa 
Atividade Quantidade 
Aulas de teoria 10 
Laboratórios / Demonstrações/ Exercícios 10 
Provas 2 
Aulas de teoria: (5ª - 18:00/21:00H) 
Aulas de teoria ou práticas: (3ª - 21:00/23:00H) 
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 R. L. BOYLESTAD, L. NASHELSKY, "Dispositivos eletrônicos e teoria de circuitos", Prentice-
Hall, 8a Ed., 2004.). 
 A. S. SEDRA, K. C. SMITH, "Microeletrônica", Prentice-Hall, 5a Ed., 2007. 
 A. P. MALVINO, D. J. BATES, "Eletrônica", vol. 1 e 2, McGraw-Hill, 7a Ed., 2007.. 
 Apresentações das aulas 
Bibliografia Básica 
http://carlosreis.webs.com 
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Calendário e critério de avaliação 
Prova-1: 17/Abril 
Prova-2: 29/Maio 
Avaliação: 
 1 20,35 0,35 0,30conceito f P P LAB   LAB média dos relatórios
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Aula-01: Da válvula diodo ao transistor MOS 
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1904 1907 1940 1947 1958 1962 
Sir John Ambrose Fleming, um professor de engenharia 
elétrica da University College em Londres e primeiro 
conselheiro científico para a Companhia Marconi, inventa 
a válvula termiônica, ou diodo, um retificador de dois 
eletrodos 
1904 - Invenção da válvula Termiónica (diodo) 
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1904 1907 1940 1947 1958 1962 
Lee De Forest, um inventor americano, agregou valor ao 
díodo de Fleming introduzindo uma grade condutora entre 
os dois elementos no tubo de vácuo. A válvula triodo 
permitiu implementar um amplificador de sinais. 
1907 - Invenção da válvula triodo 
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1904 1907 1940 1947 1958 1962 
Russell Ohl, um pesquisador da Bell Labs, descobre que pequenas 
quantidades de impurezas em cristais semicondutores criam propriedades 
fotoelétricos e outras propriedades potencialmente úteis. 
Ao incidir luz sobre um cristal de silício com uma rachadura no seu interior, 
um voltímetro ligado ao cristal mostra uma variação próxima de meio volt. 
A fenda, é uma junção PN natural com impurezas, tendo em um lado 
excesso de elétrons (cargas negativas) e no outro um déficit (cargas 
positivas). 
1940 – Descoberta do efeito fotoelétrico em cristais 
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1904 1907 1940 1947 1958 1962 
John Bardeen, Walter Brattain H., e 
William B. Shockley, da Bell Labs 
inventam o transistor. 
Brattain e Bardeen constroem o 
primeiro transistor de contato, feito de 
dois contatos de folha de ouro sobre 
um cristal de germânio. 
1947 - Invenção do transistor de contato 
O dispositivo com dimensões milimétricas permite a amplificação de sinais. 
Shockley melhora o conceito do transistor introduzindo a estrutura tipo 
sanduíches de juncções N e P de germânio. 
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1904 1907 1940 1947 1958 1962 
Jack Kilby, um engenheiro eletrônico da Texas Instruments, e 
Robert Noyce da Fairchild Semiconductor independentemente 
inventaram o circuito integrado. Em setembro de 1958, Kilby 
constrói um circuito integrado que inclui vários componentes 
ligados com fios de ouro em um minúsculo chip de silício, criando 
um "circuito integrado." (Em 06 de fevereiro de 1959, uma patente 
é concedida a TI para "circuitos eletrônicos miniaturizados."). 
Em janeiro de 1959, Noyce desenvolve o seu circuito integrado 
utilizando o processo de tecnologia planar, desenvolvido por um 
colega, Jean Hoerni. Em vez de ligar circuitos individuais com fios 
de ouro, Noyce utiliza conexões de metal depositado, um método 
que permite a produção de miniaturização e de massa. Noyce 
registra uma patente em 30 de julho de 1959. 
1958 - Invenção do Circuito Integrado 
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1904 1907 1940 1947 1958 1962 
O transistor de efeito de campo baseado na estrutura Metal-Oxido-
Semicondutor é desenvolvido pelos engenheiros Steven Hofstein e Heiman 
Frederic do laboratório de pesquisa da RCA em Princeton, New Jersey. 
Apesar de mais lento do que um transistor de junção bipolar, o MOSFET é 
menor, mais barato de ser construído e consome menos energia, 
permitindo que um maior número de transistores sejam construídos em 
uma determinada área. 
1962 - Invenção do Transistor MOS 
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1904 1907 1940 1947 1958 1962 
1933 - Invenção de Lilienfeld 
1933 
Em 1933, nos Estados Unidos, foi concedida a Julius Edgar 
Lilienfeld a patente de um dispositivo cuja estrutura é semelhante 
ao atual transistor MOS de Efeito de Campo. 
Lilienfeld não publicou nenhum trabalho científico que comprovasse 
a funcionalidade da sua invenção. Não há evidências de que tenha 
construído o dispositivo. 
A patente de Julius Lilienfeld foi depositada em 1928. 
Patente de Lilienfeld 
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Condutor (Al) 
Isolante (Al2O3) 
Condutor (CuS) 
O dispositivo de Lilienfeld 
Nos anos 40, William Shockley idealizou 
um dispositivo construído com material 
semi-condutor cuja condutividade seria 
controlada pela aplicação de um campo 
elétrico externo – a proposta do que 
hoje é conhecido como o transistor de 
Efeito de Campo. 
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Devido a problemas com os materiais com que eram 
construídos os dispositivos, Shockley não teve 
sucesso em construir um dispositivo funcional. 
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Estrutura de um transistor MOS – canal N 
Região do tipo P 
pouco depada 
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Estrutura de
um transistor MOS – canal P 
substrato-P 
poço-N 
p+ p+ 
Isolante (óxido) 
Polisilicio 
n+ n+ 
S 
G 
D S 
G 
D 
Bp Bn 
S 
D 
G Bp 
canal-P 
S 
D 
G Bn 
canal-N 
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Junção PN - Diodo Semicondutor 
Revisitando a junção PN 
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Silicio 
4 elétrons na órbita de valência 
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Semicondutores na Tabela periódica 
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Si Si Si Si Si Si Si Si 
Si Si Si Si Si Si Si Si 
Si Si Si Si Si Si Si Si 
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Semicondutores na Tabela periódica 
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Boro 
3 elétrons na órbita de 
valência 
Fósforo 
5 elétrons na órbita de 
valência 
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Si Si Si Si Si Si Si Si 
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5 
Boro 
3 elétrons na órbita de valência 
Si Si Si Si Si Si Si Si 
Si B Si Si B Si Si Si 
Si Si Si Si Si Si B Si 
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Si Si Si Si Si Si Si Si 
Si B Si Si B Si Si Si 
Si Si Si Si Si Si B Si 
Tipo P 
5 
Boro 
3 elétrons na órbita de valência 
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Si Si Si Si Si P Si Si 
Si Si P Si Si Si Si Si 
Si Si Si Si Si P Si Si 
Tipo N 
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Fósforo 
5 elétrons na órbita de valência 
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Região de Depleção 
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Diodo 
I 
Bloqueio 
1
Vd
VtI Is e
 
  
 
Equação de Shockley: 
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 V_V1
I(D1)
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1
Vd
VtI Is e
 
  
 
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A
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ó
gi
ca
 
I 
Vd 
39 
 Time
0s 0.5ms 1.0ms 1.5ms 2.0ms 2.5ms 3.0ms
V(D1:2)
SEL>>
V(V1:+)
0
Circuito retificador 
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gi
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40 
Circuito retificador de onda completa 
 Time
V(D3:2)
V(D2:1,V1:-)
SEL>>
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