TRABALHO DIODOS

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PONTIFÍCIA UNIVERSIDADE CATÓLICA DE GOIÁS
ESCOLA DE CIÊNCIAS EXATAS
E DA COMPUTAÇÃO
TRABALHO DIODOS
Orientador:
CLOVES GONCALVES RODRIGUES
Orientando:
LOREM IPSUM DOLOR SIT AMET
Goiânia
2019
LOREM IPSUM DOLOR SIT AMET
TRABALHO DIODOS
Relatório apresentado como requisito parcial para obtenção de aprovação na disciplina Eletricidade e Eletrônica, no Curso de Ciência da Computação, na Pontifícia Universidade Católica de Goiás, sob orientação do Prof. Cloves Gonçalves Rodrigues.
Goiânia
2019
RESUMO
Este trabalho apresenta o que são diodos, diodos retificadores de onda. O que são diodo LED. O que são transistores e suas aplicações. 
Palavras-chave: diodo, diodos retificadores de onda, LED, diodo LED, transistores, aplicações diodo
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Diodos
Diodo é um dos elementos básicos da eletrônica como conhecemos, ele é o componente semicondutor mais simples existente e base para circuitos e até mesmo outros componentes como os transistores que revolucionaram a eletrônica, ele é formada pela junção de dois materiais semicondutores que basicamente são isolantes que foram dopados e se tornaram condutores, e é a junção do material que confere ao diodo sua capacidade tão especial de conduzir ou não corrente elétrica. 
Diodo Retificados
O diodo retificador é um dispositivo semicondutor utilizado para converter sinais em corrente alternada para corrente contínua, mantendo apenas um semiciclo da onda senoidal que é a característica da corrente alternada, daí o seu nome “retificador”. Além disso, o diodo retificador pode ser utilizado normalmente como um diodo para qualquer aplicação que se necessite a passagem da corrente em apenas um sentido, por exemplo, ele pode ser utilizado para evitar a ligação invertida na alimentação de uma TV de 12 volts ligada na bateria de um automóvel.
Figura 1 - Veja a importância do uso do diodo nos eletroeletrônicos!
Neste caso a TV poderia queimar se fossem invertidas as polaridades de sua alimentação na bateria, mas com o diodo instalado corretamente, a TV não iria funcionar se os terminais fossem ligados de forma invertida. Portanto bastaria inverter a polaridade dos terminais para ela funcionar corretamente de forma segura.
Como funciona o diodo retificador
A figura abaixo demonstra como o diodo retificador elimina um dos semiciclos da forma de onda senoidal, repare que o sinal senoidal está sendo aplicado no anodo do diodo, consequentemente no anodo teremos uma forma de onda resultante com apenas o semiciclo positivo.
Figura 2 - Veja como acontece a alteração da onda senoidal com o uso do diodo retificador?
Se invertermos a polaridade do diodo trocando o anodo pelo catodo veremos que a forma de onda resultante no anodo será apenas o semiciclo negativo.
Figura 3 - Alteração da onda com uso de diodo retificador quando a corrente está invertida!
A conversão de corrente alternada para corrente contínua é muito utilizada para alimentar adequadamente os circuitos eletrônicos que utilizam componentes como circuitos integrados, LEDs e transistores visto que eles geralmente trabalham alimentados em corrente contínua, os carregadores de bateria também requerem um circuito retificador pois as pilhas e baterias de todos os tipos são componentes que armazenam a energia exclusivamente na forma de corrente contínua e podem explodir caso sejam ligados a uma fonte de corrente alternada.
Tipos de diodo retificador
O diodo retificador pode ser apresentado de diversas formas ou encapsulamentos, isso varia conforme sua potência máxima. Na imagem a seguir você ver alguns dos diversos tipos de diodos retificadores que existem no mercado.
Figura 4 - Diversos tipos e modelos de diodos retificadores!
Ponte retificadora com diodos
Já foi visto que um diodo elimina um semiciclo da corrente alternada, porém a forma de onda resultante não é estável e sim formada por pulsos, que apesar de já ser corrente contínua não possui uma tensão constante, sendo necessário utilizar os dois semiciclos para formar uma fonte de corrente contínua com a tensão mais estável possível. Para resolver essa questão temos uma combinação de diodos retificadores chamada PONTE RETIFICADORA, essa combinação é formada por quatro diodos sendo que cada par de diodos é responsável por retificar um semiciclo da onda senoidal. Os diodos D1 e D2 conduzem no semiciclo positivo e os diodos D3 e D4 conduzem no semiciclo negativo, para tornar a tensão ainda mais estável podemos adicionar um capacitor após o circuito da ponte retificadora, o capacitor se carrega no topo da onda e quando a tensão diminui o capacitor se descarrega estabilizando a tensão do circuito.
Figura 5 - Como funciona a ponte retificadora com diodo retificador?
O circuito da ponte retificadora pode ser montado como na figura ou pode ser adquirido como forma de um único componente onde temos várias pontes retificadoras de diodo.
O que é um Diodo LED?
O LED é um diodo emissor de luz, porém existem outros tipos de diodos. O Diodo é um componente eletrônico, feito de germânio ou silício, que conduz corrente elétrica apenas em uma polarização (anodo positivo e catodo negativo), essa polarização é chamada de retificação, sendo usado para converter corrente alternada (CA) em corrente contínua (CC) e extrair informações de um sinal modulado em amplitude (AM). Existem também outros tipos de diodos para determinadas funções.
Principais tipos de Diodos:
Retificadores: os diodos retificadores são os mais comuns, possuem polarização direta (anodo positivo, catodo negativo), são usados para converter corrente alternada em corrente contínua;
Diodo Zener: geralmente usados em circuitos reguladores de tensão e fontes de alimentação, o peculiar deste tipo de diodo é sua polarização. Diferente do já citado, este diodo possui a polarização inversa, ou seja, anodo negativo e catodo positivo;
Túnel: dispositivos usados em alta frequência (micro-ondas), por meio de fenômenos da mecânica quântica. São usados em circuitos amplificadores, osciladores e conversores de frequência;
LED: são diodos que quando percorridos por uma corrente elétrica são capazes de emitir luz;
Figura 6 - Exemplos de LEDs coloridos.
Definição LED
A palavra LED vem do inglês Light Emitting Diode, que significa Diodo Emissor de Luz. O LED é um componente eletrônico semicondutor, composto de cristal semicondutor de silício ou germânio. O LED possui a mesma tecnologia usada em chips de computadores, que possuem a capacidade de transformar energia em luz. A transformação de energia elétrica em luz que os LEDs possuem é diferente da transformação que as lâmpadas incandescentes fazem. Lâmpadas incandescentes convencionais utilizam um filamento metálico, enquanto que nos LEDs essa transformação é feita em matéria, sendo chamada de estado sólido. Nas lâmpadas incandescentes o filamento de metal é colocado no seu interior, este mesmo filamento se aquece na passagem de corrente elétrica. Os átomos tem seu grau de agitamento de tal forma aumentado que ocorre a emissão de luz. No LED a emissão de luz acontece quando a corrente elétrica percorre o material de junção PN (diodo semicondutor), emitindo radiação infravermelha. O componente mais importante de um LED é o chip semicondutor, responsável pela geração de luz, este chip possui dimensões muito reduzidas, menor do que o tamanho de um LED convencional, cerca de 0,5 mm.
O LED é um componente bipolar, possui dois terminais chamados de ânodo e catodo, os quais determinam ou não a polarização do LED, ou seja, a forma a qual está polarizado determina a passagem ou não de corrente elétrica, esta ocasionando a ocorrência de luz. A polarização que permite a emissão de luz pelo LED é o terminal anodo no positivo e o catodo no negativo, para identificar qual dos terminais é o ânodo e qual é o catodo, basta observar o tamanho dos terminais. A “perninha” maior do LED éo ânodo, e a menor é o catodo.
Figura 7 - Polarização do LED.
Utilização do LED
O LED geralmente é utilizado em eletroeletrônicos, onde é vantajosa sua aplicação para sinalização (ligado ou desligado), por exemplo. É muito fácil encontrar LEDs em vários aparelhos domésticos, como as TVs de LED, também em rádios, computadores, em alguns tipos de semáforos e etc. Porém, a partir de crises energéticas e a preocupação no uso adequado da energia elétrica e na economia da mesma, o LED vem tomando também espaço na iluminação de residências, com as lâmpadas LED.
As Lâmpadas LED apresentam várias características promissoras e inovadoras no que se diz respeito à iluminação residencial, além de serem menos agressivas ao meio ambiente, como as demais lâmpadas. Como dito anteriormente, as lâmpadas usam um filamento metálico na transformação de energia elétrica em luz, isso ocasiona em aquecimento e pouca durabilidade da lâmpada, em comparação com LED. As lâmpadas LED são o futuro da iluminação residencial por serem econômicas e possuírem grande vida útil.
Tipos de LEDs 
Existem variações de modelos de LEDs, alguns deles são:
LEDs difusos comuns: a luz destes LEDs é espalhada por sua capsula de plástico. O objetivo seria que a luz fosse uniforme no decorrer da superfície do LED, mas ainda assim existem pontos com maior luminosidade e menor luminosidade;
LEDs de alto brilho: a potência luminosa destes LEDs é bem maior do que a dos LEDs difusos, por exemplo. A capsula de plástico é transparente, o que aumenta a luminosidade do LED, sua luz é concentrada;
Fitas de LED: como o nome sugere, é uma fita que possui, em sua extensão, vários LEDs minúsculos, brilhando em conjunto ou alternados, dependendo do modelo da fita;
LEDs bicolores: podem ser difusos ou transparentes, possuem duas cores, ou a combinação de duas cores para formar uma terceira cor. Ele pode apesentar dois ou três terminais;
LEDs RGB ou tricolores: possuem três cores, vermelho (Red), verde (Green) e azul (Blue). Podem ser difusos ou transparentes. O uso das cores pode ser em conjunto ou individuais;
LEDs SMD: são os LEDs usados nas fitas de LEDs, podem ser difusos, transparentes ou tricolores;
Matriz de LEDs: são conjuntos de LEDs usados em linhas ou colunas, para apresentar leras e até gráficos de baia resolução. Podem ser difusos, tricolores ou transparentes, podem funcionar em conjunto ou individualmente dependendo do modelo;
O tamanho dos LEDs geralmente pode variar de 3 a 10 milímetros, outros tamanhos, menores ou maiores, geralmente são para casos específicos. A quantidade de iluminação do LED sempre é medida em lúmens, e seu tempo de vida útil é dependente do local e maneira de utilização, mas varia de 25 mil a 100 mil horas.
O que são transístores?
O transístor é um componente eletrónico semicondutor com várias funções, nomeadamente: amplificador de sinal (tensão), comutador de circuitos e amplificador e regulador de corrente. A palavra transístor resultou da justaposição das palavras transfer + resistor , isto é, resistência de transferência, visto poder ser considerado como uma resistência, fixa ou variável colocada entre o gerador e a carga.
Foi inventado na década de 1950 devido a uma necessidade então sentida de encontrar um substituto para a válvula eletrónica que fosse mais barato, mais pequeno e consumisse menos energia – o que foi conseguido com o transístor.
Existem, hoje, diferentes tipos de transístores, nomeadamente o transístor bipolar e o transístor unipolar ou FET. Este último tem diferentes variantes: o JFET (Junction Field Effect Transístor), o mosfet (Metal Oxid Semiconductor Function Effect Transistor ), o Nmosfet (tipo n), o Pmosfet (tipo p).
O transístor bipolar ou BJT (Bipolar Junction Transístor) é o mais utilizado, tendo sido aquele que foi primeiro fabricado. É constituído por duas junções PN ligadas entre si, podendo obter-se duas configurações diferentes: o transístor NPN (NP + PN) e o transístor PNP (PN + NP). Destas junções resultam três zonas de condução, às quais foram dados os nomes de Coletor (C), Base (B) e Emissor (E). A Base é a região intermédia, o Coletor e o Emissor ficam nos extremos; o Emissor difere do Coletor por ter mais impurezas do que este. O transístor bipolar fica, portanto, com duas junções designadas por Coletor-Base e Base-Emissor.
Estas duas configurações (NPN e PNP) têm princípios de funcionamento semelhantes, mas com tensões aplicadas simétricas entre si. Deste modo, cada transístor NPN pode ter um transístor PNP equivalente ou complementar. São os casos, por exemplo, dos seguintes pares de transístores: 2N3904 (NPN) e 2N3906 (PNP) ou BC548 (NPN) e BC558 (PNP), entre muitos outros.
O transístor (NPN ou PNP) apresenta exteriormente três terminais (três patas) que estão ligadas internamente a cada uma das três zonas de condução do transístor.. O datasheet ou folha de dados de cada transístor indica quais são os terminais de cada transístor, pelo que é sempre necessário consultá-lo em manual técnico ou no site do fabricante, na Internet. Na figura representa-se o símbolo de um transístor bipolar NPN:
Figura 8 - Símbolo de um transístor bipolar NPN
Basicamente, o princípio de funcionamento do transístor bipolar é o seguinte: a Base B, com corrente reduzida IB (microampères ou miliampères), permite controlar a corrente IC (bastante mais elevada, miliamperes ou ampères) da carga ligada no coletor C ou permite controlar a potência fornecida à carga ligada ao coletor; pelo emissor, faz-se o escoamento das correntes anteriores que somadas originam a corrente de emissor I E = I B + I C. Polariza-se directamente (+ liga a P e – liga a N) a junção Base-Emissor e inversamente (+ liga a N e – liga a P) a junção Coletor-Base, para que o transístor funcione na zona activa, como amplificador de corrente. Isto é, no transístor NPN, com N – Coletor, P – Base e N – Emissor, aplica-se uma tensão positiva à Base (P), em relação ao Emissor (N) e aplica-se uma tensão positiva ao Coletor (N) em relação ao Emissor (N).
Por isso, se diz que o circuito da Base é o circuito de comando do transístor e o circuito do coletor é o circuito de potência do transístor. Regulando a corrente da base IB, regula-se a corrente de coletor (e, portanto, da carga) IC. Podemos comparar o funcionamento do transístor a uma torneira de água que, abrindo mais ou menos a sua válvula, deixa passar mais ou menos quantidade de água – no caso do transístor, será mais ou menos corrente elétrica.
Funcionando como regulador de corrente ou como amplificador de corrente, ele apresenta um ganho de corrente b que é calculado pela expressão b = I C / I B. O ganho não tem unidades e pode variar entre 10 e 450, aproximadamente.
Como amplificador, de sinal ou de potência, o transístor pode ser ligado em três configurações diferentes: amplificador em Emissor Comum, em Coletor Comum e em Base Comum.
Na configuração em Emissor Comum, a mais utilizada, o transístor funciona como amplificador de sinal (ou de tensão); aplica-se um dado sinal, geralmente fraco, na Base do transístor, obtendo-se um sinal amplificado no coletor. Na configuração em Coletor Comum, aplica-se um sinal na Base do transístor e retira-se o sinal de saída no Emissor, aplicando-o à carga. Suponhamos, por exemplo, o sinal que entra num microfone, o qual é fraco (da ordem dos microwatts ou miliwatts), é geralmente amplificado por amplificador em Emissor Comum (de modo a obter alguns voltes) que vai alimentar um amplificador em Coletor Comum, ligando-se o altifalante ou a coluna entre o Coletor e a massa do transístor amplificador, em Coletor Comum. Nesta situação, temos uma cascata constituída por dois amplificadores: um em Emissor Comum, para aumentar a tensão, e outro em Coletor Comum, para fornecer correntes elevadas à carga.
Funcionando como amplificador de sinal ou de tensão, o transístor apresenta um ganho de tensão que é calculado pela expressão A u = u o / u i, em que u o é a tensãode saída do amplificador e ui é a tensão de entrada (no microfone). Este ganho também não tem unidades e pode variar entre aproximadamente 1 (para amplificadores em Coletor Comum) e 500 (para amplificadores em Emissor Comum), dependendo da montagem utilizada.
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REFERÊNCIAS 
MUNDODAELETRICA – home page. Diodo retificador! O que é? Pra que serve?.
Disponível em: < https://www.mundodaeletrica.com.br/diodo-retificador-o-que-e-pra-que-serve/ >. Acesso em: 02 jul. 2019.
MUNDODAELETRICA – home page. O que é um LED?.
Disponível em: < https://www.mundodaeletrica.com.br/o-que-e-um-led/ >. Acesso em: 02 jul. 2019
JOSEMATIAS, José Vagos Carreira Matias. O Que São Transístores?. Disponível em: < http://www.josematias.pt/eletr/o-que-sao-transistores/ >. Acesso em: 02 jul. 2019.