ATIVIDADE ELET. INDUST.

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ANDRADINA 
2018 
 
 
1 
 
 
 Engenharia Mecânica – 7º Período
 
Discente: Eduardo Moreira Bezerra RA: 1530096890 
Docente: Prof. Me. Marcus Vinicius Alves Pereira 
Disciplina: Eletrônica Industrial 
Data: 29/03/2018 
 
 
1. Defina eletrônica de potência e de motivos para estuda-la. 
Eletrônica de potência como uma ciência dedicada ao estudo e desenvolvimento dos conversores 
estáticos de energia elétrica, como os inversores de frequência, retificadores e conversores CC-CC, 
visando a máxima eficiência e qualidade nos processos de transformação da energia elétrica, ou seja, 
diminuindo o número de perdas e interferências nos processos de conversão de energia, além de 
tecnologias ligadas as fontes de energia limpa em termos de impacto ambiental, como fotovoltaica e 
eólica. O motivo de seu estudo que permite implementar estratégias de controle eficazes para a 
produção, o transporte e o uso final da energia elétrica nas industrias em geral. 
 
2. Dê exemplos de circuitos de potência. 
Os circuitos de eletrônica de potência (ou conversores, como são usualmente chamados) podem ser 
divididos nas seguintes categorias: retificadores não controlados (AC para DC), retificadores controlados 
(AC para DC), choppers DC (DC para DC), inversores (DC para AC), conversores cíclicos (AC para AC), chaves 
estáticas (AC ou DC), etc.. 
 
3. O que é um diodo de potência? 
O diodo de potência é um semicondutor é uma estrutura P-N que, dentro de seus limites de tensão 
e de corrente, permite a passagem de corrente em um único sentido. O material ativo mais comum para a 
construção do diodo é o silício, um material semicondutor, ou seja, classificado entre o isolante e o 
condutor, cuja resistência decresce com o aumento da temperatura. 
 
 
 
4. Explique brevemente os processos de dopagem. 
A dopagem é um processo químico no qual átomos estranhos são introduzidos na estrutura 
cristalina de uma substância. Em um cristal semicondutor a dopagem é geralmente realizada para alterar 
suas propriedades elétricas. Existem dois tipos de impurezas usadas: 
 N: ocorre com a adição de fósforo ou arsênico ao silício. Tanto o arsênico quanto o fósforo 
possuem cinco elétrons na camada de valência. Ocorrem ligações covalentes entre quatro 
elétrons e um deles fica livre, ou seja, é o chamado elétron livre, que ganha movimento e gera 
corrente elétrica. O nome N provém da negatividade gerada da carga negativa existente. 
 P: nesta dopagem, há adição de boro ou gálio ao silício. Ambos possuem três elétrons na 
camada de valência. Quando são adicionados ao silício criam lacunas, que conduzem corrente e 
a ausência de um elétron cria uma carga positiva (por isso o nome P). 
 
 
 
 ANDRADINA 
2018 
 
 
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 Engenharia Mecânica – 7º Período
 
Discente: Eduardo Moreira Bezerra RA: 1530096890 
Docente: Prof. Me. Marcus Vinicius Alves Pereira 
Disciplina: Eletrônica Industrial 
Data: 29/03/2018 
 
 
5. O que são materiais semicondutores tipo N e tipo P? 
O excesso de cargas negativas pode ser obtido introduzindo-se elementos com tal impureza com 
mais elétrons na camada de valência que os do material semicondutor que serve de base. É a chamada 
dopagem. Essas impurezas são denominadas doadoras e o material obtido é chamado de semicondutor 
tipo N. 
O excesso de cargas positivas se consegue introduzindo-se impurezas com menos elétrons de 
valência que o material semicondutor que serve de base. Essas são impurezas receptoras e o material 
obtido é denominado semicondutor tipo P. O silício, por exemplo, é dopado positivamente com impurezas 
de boro, gálio ou índio (que têm três elétrons de valência e, portanto, um elétron a menos). 
 
6. Sobre os valores nominais dos diodos, determine: 
a) Tensão de pico inversa; 
O valor nominal da tensão de pico inversa (peak inverse voltage – 𝑃𝐼𝑉) é a tensão inversa 
máxima que pode ser ligada nos terminais do diodo sem ruptura. Se for excedido a 𝑃𝐼V nominal, o 
diodo começa a conduzir na direção inversa e pode ser danificado no mesmo instante. Os valores 
nominais da 𝑃𝐼𝑉 são de dezenas a milhares de volts, dependendo do tipo do diodo. Os valores 
nominais da 𝑃𝐼𝑉 são também chamados de tensão de pico reversa (PRV) ou tensão de ruptura (VBR) 
 
b) Corrente direta média máxima; 
Corrente direta média máxima (𝐼𝑓(𝑎𝑣𝑔)𝑀𝑎𝑥) é a corrente máxima que um diodo pode aguentar 
com segurança quando estiver diretamente polarizado. Os diodos de potência estão disponíveis com 
valores nominais que vão desde alguns poucos a centenas de ampères. 
 
c) Tempo de recuperação reverso; 
O tempo de recuperação reverso (𝑡𝑟𝑟) de um diodo é bastante significativo em aplicações de 
chaveamento em alta velocidade. Um diodo real não passa, em um único instante, do estado de 
condução para o estado de não-condução. Nesse momento, uma corrente inversa flui por breve 
período, e o diodo não desliga até que a corrente inversa caia a zero. O intervalo durante o qual a 
corrente inversa flui é denominado de tempo de recuperação reverso. Durante este período, são 
removidos os portadores de carga armazenados na junção quando a condução direta cessou. Os 
diodos são classificados como de recuperação rápida e lenta com base nos tempos de recuperação. 
Esses tempos vão da faixa de microssegundos, nos diodos de junção PN, a várias centenas de 
nanossegundos em diodos de recuperação rápida, como o Schottky. Os diodos de recuperação rápida 
são utilizados em aplicações de alta frequência, tais como inversores, choppers e nobreaks. 
 
d) Corrente de surto. 
O valor nominal da corrente direta máxima de surto (𝐼𝐹𝑆𝑀) é a corrente máxima que o diodo 
pode suportar durante um transitório fortuito ou diante de um defeito no circuito. 
 
7. Enumere algumas vantagens e desvantagens dos TJBs, MOSFETs e IGBTs. 
Transistor bipolar de junção (TJB) 
Vantagens: facilidade de polarização, durabilidade, ganho de corrente de emissor comum (𝛽). 
Desvantagens: limitação entre coletor e emissor (em torno de 20V) impedindo de trabalhar em AC, 
baixa impedância de entrada comparado a outros transistores. 
 
Transistor de efeito de campo metal-óxido-semicondutor (MOSFET) 
Vantagens: altíssima impedância de entrada, rápida comutação, alta resistência na porta torna a 
corrente praticamente nula. 
Desvantagens: perdas de condução na saturação, não bloqueia tensão reversa, aplicado em 
potências baixas. 
 
Transistor bipolar de porta isolada (IGBT) 
Vantagens: rápida comutação (MOSFET), baixas perdas no estado de condução, alta eficiência e 
rápido chaveamento. 
Desvantagens: operam como amplificadores de corrente limitando sua aplicação, elevada corrente 
de base. 
 
 ANDRADINA 
2018 
 
 
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 Engenharia Mecânica – 7º Período
 
Discente: Eduardo Moreira Bezerra RA: 1530096890 
Docente: Prof. Me. Marcus Vinicius Alves Pereira 
Disciplina: Eletrônica Industrial 
Data: 29/03/2018 
 
 
8. De acordo com as características dos transmistores estudados, quais as aplicações mais indicadas 
para cada tipo? 
Transistores bipolar de junção (TJBs) são aplicados em Chaves comutadoras eletrônicas, 
amplificadores de tensão e de potência, osciladores, etc.. 
Transistores de efeito de campo metal-óxido-semicondutor (MOSFETs) são aplicados em circuitos 
tipo CMOS, resistência controlada por tensão, circuitos de comutação depotência, misturadores de 
frequência, etc.. 
Transistores bipolar de porta isolada (IGBTs) são aplicados em usados para controlar solenoides, 
motores, em fontes chaveadas e em muitas outras aplicações importantes onde o controle de altas 
correntes a partir de tensões é necessário. 
 
9. De acordo com o abortado em sala de aula, explique brevemente o funcionamento dos SCRs. 
O dispositivo SCR (Sillicon Controlled Rectifier ou Retificador Controlado de Silício) é um diodo 
controlado de silício. Este componente faz parte da família dos tiristores. Os tiristores são uma família de 
componentes que possuem em comum a característica do disparo, que será explicada mais a diante. O 
SCR é construído por quatro camadas de material semicondutor: PNPN ou NPNP. Ele possui três terminas, 
chamados anodo, cátodo e gatilho.