Apostila Eletronica Analogica Senai

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EELLEETTRRÔÔNNIICCAA 
AANNAALLÓÓGGIICCAA 
 
 
 
SENAI – “Serviço Nacional de Aprendizagem 
Industrial” 
Centro de Formação Profissional 
“AFONSO GRECO” 
 
 
 
 
 
Presidente da FIEMG 
Olavo Machado 
 
Gestor do SENAI 
Petrônio Machado Zica 
 
Diretor Regional do SENAI e 
Superintendente de Conhecimento e Tecnologia 
Lúcio Sampaio 
 
Gerente de Educação e Tecnologia 
Edmar Fernando de Alcântara 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Sumário 
 
 
 
PRESIDENTE DA FIEMG .................................................................................................................... 2 
APRESENTAÇÃO .............................................................................................................................. 6 
INTRODUÇÃO .................................................................................................................................... 7 
FÍSICA DOS SEMICONDUTORES .................................................................................................... 8 
ESTRUTURA ATÔMICA ........................................................................................................................ 8 
CRISTAIS .......................................................................................................................................... 9 
DOPAGEM ....................................................................................................................................... 10 
DIODOS ............................................................................................................................................ 13 
POLARIZAÇÕES DO DIODO ................................................................................................................ 13 
COMPONENTES LINEARES ................................................................................................................ 14 
CARACTERÍSTICAS DOS DIODOS ....................................................................................................... 14 
LINHAS DE CARGA ........................................................................................................................... 16 
APROXIMAÇÕES DO DIODO ............................................................................................................... 16 
TESTE ESTÁTICO DO DIODO.............................................................................................................. 17 
CIRCUITOS COM DIODOS .............................................................................................................. 18 
LIMITADOR ...................................................................................................................................... 18 
ASSOCIAÇÃO DE IIMITADORES .......................................................................................................... 19 
GRAMPEADOR DE CC ...................................................................................................................... 19 
DETETOR DE PICO A PICO ................................................................................................................ 19 
OUTROS TIPOS DE DIODOS .......................................................................................................... 20 
DIODO EMISSOR DE LUZ (LED) ........................................................................................................ 20 
INDICADOR DE SETE SEGMENTOS ..................................................................................................... 21 
FOTODIODO .................................................................................................................................... 21 
OPTOACOPLADOR COM FOTODIODO ................................................................................................. 22 
DIODO SCHOTTKY ........................................................................................................................... 22 
VARACTOR ..................................................................................................................................... 23 
DIODOS DE CORRENTE CONSTANTE.................................................................................................. 24 
DIODOS DE RECUPERAÇÃO EM DEGRAU ............................................................................................ 24 
DIODOS DE RETAGUARDA ................................................................................................................ 25 
DIODO TÚNEL .................................................................................................................................. 26 
VARISTORES ................................................................................................................................... 26 
LDR - LIGHT DEPENDENT RESISTOR (RESISTOR DEPENDENTE DE LUZ) .............................................. 27 
TERMISTORES ................................................................................................................................. 27 
 
 
 
CIRCUITOS RETIFICADORES ........................................................................................................ 29 
RETIFICADOR DE MEIA ONDA (RMO) ................................................................................................ 29 
RETIFICADOR DE ONDA COMPLETA(CONVENCIONAL ROC) ..................................................... 31 
RETIFICADOR DE ONDA COMPLETA EM PONTE(RCOP) ...................................................................... 33 
FILTROS EM FONTES DE ALIMENTAÇÃO ............................................................................................. 33 
RETIFICADOR DE MEIA ONDA COM FILTRO ......................................................................................... 34 
RETIFICADOR DE ONDA COMPLETA COM FILTRO A CAPACITOR. ........................................................... 35 
RETIFICADOR EM PONTE COM FILTRO A CAPACITOR ........................................................................... 35 
O DIODO ZENER ............................................................................................................................. 37 
REGULAÇÃO DE TENSÃO .................................................................................................................. 38 
O REGULADOR ZENER ..................................................................................................................... 39 
TRANSISTOR BIPOLAR DE JUNÇÃO (TBJ) ................................................................................. 41 
ESTRUTURA FÍSICA .......................................................................................................................... 41 
SÍMBOLOS DOS TRANSISTORES NPN E PNP ..................................................................................... 45 
CONEXÕES DO TRANSISTOR BIPOLAR ............................................................................................... 46 
CARACTERÍSTICAS ELÉTRICAS DO TRANSISTOR ................................................................................. 49 
ESPECIFICAÇÕES DE UM TBJ ........................................................................................................... 52 
O MODO DE OPERAÇÃO COMO CHAVE ............................................................................................... 53 
RETA DE CARGA CC PARA CIRCUITOS TRANSISTORIZADOS ................................................................ 54 
OUTROS TRANSISTORES ESPECIAIS ..................................................................................................59 
POLARIZAÇÃO DO TRANSISTOR BIPOLAR ........................................................................................... 61 
REGULADORES DE TENSÃO ........................................................................................................ 71 
REGULADOR SHUNT OU PARALELO ................................................................................................... 71 
REGULADOR SÉRIE .......................................................................................................................... 71 
REGULADOR COM REALIMENTAÇÃO DA TENSÃO ................................................................................ 72 
LIMITAÇÃO DE CORRENTE ................................................................................................................ 73 
REGULAÇÃO DE TENSÃO .................................................................................................................. 74 
REGULADORES MONOLÍTICOS .......................................................................................................... 74 
AMPLIFICADORES DE POTÊNCIA EM ÁUDIO ............................................................................. 78 
CLASSE A ....................................................................................................................................... 78 
CLASSE B ....................................................................................................................................... 84 
AMPLIFICADOR PUSH PUII ................................................................................................................ 85 
AMPLIFICADOR PUSH PULL CLASSE B POLARIZADO OU CLASSE AB ..................................................... 87 
DISSIPADORES DE CALOR ................................................................................................................ 90 
TRANSISTOR DE JUNÇÃO POR EFEITO DE CAMPO (JFET OU FET) ...................................... 91 
COMPARAÇÃO ENTRE FET E TRANSISTOR BIPOLAR ........................................................................... 91 
TIPOS DE FET ................................................................................................................................ 91 
 
 
 
TRANSISTOR DE EFEITO DE CAMPO DE JUNÇÃO (JFET) ..................................................................... 91 
APLICAÇÕES DO JFET COMO CHAVE ................................................................................................ 97 
FET DE ÓXIDO METÁLICO (OU DE PORTA ISOLADA) - MOSFET DEFINIÇÕES ÚTEIS .............................. 98 
IGBT (!NSULATED GATE BIPOLAR TRANSISTOR) ............................................................................. 106 
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS .............................................................................................. 111 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Eletrônica analógica 
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 Curso Técnico 6/111 
Apresentação 
 
 
 
“Muda a forma de trabalhar, agir, sentir, pensar na chamada sociedade do 
conhecimento. “ 
Peter Drucker 
 
 
 
O ingresso na sociedade da informação exige mudanças profundas em todos os 
perfis profissionais, especialmente naqueles diretamente envolvidos na produção, 
coleta, disseminação e uso da informação. 
 
O SENAI, maior rede privada de educação profissional do país,sabe disso , e 
,consciente do seu papel formativo , educa o trabalhador sob a égide do conceito 
da competência:” formar o profissional com responsabilidade no processo 
produtivo, com iniciativa na resolução de problemas, com conhecimentos 
técnicos aprofundados, flexibilidade e criatividade, empreendedorismo e 
consciência da necessidade de educação continuada.” 
 
Vivemos numa sociedade da informação. O conhecimento , na sua área 
tecnológica, amplia-se e se multiplica a cada dia. Uma constante atualização se 
faz necessária. Para o SENAI, cuidar do seu acervo bibliográfico, da sua infovia, 
da conexão de suas escolas à rede mundial de informações – internet- é tão 
importante quanto zelar pela produção de material didático. 
 
 
Isto porque, nos embates diários,instrutores e alunos , nas diversas oficinas e 
laboratórios do SENAI, fazem com que as informações, contidas nos materiais 
didáticos, tomem sentido e se concretizem em múltiplos conhecimentos. 
 
O SENAI deseja , por meio dos diversos materiais didáticos, aguçar a sua 
curiosidade, responder às suas demandas de informações e construir links entre 
os diversos conhecimentos, tão importantes para sua formação continuada ! 
 
Gerência de Educação e Tecnologia 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Eletrônica analógica 
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 Curso Técnico 7/111 
Introdução 
Este estudo tem como objetivo diferenciar alguns dos mais variados tipos de 
componentes eletrônicos, concebidos a partir de semicondutores, apontando 
características físicas e construtivas dos mesmos. Analisaremos também o 
funcionamento eletroeletrônico destes, a fim de que possamos entender com mais 
clareza e objetividade o funcionamento de diversos circuitos que empregam tais 
componentes. 
 
Eletrônica analógica 
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 Curso Técnico 8/111 
Física dos semicondutores 
Estrutura atômica 
Sob o ponto de vista da física, sabemos que os corpos, constituídos de 
diversos tipos de matéria, podem ser divididos em partes menores. A menor 
porção da matéria é a molécula, que, por sua vez, pode ser dividida em partes 
ainda menores, denominados átomos. A estrutura atômica de diversos tipos de 
materiais pode ser estudada detalhadamente pela química, não constituindo, 
entretanto, papel relevante em nosso estudo. Contudo, é de fundamental 
importância entendermos a estrutura do átomo, que é mostrada abaixo pelo 
modelo planificado de Bohr. Nela, podemos perceber claramente que o átomo é 
formado por um núcleo, contendo prótons com carga positiva e nêutrons com 
carga nula, e, girando em órbitas elípticas em torno desse núcleo, os elétrons com 
carga negativa. (Fig. 1.1) 
 
 
Níveis de energia 
Cada camada ou órbita pode ser representada, em um gráfico, como 
sendo níveis de energia, onde os elétrons distam do núcleo raios proporcionais 
á força de interação mútua entre eles e o núcleo. A figura 1.2 ilustra o que foi 
descrito. 
 
Bandas de energia 
As bandas de energia são órbitas controladas por cargas de átomos 
adjacentes. A banda de energia mais externa do átomo é denominada banda de 
valência, local onde ocorrem as reações químicas. Os átomos que têm quatro 
(04) elétrons na última camada (de valência) são denominados semicondutores. 
Podemos citar como exemplos os átomos de silício e germânio, que têm número 
atômico igual a 14 e 32, respectivamente. 
Eletrônica analógica 
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 Curso Técnico 9/111 
 
 
Cristais 
Os cristais são combinações de átomos iguais, por exemplo de silício, unidos 
através de ligações covalentes, conforme a figura 1.4. 
 
Lacuna 
Denomina-se lacuna o “buraco” que fica quando um elétron de valência é 
levado, por meio de uma energia externa, a um nível mais alto. Considerando 
este fato, podemos afirmar que a lacuna age como uma carga positiva, pois 
significa “ausência de elétron”. 
Condução em cristais 
Em uma rede cristalina, à temperatura zero absoluto (-2730C), não há fluxo de 
corrente elétrica,pois os elétrons estão fortemente presos às ligações covalentes. 
A figura 1 .5 ilustra o que foi descrito. 
 
Acima do zero absoluto, a rede cristalina recebe energia térmica, ocorrendo 
quebras de ligações covalentes. Elétrons da banda de valência passam para a 
banda de condução, gerando pares elétrons - lacunas. Com o aumento da 
temperatura tem-se mais elétrons na banda de condução. (Fig. 1 .6) 
 
O silício não é isolante nem condutor; é, portanto, um semicondutor. 
Eletrônica analógica 
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 Curso Técnico 10/111 
Silicio x germânio 
Na temperatura ambiente, o silício praticamente não tem eiétrons livres, 
comparado com o germânio. Esta é a principal razão para que o si! ício tenha 
maior aplicação na fabricação de dispositivos eletrônicos. 
Corrente de lacunas 
Um semicondutor oferece dois trajetos para a corrente: um, através da banda 
de condução (elétrons); e outro, através da banda de valência (lacunas). Nos 
condutores temos apenas corrente de elétrons, o que os diferencia dos 
semicondutores. (Fig. 1.7) 
 
 
Observação 
Um elétron na banda de condução gera uma lacuna na banda de valência. 
Aumentando-se o número de elétrons na banda de condução, garante-se o 
aumento do número de lacunas na banda de valência (pares elétrons - lacunas). 
 
 
Recombinação 
A recombinação ocorre quando elétrons da banda de condução se dirigem 
para a banda de valência, preenchendo uma lacuna, caso a banda de condução 
intercepte a banda de valência de outro átomo. Assim a lacuna desaparece. O 
tempo médio entre a criação e o desaparecimento de uma lacuna é de nano 
segundos (ns) e microssegundos (~ts). 
Dopagem 
Uma rede formada por apenas um tipo de átomo semicondutor origina uma 
estrutura cristalina denominada semicondutor intríseco ou cristal puro. O processo 
pelo qual introduzimos átomos de impurezas num cristal, de modo a aumentar 
tanto o número de elétrons livres quanto o de lacunas, denomina-se dopagem. 
Dopagem tipo N 
Significa aumentar o número de elétrons na banda de condução, 
Eletrônica analógica 
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 Curso Técnico 11/111 
acrescentando átomos pentavalentes (cinco elétrons na última camada). 
 
 
Percebemos pela figura 1.9 que, com a dopagem N, obtém-se aumento no 
número de elétrons na banda de condução, enquanto na banda de valência temos 
apenas o surgimento de algumas lacunas, originadas pela energia térmica. Assim, 
denominamos os elétrons como portadores majoritários, e as lacunas, portadores 
minoritários. Podemos dizer, então, que temos um semicondutor do tipo N. 
Exemplo de impurezas doadoras: fósforo, antimônio, arsênio. 
Dopagem tipo P 
Significa aumentar o número de lacunas na banda de valência, acrescentando 
átomos trivalentes (três elétrons na última camada). 
 
Percebemos pela figura 1.10 que, com a dopagem P, obtém-se um 
aumento no número de lacunas na banda de valência em relação ao número de 
elétrons na banda de condução. Assim, denominamos os elétrons portadores 
minoritários, e as lacunas, portadores majoritários. Podemos dizer, então, que 
temos um semicondutor do tipo R Exemplos de impurezas aceitadoras: 
alumínio, boro, gálio. 
Resistência de corpo 
Resistência de corpo é a característica intrínseca do semicondutor dopado. Um 
semicondutor levemente dopado tem resistência de corpo alta. Aumentando-se a 
dopagem a resistência diminui. 
Diodo não polarizado (junção PN) 
Podemos observar a junção de dois semicondutores, um dopado ‘R’ e outro 
dopado “N”, na figura 1.11. Próximo à região da junção ocorre o fenômeno da 
recombinação, ou seja, elétrons da região “N” atravessam a junção, preenchendo 
as lacunas próximas desta, originando um campo elétrico que diminui esse efeito 
à medida que isso ocorre. Com isso, origina-se uma camada nas proximidades da 
junção, que se comporta como uma barreira de potencial entre as duas regiões, 
denominada zona ou camada de depleção, valendo aproximadamente 0,7V para 
o silício e 0,3V para o germânio, à temperatura ambiente. 
 
Eletrônica analógica 
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 Curso Técnico 12/111 
 
Eletrônica analógica 
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 Curso Técnico 13/111 
DIODOS 
Polarizações do diodo 
 
Existem duas formas de se polarizar um diodo: 
 
• polarização direta; 
 
• polarização reversa. 
 
Polarização direta 
A partir do momento em que o valor da fonte supera a barreira de potencial, a 
corrente se torna alta, tendo seu valor vinculado ao valor da fonte. 
 
Polarização reversa 
A camada de depleção se alarga à medida que aumenta a diferença de 
potencial da fonte. Existe apenas uma pequena corrente de portadores 
minoritários. 
 
 
 
Corrente de saturação (Is) - Corrente de saturação é a corrente reversa 
produzida por portadores minoritários. Esta tem seu valor dobrado para cada 
1000 de aumento de temperatura. 
 
Corrente de fuga superficial (IFs) - Origina-se devido a impurezas da superfície 
criarem um caminho ôhmico para corrente. 
 
Corrente reversa (IR) - Geralmente dada para uma determinada tensão reversa 
(VR) e uma temperatura ambiente (Ta)• 
sFSr III 
 
Eletrônica analógica 
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 Curso Técnico 14/111 
Exemplo 
O diodo 1 N91 4 tem uma corrente reversa (IR) igual a 25nA, para uma tensão 
reversa de 20V, a uma temperatura ambiente de 2500. 
Tensão de ruptura (VR) - Nível de tensão reversa para a qual o diodo conduz. 
Para retificadores, V R >50V. 
Avalanche - Ocorre quando, na camada de depleção, um elétron deslocado 
ganha velocidade, podendo desalojar um elétron de valência. O par de elétrons 
deslocados continua ganhando velocidade, e quanto maior for a polarização 
reversa, maior será a velocidade, desalojando mais elétrons de valência. Devido 
ao elevado número de elétrons livres, o diodo conduzirá intensamente e será 
danificado pelo excesso de potência dissipada. 
Terminologias 
 A seguir temos algumas terminologias empregadas na determinação de 
características elétricas de diodos, com seus respectivos significados. 
VBR: Tensão de ruptura VRWM:Tensão reversa máxima de trabalho 
PIV: Tensão de pico inversa PRV: Tensão reversa de pico 
BV: Tensão de ruptura VRM: Tensão reversa máxima 
Componentes lineares 
Os componentes cujo gráfico tensão x corrente origina uma reta são de-
nominados componentes lineares. O gráfico 1 ilustra, com detalhes, o que foi 
descrito. 
 
Características dos diodos 
Gráfico do diodo 
Podemos distinguir duas regiões distintas no gráfico 2. No primeiro quadrante, 
inicialmente não há corrente fluindo pelo diodo. Aumentando-se gradativamente a 
polarização direta, atinge-se um ponto no qual o diodo inicia a condução. Para 
diodos de silício, esta tensão de limiar é de aproximadamente 0,7V, denominada 
tensão de joeiho. A partir daí, aumentos sucessivos na tensão de polarização 
implicam grandes variações na corrente direta. No terceiro quadrante, 
aumentando-se gradativamente a polarização reversa, obtém-se apenas o fluxo 
de uma corrente inicialmente desprezível (corrente de fuga, da ordem de nano 
ampéres). Caso esta tensão atinja o valor de ruptura (dado pelo fabricante - BV), 
o diodo conduzirá intensamente e será destruído por causa da dissipação 
excessiva de potência. 
Eletrônicaanalógica 
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 Curso Técnico 15/111 
 
Símbolo do diodo 
A figura 2.3 ilustra o símbolo esquemático de um diodo retificador. O lado N é 
chamado de cátodo e o lado P é o ânodo. A figura 2.4 ilustra o circuito com diodo. 
 
 
 
Resistência de carregamento 
Abaixo de 0,7V predomina a resistência não-linear da camada de depleção e, 
em função disso, o aumento da tensão de polarização não provoca aumento na 
corrente. Acima de 0,7V, a única oposição à corrente é a resistência linear das 
regiões P e N. 
Especificação de potência e de corrente 
As folhas de dados dos fabricantes de diodos trazem, entre outras, 
informações dos limites máximos de dissipação de calor (potência) e de condução 
de corrente, sendo que, uma vez desrespeitados tais limites, pode-se danificar 
irreparavelmente os mesmos. A seguir apresentamos dois exemplos de 
especificação de potência e corrente de diodos: 
 
• diodo 1 N91 4, potência máxima igual a 250mW; 
• diodo 1 N4002, corrente máxima igual a lA. 
Classes de diodos 
Os diodos são classificados, de acordo com sua potência máxima, em diodos 
de sinais, cuja potência é menor que meio Watt (1/2W), e retificadores, cuja 
potência émaior que meio Watt (1/2W). 
• Exemplos 
• Diodo 1N914, pequeno sinal (0,25W). 
• Diodo 1 N4003, retificador (1W). 
Resístor limitador de corrente (R5) 
Conforme visto anteriormente, elevando-se a tensão de polarização direta do 
diodo acima da tensão de joelho ele conduz, e a única oposição à elevação desta 
corrente éa resistência de corpo, ou seja, a resistência linear das regiões P e N. 
Eletrônica analógica 
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 Curso Técnico 16/111 
Isso originaria um valor alto de corrente, que destruiria o diodo. A fim de evitar 
que isto ocorra, e inserido um resistor (R~) em série com o diodo, que tem como 
função limitar a máxima corrente direta do mesmo. 
Linhas de carga 
Uma forma de determinar com exatidão os valores de tensão e corrente do diodo 
é através da linha (reta) de carga. Dois pontos determinam a reta de carga, sendo 
eles a saturação e o corte. Para a saturação consideramos o diodo como uma 
chave fechada, isto é, com uma tensão direta (VD) igual a zero; e para o corte, 
como uma chave aberta, ou seja, sem fluxo de corrente (1=0). A corrente de 
trabalho (quiescente) é determinada levando-se em conta a queda de tensão da 
barreira de potencial do diodo e a relação entre a fonte e o resistor limitador (R5) 
(Fig. 2.5). A interseção entre a curva do diodo e a reta de carga determina o ponto 
de trabalho do circuito ou ponto quiescente (ponto Q). As coordenadas deste 
ponto são os valores de tensão de trabalho (V0) e corrente de trabalho (IQ). 
(Gráf3). 
 
 
 
Aproximações do diodo 
Para análise de circuitos eletrônicos, devemos lembrar que respostas 
matematicamente exatas não têm muito sentido, do ponto de vista prático, se 
considerarmos que dispositivos tais como resistores, diodos etc.., possuem 
tolerância de valores. Énecessario, portanto conhecer tais variáveis, a fim de que 
se possam aproximar ao máximo os valores teóricos dos práticos. A seguir 
apresentaremos as aproximações, considerando diodos de silício. 
Primeira aproximação - diodo ideal 
Considera-se como diodo ideal, ou primeira aproximação, o fato do mesmo agir 
como um condutor perfeito, isto é, queda de tensão zero quando polarizado 
diretamente; e isolante perfeito, corrente zero, quando polarizado reversamente. 
 
Segunda aproximação 
Para que o diodo comece a conduzir, é necessário que a tensão de 
polarização ultrapasse o valor da barreira de potencial. Em se tratando de diodos 
Eletrônica analógica 
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 Curso Técnico 17/111 
de silício, o limiar da condução situa-se próximo de 0,7V. A idéia é comparar o 
diodo a uma chave ideal ligada em série com uma bateria de 0,7V, que se fecha 
assim que a tensão de polarização direta ultrapassa este valor, e que se abre 
toda vez que ela se torna menor que 0,7V ou reversa (negativa). A figura 2.7 
ilustra com detalhes o que foi descrito. 
 
Terceira aproximação 
Como terceira aproximação do diodo, inclui-se ao circuito da segunda 
aproximação uma resistência ligada em série com a bateria, que representa a 
resistência linear das regiões P e N (resistência de corpo - RD). 
A corrente direta, fluindo através desta resistência, origina uma queda de 
tensão, que varia proporcionalmente ao aumento da corrente; isto é, quanto maior 
a corrente, maior será a queda de tensão através de RD. A tensão total, através 
do diodo (VF), é igual à soma da tensão de limiar (0,7V) com a queda de tensão 
através da resistência de corpo (
DR
)’ A figura 2.8 ilustra o que foi descrito. 
 
).(7,0 DFF RIVV 
 
Observação 
Geralmente, utiliza-se a segunda aproximação para resolução de circuitos 
envolvendo diodos. 
Resistência de corrente contínua (CC) de um diodo 
Na polarização direta, a resistência CC do diodo diminui à medida que a 
corrente aumenta; e na polarização reversa o mesmo acontece, à medida que a 
tensão de polarização reversa se aproxima do valor da ruptura. 
Teste estático do diodo 
Utilizando o ohmímetro, podemos detectar se um diodo encontra-se em curto 
ou aberto. Isto é possível através da relação entre as medidas de resistência 
direta e reversa do mesmo. Um diodo será considerado em bom estado, pelo 
teste estático se a relação entre as medidas de resistência direta pela reversa for 
igual ou maior que 1/1000. 
 
 
 
 
 
 
 
Eletrônica analógica 
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 Curso Técnico 18/111 
Circuitos com Diodos 
Limitador 
Sua função é limitar sinais de tensão abaixo ou acima de um determinado 
nível, variando assim a forma dos mesmos. Os imitadores podem ser positivos, 
negativos e polarizados. 
Limitador positivo 
Também chamado ceifador, o circuito retira partes positivas do sinal. No 
primeiro semiciclo do sinal de entrada (Ve), o diodo está polarizado diretamente e 
conduz. Assim, a tensão de saída (“a) fica limitada ao valor de condução do diodo 
(0,7V). Quando inverte o sinal de entrada, o diodo fica polarizado reversamente, 
indo para o corte (chave aberta). Assim teremos, idealmente, todo o sinal de 
entrada sobre a carga (na saída, V0). Fazendo uma relação entre a carga (RL) e o 
resistor imitador (R) maior ou igual a 100, obtém-se sobre a carga praticamente 
todo o sinal de entrada. 
 
Limitador negativo 
Invertendo-se a polaridade do diodo, obtém-se um imitador negativo. 
 
 
Limitador polarizado 
Consiste em ligar em série um gerador CC com o diodo, a fim de conseguir 
ceifar o sinal em V + 0,7V para limitadores positivos e -v - 0,7V para limitadores 
negativos, conforme as figuras 3.3 e 3.4. 
 
 
 
 
Eletrônica analógica 
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 Curso Técnico 19/111 
Associação de Iimitadores 
Podemos, em algumas situações, necessitar de limitação do sinal de entrada 
em ambos os semiciclos, ou seja, positivo e negativo. Para tal, utilizamos os 
circuitos limitadores associados, de forma que possamos obter o efeito desejado, 
de acordo com a figura 3.5. 
 
 
Grampeador de CC 
Sua função é somar uma tensão contínua ao sinal de entrada. 
Grampeador positivo 
No primeiro semiciclo negativo da tensão deentrada, o diodo está polarizado 
diretamente e conduz, levando o capacitor a carregar até aproximadamente 
PV
 
Pouco depois do pico negativo, o diodo corta. Fazendo a constante RLC muito 
maior que o período (T) do sinal de entrada, o capacítor permanece carregado 
completamente durante todo o tempo em que o diodo estiver cortado. 
 
 
Invertendo-se a polaridade do diodo, obtém-se um grampeador negativo. 
Detetor de pico a pico 
Consiste em associar em cascata um grampeador de CC e um retificador de 
pico (D2). Devemos fazer a constante RLC muito maior que o período do sinal de 
entrada, a fim de obtermos uma tensão contínua de aproximadamente 
PV2
 e uma 
ondulação de saída pequena. 
 
 
 
 
 
Eletrônica analógica 
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 Curso Técnico 20/111 
Outros tipos de Diodos 
Diodo emissor de luz (LED) 
o LED difere dos diodos comuns pelo fato de que, quando polarizado 
diretamente, irradia energia em forma de luz, enquanto nos diodos comuns ela é 
irradiada em forma de calor. 
Consiste em um cristal com junção PN. Quando ocorre polarização direta, 
movem-se os elétrons da região N em direção às lacunas da região P. Desta 
maneira há uma recombinação (elétrons livres + lacunas), ocasionando liberação 
de energia, a qual se propaga em forma de luz. A figura 4.1 ilustra o funcio-
namento do LED. 
 
 
Vantagens - Baixo consumo de potência, vida longa e chaveamento rápido 
(liga/desliga). 
Detalhes construtivos - São utilizados elementos tais como gálio, arsênio e o 
fósforo, podendo irradiar-se no vermelho, verde, amarelo, azul, laranja ou 
infravermelho. A figura 4.2 ilustra a forma física de um LED. 
 
Tensão e corrente no LED - A tensão do LED 
)( LEDV
 varia de aproximadamente 
1,35 a 3V, e a corrente 
)( LEDI
 máxima 1 3OmA, sendo considerados como 
valores usuais 
VVLED 2
 e 
mAI LED 20
 
Símbolo do LED 
A figura 4.3 ilustra o símbolo esquemático do LED 
 
 
Eletrônica analógica 
____________________________________________________________ 
 
____________________________________________________________ 
 Curso Técnico 21/111 
 
Orientação para projeto - Utilizar fonte (
SV
) e resistor (
SR
) altos para obter brilho 
aproximadamente constante com LED’s. 
• Exemplo 
Para o TIL 222 (verde) 
VaVLED 38,1
 
mAI LED 25 
Utilizando uma fonte (
SV
) igual a 20V e um resistor (
SR
) de 750W, 
LEDI
 igual 
a: 
mA
R
VV
R
VV
I
S
LEDS
LED 24
750
220





 
Indicador de sete segmentos 
Consiste de um arranjo com sete LED’s, cada um constituindo um segmento 
de base numérica, cujo formato se assemelha ao número oito. Tal arranjo tem um 
terminal comum, podendo ser tanto o cátodo quanto o ânodo. O indicador 
apresentado na figura 4.5 é de ânodo comum, podendo ser também de cátodo 
comum. 
 
Fotodiodo 
O fotodiodo é um dispositivo semicondutor que converte intensidade luminosa 
em quantidade elétrica. Sua operação está limitada à região reversa. A figura 4.6 
mostra um arranjo básico de sua construção. 
 
Símbolo do fotodiodo 
Eletrônica analógica 
____________________________________________________________ 
 
____________________________________________________________ 
 Curso Técnico 22/111 
 
Circuito 
À medida que a luz se torna mais brilhante, a corrente reversa aumenta, 
diminuindo a queda de tensão no diodo e aumentando a queda no resistor 
imitador de corrente R5. 
 
Optoacoplador com fotodiodo 
O optoacoplador associa um LED e um fotodiodo em um só invólucro. Este 
dispositivo é muito utilizado para interfaceamento de circuitos eletrônicos com 
isolação, pois a conexão é através da luz. 
 
Diodo Schottky 
Para melhor compreendermos o funcionamento do diodo Schottky, devemos 
esclarecer dois pontos de fundamental importância, que são o armazenamento de 
cargas e o tempo de recuperação reversa. 
Armazenamento de cargas 
Denomina-se armazenamento de cargas o efeito causado pelo fato de elétrons 
livres e lacunas perdurarem, por um breve espaço de tempo, em diferentes 
bandas de energia próximas da junção, em um diodo diretamente polarizado. 
Quanto maior a corrente direta, maior o armazenamento de cargas. 
Tempo de recuperaçao reversa (
RRt
) 
O tempo de recuperação reversa (tRR) é o tempo que a corrente reversa, 
originada pelo armazenamento de cargas, leva para desligar um diodo 
diretamente polarizado. Tal efeito é mais acentuado em altas freqüências (MHz). 
Efeito na retificação - O efeito causado pelo tempo de recuperação reversa em 
circuitos retificadores de alta freqüência é ilustrado na figura 4.10, onde podemos 
ver claramente que, no momento em que a tensão do sinal que está sendo 
Eletrônica analógica 
____________________________________________________________ 
 
____________________________________________________________ 
 Curso Técnico 23/111 
retificado se torna negativa, polarizando reversamente o diodo, não acontece o 
corte do mesmo, ou seja, ele continua conduzindo durante um pequeno espaço 
de tempo (
RRt
). O diodo Schottky é a solução para esse problema. 
 
Características físicas 
Sabe-se que os metais não têm lacunas e os elétrons livres do lado N ocupam 
órbitas menores. Quando o Schottky épolarizado diretamente, estes ganham 
energia suficiente para ocupar órbitas maiores, atravessando a junção e 
penetrando no metal, produzindo uma grande corrente direta. Como não há 
lacunas nos metais, não há armazenamento de cargas nem tempo de 
recuperação reversa (
RRt
). 
 
Símbolo do diodo Schottky 
 
Queda de tensão típica = 0,25V 
 
Aplicação: Fontes de alimentação de baixa tensão; circuitos de alta freqüência. 
Circuito retificador com Schottky 
 
 
Varactor 
Também conhecido por capacitância de tensão variável, epicap, varicap e 
diodo de sintonia, o varactor é otimizado para sua capacitância variável. Tem 
inúmeras aplicações em equipamentos de comunicação, dentre os quais 
podemos citar receptores de televisão e FM. 
Seu princípio de funcionamento baseia-se no controle da capacitância através 
da tensão, quando reversamente polarizado. Se a tensão reversa e/ou a 
freqüência aumentam, a capacitância de transição diminui. 
 
Símbolo do varactor 
Eletrônica analógica 
____________________________________________________________ 
 
____________________________________________________________ 
 Curso Técnico 24/111 
 
 
Circuito equivalente 
Na figura 4.15 é apresentado o circuito equivalente de um diodo reversamente 
polarizado com a respectiva curva da capacitância de transição x tensão: 
 
Especificações do varactor 
Valor de referência de capacitância medida a uma tensão reversa, tipicamente 
iguala -4V. 
• Exemplo 
Diodo 1N5142,15pFem -4V. 
Faixa de sintonia e faixa de tensão: para o 1N 5142, a faixa de sintonia é 3:1 e 
a faixa de tensão, de -4V a - 60V. 
• Exemplo 
pFapFCt 515
 , quando 
604  aV
 
Conectando-se um indutor em paralelo com o varactor, obtém-se um circuito 
ressonante, cuja freqüência de ressonância dada por: 
LC
f r
2
1

 
A largura da faixa de sintonia depende do nível de dopagem. Uma maior 
concentração de cargas nas proximidades da junção leva a uma camada de 
depleção mais estreita e, com isso, a uma capacitância maior. 
Diodos de corrente constante 
Estes dispositivos mantêm a corrente constante dentro de um determinado 
intervalo de tensão. 
Exemplo 
1 N5305, corrente típica 2mA, faixa de tensão de 2 a 100V. 
Compliance 
Denomina-se compliance o alcance de tensão ao longo do qual o diodo pode 
funcionar. Para o diodo 1 N5305, estevalor é de 98V. 
Diodos de recuperação em degrau 
Os diodos de recuperação em degrau têm um perfil de dopagem, de modo que 
a densidade de portadores diminui perto da junção, conforme o gráfico 4. 
Eletrônica analógica 
____________________________________________________________ 
 
____________________________________________________________ 
 Curso Técnico 25/111 
 
Funcionamento 
Durante o semiciclo positivo, o diodo conduz como qualquer outro diodo de 
silício, mas durante o semiciclo negativo cria-se uma corrente reversa por um 
breve instante, devido às cargas armazenadas; aí, subitamente, a corrente cai a 
zero como se de repente o diodo se abrisse. A figura 4.16 ilustra o que foi dito, 
bem como o símbolo do diodo. Sua aplicação se dá em circuitos multiplicadores 
de freqüência, onde a freqüência de saída é um múltiplo da freqüência de 
entrada, utilizando-se circuitos ressonantes para filtrar as harmônicas em relação 
à freqüência fundamental (2f, 3f .... nf). 
 
 
Diodos de Retaguarda 
São diodos otimizados para condução melhor no sentido reverso do que no direto. 
Analisando a curva característica I x V do diodo de retaguarda, vemos claramente 
esse fato. Isso é conseguido aumentando-se o nível de dopagem do diodo zener. 
Sua aplicação se dá na retificação de sinais fracos, cuja amplitude se situe entre 
0,1 e 0,7V. 
 
 
Símbolo e circuito 
O seu símbolo se assemelha ao de um diodo zener e o circuito aplicativo é 
mostrado na figura 4.17. 
 
Na polarização direta, temos aproximadamente 0,5V sobre o diodo e a saída, 
V0= 0. Na polarização reversa temos, aproximadamente, 0,1V sobre o diodo e, 
portanto, 0,4V na saída, obtendo assim um retificador de meia onda (RMO). 
 
Eletrônica analógica 
____________________________________________________________ 
 
____________________________________________________________ 
 Curso Técnico 26/111 
Diodo túnel 
Constitui um diodo túnel um diodo de retaguarda fortemente dopado, de forma 
a se obter a ruptura próxima de 0V. Esse aumento na dopagem faz com que a 
curva direta seja distorcida, conforme o gráfico 6. Analisando este gráfico, 
observamos a condução imediata na polarização direta. Quando a tensão atinge 
um valor Vp (pico), a corrente atinge um valor máximo Ip, (pico). A partir dai, à 
medida que a tensão aumenta, a corrente diminui. Quando a tensão atinge um 
valor 
VV
 (tensão de vale), a corrente atinge um valor 
VI
(corrente de vale). A 
região compreendida entre Vp e 
VV
 é considerada região de resistência negativa, 
pois a corrente diminui com o aumento da tensão. Isso é útil em circuitos de alta 
freqüência, chamados osciladores, que são capazes de converter potência CC em 
potência CA. 
 . 
 
 Símbolo do diodo túnel 
 
Varistores 
Também chamados supressores de transitório, têm por função filtrar a linha de 
alimentação, eliminando os problemas causados pelos transitórios (descargas, 
falha na linha de alimentação, chaveamento de carga reativa etc...). São 
fabricados para diversos valores de tensão de ruptura e corrente de pico. 
Varistores são resistências dependentes da tensão com uma curva 
característica V x I simétrica, conforme o gráfico 7. 
 
Eletrônica analógica 
____________________________________________________________ 
 
____________________________________________________________ 
 Curso Técnico 27/111 
No exemplo dado, a especificação 510V - 810K 150, fornecida pelo manual da 
lcotron, significa: 
• SIOV - varistor de óxido metálico 
• S1OK - diâmetro nominal do disco (lOmm); 
• 150-tensão eficaz nominal 150
efV
 ou aproximadamente 2l2
máxV
 
Símbolos dos Varistores 
 
 
LDR - Light Dependent Resistor (resistor dependente de luz) 
Constituído de material semicondutor, caracteriza-se por possuir resistência 
que varia em função da incidência de luz. 
No escuro, a resistência do LDR é alta, e, à medida que aumenta a incidência 
de luz, esta resistência sofre reduções que não são lineares, conforme o gráfico 8. 
 
Os LDR’s podem ser do tipo sulfeto de cádmio, cuja curva espectral abrange 
parte das radiações visíveis, ou sulfeto de chumbo, cuja curva espectral está fora 
do alcance da visão humana (infravermelho). 
Símbolos dos LDR 
 
Aplicações 
Utilizados principalmente em dispositivos sensores, como contagem de 
objetos, controle automático de brilho, detecção de dispositivos pela cor, em 
fotômetros para otimização de processos fotográficos etc. 
Termistores 
Os termistores são componentes semicondutores cuja resistência varia com a 
temperatura. São utilizados como transdutores de temperatura em sinal elétrico. 
Dependendo da forma como a resistência se altera em função da temperatura, os 
termistores se classificam em PTC (Positive Temperature Coeficient) e NTC 
(Negative Temperature Coeficient). Assim, temos que o PTC aumenta sua 
resistência quando a temperatura aumenta, e o NTC diminui sua resistência 
Eletrônica analógica 
____________________________________________________________ 
 
____________________________________________________________ 
 Curso Técnico 28/111 
quando a temperatura aumenta. A seguir, são ilustradas as curvas características 
de resistência versus temperatura de cada um deles. (Gráf. 9) 
 
 
Símbolos dos termistores 
 
Eletrônica analógica 
____________________________________________________________ 
 
____________________________________________________________ 
 Curso Técnico 29/111 
Circuitos retificadores 
Os retificadores são circuitos cuja função é converter uma tensão alternada em 
contínua, visto que a maioria dos dispositivos eletrônicos precisam de tensão 
contínua para seu funcionamento adequado. Os retificadores podem ser de meia 
onda ou de onda completa. 
Retificador de meia onda (RMO) 
 
Funcionamento 
Durante o semiciclo positivo, na entrada, o diodo está polarizado diretamente e 
conduz. Então, o semiciclo positivo aparece na saída. Durante o semiciclo 
negativo, na entrada, o diodo está polarizado reversamente e não conduz. Assim, 
o semiciclo negativo não aparece na saída, ficando sobre o diodo. 
Forma de onda de tensão na saída (V0) 
 
O valor médio da tensão de saída (
CCV
) vale aproximadamente 31,8% do valor de 
pico ou máximo (
PV
), dado por 
P
P V
P
V
381,0
 ou seja, aproximadamente 45% da 
tensão eficaz de entrada (0,45
efV
). 
efmed VVccV 45,0
 
Devido ao fato da tensão contínua na saída ser pulsante, isto é, ainda conter 
variações da componente alternada de entrada, é possível determinar o valor da 
tensão eficaz na saída (Vac). Este valor, nos retificadores de meia onda, 
corresponde à metade do valor de pico ou máximo (Vp), expresso 
matematicamente por: 
2
Vp
Vac 
 
A intensidade da corrente média no diodo (
medI
) é igual à corrente de carga (
LI
) e 
vale: 
RL
V
II CCLméd 
 
 
A freqüência de saída do circuito (f0) é igual à freqüência de entrada (fe)’ visto 
Eletrônica analógica 
____________________________________________________________ 
 
____________________________________________________________ 
 Curso Técnico 30/111 
que os períodos das formas de onda de tensão de entrada (
entV
) e tensão de 
saída (V0) são iguais. 
EO FF 
 
O diodo deve ser especificado, respeitando-se o valor de corrente direta (
FI
) 
e tensão reversa (
RV
). 
LmédF III 
 
máxR VPIVV 
 
Observação 
PIV significa tensão de pico inversa. 
 
Formas de onda de tensão de entrada (Ve) saída (lIa) e sobre o diodo (VD) 
 
 
Fator de ripple (

) 
Fator de ripple é a relação, na saída de um retificador, entre a tensão alternada 
e a tensão contínua, dada em percentual. 
%100.
cc
AC
VV

 
Transformador 
O transformador, dispositivo sem partes necessariamente em movimento, 
utilizado para abaixar ou elevar a tensão alternada da rede elétrica. É constituído 
basicamente por dois enrolamentos, sendo um primário e o outro secundário. 
Relação de transformação (
nouRt
) - E a relação entre a tensão no primário (Vp 
ou V1) e no secundário (Vs ou V2) ou entre o número de espiras do primário (Np) e 
o número de espiras de secundário (Ns), expresso por: 
S
P
S
P
N
N
V
V

 
Princípio de funcionamento - Baseia-se na indução mútua, ou seja, uma 
corrente variável ao circular pelo enrolamento primário produz um campo 
magnético variável. 
As linhas de forças deste campo magnético variável cortam o enrolamento 
secundário, induzindo no mesmo uma tensão. Quando NS<Np,Vs<Vp e quando 
Ns>Np, Vs>Vp. O transformador não funciona com CC pura. Normalmente, 
utiliza-se uma derivação central (center tape) no enrolamento secundário, a fim de 
Eletrônica analógica 
____________________________________________________________ 
 
____________________________________________________________ 
 Curso Técnico 31/111 
se conseguir duas tensões iguais e opostas (simétricas). O enrolamento primário 
também pode ser constituído de forma que possa proporcionar uma ligação bivolt, 
isto é 110/220V. 
 
As tensões 
acV
e 
bcV
 estão defasadas de 180° entre si. 
As correntes elétricas no transformador - A relação entre a corrente do 
primário (Ip) e a do secundário (Is) é igual à relação entre o número de espiras do 
enrolamento secundário (Ns) e do enrolamento primário (Np), expresso por: 
 
S
P
P
S
N
N
I
I

 
RETIFICADOR DE ONDA COMPLETA(convencional ROC) 
 
A tensão (Vcc) na carga é igual a: 

máx
médocc
V
VVV
2

 
A tensão eficaz (vac) na saída é igual a: 
2
máx
ac
V
V 
 
 
Funcionamento 
Sempre teremos um diodo conduzindo e outro cortado. Quando A for positivo, 
B é negativo e teremos D1 conduzindo e D2 cortado. Quando A for negativo, B é 
positivo e teremos D1 cortado e D2 conduzindo. Considerando a freqüência de 
entrada igual a 60Hz, teremos cada diodo conduzindo 60 vezes por segundo, e na 
saída, portanto, 120 pulsos por segundo. Conclui-se assim que a freqüência na 
saída dobra, ou seja, é igual a 120Hz. 
A corrente média na carga (IL) vale: 
RL
V
I ccL 
 
A corrente média em cada diodo (Ia) vale: 
2
2!
L
DD
I
II 
 
Eletrônica analógica 
____________________________________________________________ 
 
____________________________________________________________ 
 Curso Técnico 32/111 
A freqüência de saída (f0), conforme visto anteriormente, é igual ao dobro da 
freqüência de entrada (fe) 
O PIV nos diodos é igual ao dobro da tensão máxima de cada enrolamento 
secundário, ou seja, 
acV22
 ou PIV = 
2abV
 
Fator de ripple (

): 
%100.
cc
AC
V
V

 
Assim sendo, o rendimento é da ordem de:
%48
 
Formas de onda de corrente nos diodos (
21 dd IeI
),corrente na carga (
LI
), 
tensão na carga (
oV
) e tensão nos diodos (
21 dd VeV
) 
 
 
 
 
 
 
Observação 
O valor da tensão máxima na saída è igual ao valor máximo de cada 
enrolamento , desprezando-se a queda de tensão no diodo em condução. 
2
máx
ac
V
V 
 
 
Eletrônica analógica 
____________________________________________________________ 
 
____________________________________________________________ 
 Curso Técnico 33/111 
Retificador de onda completa em ponte(RCOP) 
 
 
A tensão Vcc na carga è igual a: 

máx
médocc
V
VVV
2

 
Funcionamento 
O princípio de funcionamento è idêntico ao de onda completa convencional. 
Diferi apenas no fato de ter dois diodos conduzindo e dois cortados por vez. 
Filtros em fontes de alimentação 
A tensão na saída dos retificadores apresenta uma ondulação (variação) 
muito grande, o que a torna inadequada para alimentação de circuitos eletrônicos. 
O filtro tem a função de tornar a forma de onda da saída (tensão de saída) 
próxima de uma corrente contínua pura. Podemos dizer que o filtro reduz a 
ondulação na saída. 
 
 
 
O filtro mais utilizado é constituído de um capacitor (C) de alta capacitância ligado 
em paralelo com a carga (RL). 
Eletrônica analógica 
____________________________________________________________ 
 
____________________________________________________________ 
 Curso Técnico 34/111 
Retificador de meia onda com filtro 
 
Funcionamento 
Quando a tensão de entrada é positiva, o diodo conduz e o capacitor se 
carrega com o valor da tensão máxima (
máxV
). Ao inverter a polaridade da entrada 
o diodo está cortado e o capacitor se descarrega lentamente sobre a carga. O 
capacitor será recarregado com uma freqüência igual à da rede de entrada. O 
ângulo de condução de diodo diminui e é representado, no gráfico 14, pela área 
hachurada. A tensão de saída não volta mais a zero. 
 
2
ond
ccmáx
V
VV 
 
2
ond
máxcc
V
VV 
 
Cálculo da tensão de ondulação (Vond) 
cf
I
Vond
.

 sendo que 
2
ond
máxcc
V
VV 
 
cfRL
V
V máxcc
..2
1
1

 
Cálculo de Vcc em função de Icc(quando RL não è dado) 
cf
I
vV ccmáxcc
.2

 e 
)(2 ccmáx
cc
vvf
I
C


 
 
Pode-se tomar como regra prática o dimensionamento do capacitor de filtro na 
proporção de 1uF/mA. 
A tensão de pico reversa sobre o diodo é igual ao dobro da tensão máxima, ou: 
PIV=2vmáx 
 
 
 
Eletrônica analógica 
____________________________________________________________ 
 
____________________________________________________________ 
 Curso Técnico 35/111 
 Retificador de onda completa com filtro a capacitor. 
 
 
 
2
ond
máxcc
V
VV 
 
Pelo gráfico 15 apresentado, podemos verificar que a freqüência de saída do 
filtro é igual ao dobro da freqüência da rede de entrada, visto que cada diodo 
conduz um semiciclo. 
O capacitor será recarregado o dobro de vezes em relação ao circuito de meia 
onda. Com isso, conclui-se que a tensão de ondulação (Vond) diminui. 
Se retirarmos a carga (RL) obteremos, na saída, um sinal contínuo no valor de 
Vmáx, conforme o gráfico 16. 
 
 
Retificador em ponte com filtro a capacitor 
 
 
 
Eletrônica analógica 
____________________________________________________________ 
 
____________________________________________________________ 
 Curso Técnico 36/111 
Considerações finais - Em se tratando de sinais de entrada pequenos, 
considera-se a queda de tensão no diodo (0,7V) para RMO e ROC convencional e 
1,4V para ROC em ponte na determinação da tensão máxima de saída, ou seja: 
 
7,0)()(  máxemáxo VV
 ou 
4,1)()(  máxemáxo VV
 
Como regra prática adota-se - Desprezar a queda de tensão no diodo para 
RMO e ROC convencional quando o sinal de entrada for maior ou igual a 10V. 
Desprezar a queda de tensão nos diodos para ROC em ponte quando o sinal 
de entrada for maior ou igual a 20V. 
Corrente de surto (‘a) 
Considerando um retificador com filtro capacitivo de entrada, temos uma 
condição crítica no momento em que o circuito é ligado. O capacitor está 
inicialmente descarregado, daí a saída do retificador ser colocada 
temporariamente em curto, visto que a alta corrente de carga inicial do capacitor 
flui através do retificador e do secundário do transformador. Sabendo-se que as 
únicas resistências que limitam esta corrente são as resistências de corpo do(s) 
diodo(s) e do secundário do transformador, podemos obtê-la por: 
 
sec).( Rrn
V
I
b
p
s


 
 
Onde 
 
Is -corrente de surto,em ampère n - n2 de diodos em condução 
N – n° de diodos em condução 
rb - resistência de corpo do diodo 
R sec - resistência do secundário do transformador 
 
Eletrônica analógica 
____________________________________________________________ 
 
____________________________________________________________ 
 Curso Técnico 37/111 
O diodo zener 
 O diodo zener é otimizado para trabalhar na região de ruptura. Ao contrário dos 
diodos retificadores, os diodos zener trabalham melhor na região de ruptura. O 
diodo zener tem um nível de dopagem superior ao do diodo retificador. Variando o 
nível de dopagem, o fabricante pode produzir diodos com tensões de ruptura de 2 
até 200V. Quando polarizado diretamente, o diodo zener se comporta como um 
diodo retificador, conduzindo a aproximadamente 0,7V. Na região de polarização 
reversa (entre o zero e a ruptura) ele apresenta apenas uma pequena fuga ou 
corrente reversa. Quando o polarizamos reversamente e é atingida a ruptura, o 
diodo zener conduz, mantendo a tensão reversa entre seus terminais 
praticamente constante (Vz), com valores que podem variar de acordo com 
especificações do fabricante, O diodo zener é a parte importante dos reguladores 
de tensão, circuitos que mantêm a tensão na carga praticamente constante 
mesmo que ocorram variações da linha ou da resistência de carga. 
Símbolo do diodo zener 
 
Curva característica I x V 
 
Especificações 
 
Vz- tensão zener 
 
Izt - corrente zener de teste 
 
Izm - corrente zener máxima especificada 
 
Pzm - potência especificada 
 
A potência dissipada num diodo zener é igual ao produto da sua tensão pela 
corrente. Ou seja: 
 
Pz = Vz x Iz 
 
Um diodo zener de 10V, com potência especificada de 500mW, tem uma 
corrente máxima especificada de: 
Eletrônica analógica 
____________________________________________________________ 
 
____________________________________________________________ 
 Curso Técnico 38/111 
 
mA
V
mW
I ZM 50
10
500

 
No exemplo dado, o diodo zener funcionará sem se danificar se a corrente que 
fluir por ele não ultrapassar o valor de 50mA. 
Resistência zener 
Quando um diodo zener trabalha na região de ruptura, se variamos a corrente 
zener notamos uma ligeira variação na tensão zener (Vz). Isto indica que o diodo 
zener tem uma pequena resistência de corpo. Os fabricantes especificam a 
resistência zener para a mesma corrente de teste utilizada para medir Vz. A 
resistência zener para esta corrente de teste é simbolizada por RzT (ou Zzt). 
Regulação de tensão 
O diodo zener é, as vezes, chamado de diodo regulador de tensão porque 
mantém uma tensão de saída praticamente constante. Em funcionamento normal, 
o diodo zener deve ser polarizado reversamente, e, para produzir a ruptura, a 
tensão da fonte deve ser maior que a tensão zener Vz. Ao ligarmos o diodo zener, 
sempre utilizamos um resistor conectado em série com a fonte a fim de limitar a 
corrente máxima a um nível dentro da especificação do fabricante, pois, se a 
potência dissipada no componente for superior à especificada, o diodo 
provavelmente se danificará. A figura 7.2 mostra a forma de ligar o diodo zener 
para trabalhar como regulador de tensão. 
No circuito da figura 7.2, se fizermos Vz = 10V, Vs= 20V e Rs=1kohm, 
podemos determinar o ponto de interseção vertical (ponto de saturação) fazendo 
Vz igual a zero, e calculando o valor de Iz obteremos 2OmA. Da mesma maneira 
podemos obter o ponto de interseção horizontal (ruptura) fazendo Iz igual a zero 
(diodo zener aberto) e determinando o valor de Vz, que será de 20V. Para uma 
fonte Vs = 30V, os valores de Iz e Vz serão respectivamente 3OmA e 30V. A 
seguir, veremos duas retas de carga cujos extremos foram obtidos acima. 
Podemos observar, no gráfico 19, que tivemos dois pontos de interseção na curva 
do diodo (Q1 e Q2) para Vz = 20V e Vs = 30V. Comparando os pontos Q1 e Q2 
notamos que a corrente sobre o diodo zener variou em 10mA, porém a tensão Vz 
manteve-se praticamente inalterada (10V). Esta é a idéia básica de regulação de 
tensão. A tensão de saída manteve-se praticamente inalterada, mesmo que a 
tensão de entrada sofresse variações. 
 
 
Eletrônica analógica 
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 Curso Técnico 39/111 
O diodo zener ideal 
Para algumas análises de defeito podemos considerar a região de ruptura 
como um valor constante de tensão, mesmo que a corrente varie, o que 
equivale a desconsiderar a resistência zener. Um diodo zener na região de 
ruptura se comporta como uma bateria. Para análises podemos substituir o 
diodo zener por fonte de tensão Vz. A figura 7.3 mostra a aproximação ideal 
para um diodo zener. 
 
Em uma segunda aproximação, considerando agora a resistência zener, 
devemos analisar o diodo zener como uma fonte de tensão Vz em série com 
uma resistência Rz. A figura 7.4 mostra-nos o diodo zener em uma segunda 
aproximação. 
 
A resistência zener é relativamente pequena e provoca uma queda de tensão 
maior a cada aumento da tensão Vs. Isto quer dizer que, se a tensão Vs variar, a 
corrente Iz irá variar também, fazendo com que a tensão zener Vz varie 
ligeiramente. Este fato pode ser descrito em uma equação, que veremos a seguir. 
 
O regulador zener 
 
A figura 7.5 mostra o diodo zener utilizado para regular a tensão na resistência 
de carga. Neste caso teremos duas malhas, sendo que a corrente Irs será igual à 
soma da corrente no zener com a corrente na carga. 
 
A corrente Iz jamais deve ultrapassar o valor de Izmáx determinado a partir da 
potência máxima especificada pelo fabricante. Para que o diodo zener mantenha 
constante a tensão entre seus terminais, é necessário que haja uma corrente 
mínima que garanta a ruptura. Esta corrente mínima é determinada com 10% de 
Izmáx. 
Para verificarmos se teremos tensão suficiente para colocar o zener em 
ruptura, devemos tirar o zener do circuito e calcular o divisor de tensão formado 
entre Rs e a carga RL, como na figura 7.6. 
Eletrônica analógica 
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 Curso Técnico 40/111 
 
 
O valor da tensão VRL deverá se maior que a tensão Vz, pois, caso contrário, 
o zener não entrará em condução, não havendo assim regulação de tensão. 
 
Ondulação no resistor de carga 
 
Um regulador, normalmente, é alimentado por um retificador com um filtro 
capacitivo. A tensão de carga é mantida praticamente constante, apesar da 
ondulação do retificador. O regulador zener reduz consideravelmente a 
ondulação, mas não totalmente. Determinaremos agora o valor de ondulação 
residual no regulador, considerando a segunda aproximação para o diodo zener. 
 
Vimos, anteriormente, que a variação na tensão zener é determinada pelo 
produto da variação da corrente zener pela resistência zener. 
 
ZZZ RIV .
 
 
Da mesma forma, poderemos determinar a variação da tensão na fonte Vs 
como sendo o produto da corrente pelo valor do resistor Rs. 
SSS RIV .
 
Considerando a relação entre as variações de entrada e de saída, teremos: 
 
SS
ZZ
S
Z
RI
RI
V
V
.
.





 
Para uma resistência de carga constante, a variação na corrente zener é igual 
à variação na corrente da fonte. 
Com a primeira condição satisfeita, garantimos que o regulador sener tenha 
variações menores que a variação da fonte(pelo menos de100 vezes). No caso da 
segunda condição, o regulador zener comporta-se como fonte de tensão 
estabilizada. 
Coeficiente de temperatura 
Da mesma forma que em todos os dispositivos semicondutores, variações 
térmicas no ambiente causam variaçõesna tensão zener. O efeito da temperatura 
é apresentado nos manuais de fabricante como coeficiente de temperatura. É 
importante saber que, para diodos zener com tensões de ruptura menores que 
5V, o coeficiente de temperatura é negativo. Para os diodos zener com tensões 
de ruptura maiores que 6V,o coeficiente de temperatura é positivo. Portanto, os 
diodos Zener com tensões de ruptura entre 5 e 6V têm seu coeficiente de 
temperatura variando do negativo para o positivo, permitindo-nos determinar um 
ponto no qual o diodo zener tenha um coeficiente de temperatura nulo. 
 
Eletrônica analógica 
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 Curso Técnico 41/111 
Transistor bipolar de junção (TBJ) 
 Após o estudo do diodo de junção, que é o componente essencial de dois 
terminais, vamos agora começar a abordar dispositivos semicondutores de três 
terminais. Eles são muito mais utilizados e de funções mais complexas, que vão 
desde amplificação de sinais até a lógica digital. O nome transistor bipolar reflete 
o fato de o fluxo de corrente nestes elementos ser bidirecional, ou seja, uma parte 
é formada por elétrons e outra por lacunas. 
Outro fato curioso está no nome: o prefixo TRANS vem da palavra inglesa 
TRANSFER e o sufixo ISTOR de RESISTOR. Combinando ambas, temos algo 
semelhante a resistor de transferência. A medida que nos aprofundarmos no 
estudo do dispositivo mostraremos esta característica fundamental. 
Enfim, o transistor de junção (que fora desenvolvido no início da década de 
50) revolucionou a tecnologia até alcançar o estágio atual. Para se ter uma idéia 
do significado da invenção do transistor, historiadores da ciência referem-se à 
nossa época como a Era do Transistor! 
Estrutura física 
Afigura 8.1, a seguir, mostra duas estruturas cristalinas: uma NPN e outra 
PNP. Visualmente percebem-se três regiões: emissor, base e coletor. O emissor é 
dopado fortemente, pois dele partem os elétrons para a outra região, a base. Na 
base, que é fina e fracamente dopada, a maioria dos elétrons injetados pelo 
emissor passa para o coletor. O coletor é a maior das três regiões, pois nele é 
gerada uma quantidade de calor maior, e é assim designado pelo fato dos 
elétrons da base convergirem para lá (diz-se que o coletor junta os elétrons da 
base). O nível de dopagem do coletor é intermediário, está entre o da base e o do 
emissor. 
 
Modo de acomodação de cargas 
Vimos, no estudo do diodo semicondutor, o que ocorre quando unimos um 
material tipo P com outro tipo N. Quando a junção é feita, a repulsão interna entre 
os elétrons livres no material N provoca a difusão desses através da junção, 
originando o fenômeno da recombinação no lado P. Dessa maneira são formadas 
duas camadas de depleção, uma em cada diodo. Veja que a camada situada no 
diodo emissor é mais estreita que a do diodo coletor. O nível de dopagem é o 
responsável direto destas dimensões, pois quanto mais portadores majoritários 
uma região possuir (o emissor é densamente dopado), maior será a quantidade 
de íons formados em uma região fronteiriça de menor dimensão. Isso justifica as 
dimensões mostradas, mas os desenhos não são via de regra e, sim, uma 
representação esquemática. 
Faremos a abordagem dos transistores de silício pelos mesmos motivos que 
nos levaram a fazer tal escolha para o diodo, objeto de nossos estudos anteriores. 
Tais motivos eram as especificações de tensão/corrente mais altas e a menor 
sensibilidade à temperatura. Lembre-se, também, que a 250C a barreira de 
Eletrônica analógica 
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 Curso Técnico 42/111 
potencial era aproximadamente 0,7V. Na figura 8.2 temos a ilustração da 
estrutura cristalina NPN com as regiões sombreadas. Estudaremos a estrutura 
PNP mais adiante. 
 
 
Modos de operação - polarização 
Observe, nas figuras anteriores, que existem duas junções nas estruturas 
cristalinas: uma entre base-coletor e outra entre base-emissor. O diodo situado 
entre base-emissor é denominado diodo emissor e o outro, entre base-coletor, 
diodo coletor. Como são dois diodos, temos quatro hipóteses para polarização 
simultânea de todos eles. Veja o quadro a seguir: 
 
Denominação do modo de 
polarização 
Diodo 
emissor 
Diodo 
coletor 
Corte Reverso Reverso 
Não se aplica Reverso Direto 
Ativo Direto Reverso 
Saturação Direto direto 
 
Os modos de corte e saturação são aqueles em que o transistor é usado para 
operar como chave eletrônica em circuitos lógicos (por exemplo, em 
computadores). No modo ativo, o transistor opera como fonte de corrente e é 
capaz de amplificar sinais. Vejamos, adiante, a descrição da operação em cada 
um dos modos. 
Modo ativo do transistor NPN - polarização direta-reversa - Esta situação está 
ilustrada na figura 8.3. Duas fontes de tensão externas são usadas para 
estabelecer as condições de operação. A tensão VBE faz com que a base tipo P 
esteja em um potencial mais alto do que o emissor tipo N; portanto, se a d.d.p. 
entre as duas regiões for aproximadamente 0,7V, este diodo está diretamente 
polarizado. A tensão na junção base-coletor VCB faz com que o coletor tipo n 
esteja em um potencial mais alto do que a base tipo P; portanto, este diodo está 
reversamente polarizado. 
 
O fluxo de corrente no TBJ NPN na polarização direta - reversa - Na 
descrição que faremos do fluxo de corrente, no circuito da figura 8.3, serão 
Eletrônica analógica 
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 Curso Técnico 43/111 
considerados os componentes da corrente de difusão. A corrente de deriva, 
devido aos portadores minoritários gerados termicamente, é muito pequena e 
pode ser desprezada. 
Se a fonte VBB for suficiente para garantir 0,7V em VBE, os elétrons livres do 
emissor invadem a base em grande quantidade, devido à repulsão causada pelo 
pólo negativo de VBB. Na região da base tipo P, poucos elétrons provenientes do 
emissor recombinam-se com as lacunas (a base é fracamente dopada!) e os que 
encontram lacuna são solvidos pelo positivo de VBB, descendo pelo terminal da 
base. Contudo, a maior parte dos elétrons livres não encontra lacuna para se 
recombinar e passa através da larga camada de depleção do coletor. Ao vencer a 
barreira de íons negativos dentro da região-base, mas na fronteira do coletor, os 
elétrons sofrem grande repulsão e entram, definitivamente, na região do coletor, 
sendo atraídos para fora do transistor pelo potencial positivo de Vcc. 
A base fina e fracamente dopada, essencialmente, determina a quantidade de 
elétrons que formam a corrente de coletor. Observe que a corrente do coletor é a 
maior parcela da corrente de emissor, visto que, pela base, a recombinação é 
propositadamente pequena. A pequena corrente que escoa pelo terminal da base, 
freqüentemente, é denominada corrente de recombinação, sendo constituída 
pelos elétrons que encontraram lacuna nessa região. Por isso, alguns autores de 
livros textos dizem que “a espessura da base dá a quase todos os elétrons livres 
injetados pelo emissor vida média para se difundirem através da região do 
coletor”. 
Aqui, cabe frisar alguns aspectos do funcionamento do transistor. Para vencer 
a camada de depleção do coletor, grande parte da energia dos elétrons é 
dissipada em forma de calor, e o transistor deve ser capaz de trocá-la com o meio 
ambiente o mais depressa possível. A primeira tentativa é dos fabricantes, que 
fazem a região do coletor a maior de todas (quanto maior a área de um corpo, 
mais calor ele troca com o meio circundante). Outra solução é o uso externo de 
irradiadores para aumentara transferência de calor, normalmente feito pelo 
usuário. 
Acompanhe passo a passo, na figura 8.4, a seqüência descrita através das 
ilustrações: 
 
 
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 Curso Técnico 44/111 
 
Relação entre as correntes Ib, Ic e Ie - Você já tem conhecimento sobre a ordem 
de grandeza entre as correntes que circulam no transístor polarizado direta e 
reversamente. Esta relação depende do nível de dopagem entre as regiões 
constituintes do transístor. Como foi mencionado, a base, o coletor e o emissor 
são fraca, média e intensamente dopados, respectivamente. Na prática, os 
transístores modernos de baixa potência têm corrente de coletor, que são cerca 
de 99% da corrente de emissor. Portanto, resta à base 1 %. 
Dados estes percentuais, é razoável admitir e relacioná-las por meio de 
números adimensionais denominados  e . A relação  mede quão próxima a 
corrente de coletor Ic está de Ie ou seja, é o quociente entre elas.  é a razão 
entre Ic e Ib, e basicamente nos permite dizer o quanto os portadores majoritários 
do emissor (os elétrons) fluem pelo coletor e qual a taxa que se recombina na 
base. Matematicamente, temos:
E
C
I
I

 e 
B
C
I
I

 
 
Observação 
E freqüente o uso de 
feh
 (índices maiúsculos) para representar o  envolvendo Ic 
e Ib contínuos. Muitos se referem a ele como cc. O cc é representado por 
feh
 
(índices minúsculos). 
• Exemplo 
Um transístor tem as seguintes correntes: Ie = 40,8mA, Ic= 4OmA Ib = 0,8mA. 
Assim, podemos calcular  e  usando as relações anteriores: 
E
C
I
I

=0,98 
B
C
I
I

=50 
As bandas de energia no TBJ NPN 
De maneira semelhante ao diodo, podemos analisar o funcionamento do 
transistor bipolar usando diagramas de energia. Lembrando que usamos apenas 
as bandas de valência e de condução - pois do ponto de vista da eletrônica é 
onde ocorre a circulação de corrente - verificamos que existem duas regiões de 
transição entre as bandas, uma devido ao diodo emissor e outra ao diodo coletor. 
Observe-as: 
 
Eletrônica analógica 
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 Curso Técnico 45/111 
Foram colocadas as polaridades das fontes VBB e Vcc no lado esquerdo, 
direito e no meio da região da base. O negativo do lado esquerdo refere-se às 
duas fontes, o positivo na base à fonte VBB e o símbolo de mais positivo (++) à 
fonte Vcc. O negativo repele os elétrons livres na região do emissor (se VBB> 
0,7V) e esses atravessam a primeira camada de depleção; no esquema é o 
primeiro desnível emissor-base. O diagrama mostra que a região da base está a 
um nível de energia maior que o emissor; por isso os elétrons devem receber, no 
mínimo, esse desnível para mudar de região. Na base, os elétrons são portadores 
minoritários (a base é P), porém em maior quantidade. Alguns elétrons 
interceptam as poucas órbitas vazias (lacunas) e se recombinam, sendo atraídos 
pelo potencial positivo da base. A grande maioria segue o percurso da região do 
coletor descendo pelo segundo desnível (base-coletor), que no esquema é o mais 
acentuado, atraídos pelo potencial mais positivo de Vcc. A razão do desnível mais 
acentuado é a maior dissipação de potência na região do coletor (diodo 
reversamente polarizado), isso correspondendo claramente a uma queda no nível 
de energia (observe que o emissor tem mais energia que o coletor). 
Em suma, a análise acima é similar à feita utilizando-se as estruturas 
cristalinas. No entanto, pelo diagrama de energia podemos discriminar onde os 
processos ocorrem, enquanto para a estrutura cristalina não há esse nível de 
compreensão. 
Símbolos dos transistores NPN e PNP 
Apesar de estarmos estudando a estrutura transistora tipo NPN, apresentamos 
a seguir os símbolos de ambos os tipos. 
 
 
 
 
Preste bastante atenção às setas nos transistores. Elas representam a região 
do emissor e indicam o sentido convencional da corrente. Até agora temos 
trabalhado com o sentido real, corrente entrando pelo emissor e saindo pela base 
e pelo coletor. Mas, como de costume, usamos o sentido convencional e, para o 
TBJ NPN, elas entram pela base (
BI
)e pelo coletor (
CI
), saindo pelo emissor (
EI
) 
Observe o símbolo do transistor PNP: ele está de cabeça para baixo. É de 
praxe desenhá-lo assim e o motivo será explicado futuramente. 
 
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 Curso Técnico 46/111 
Conexões do transistor bipolar 
Nossa avaliação do funcionamento do transistor tem sido realizada sob o 
circuito montado com a estrutura cristalina NPN. Existem configurações típicas 
elaboradas com o TBJ e é essencial aprender a reconhecê-las apenas com um 
olhar lançado sobre um circuito transistorizado. São três as configurações com 
terminal em comum: base, emissor e coletor. Observe-as: 
 
 
Observação 
Se você retornar à ilustração da estrutura cristalina NPN em funcionamento, verá 
que se trata de uma configuração em base comum, pois este terminal é comum a 
VBB e Vcc. 
 
Análise na configuração Emissor-Comum (EC) 
Entre as três configurações do TBJ, a mais utilizada, na prática, é a em 
emissor comum, requerendo assim uma análise mais cuidadosa. Faremos o 
emprego da estrutura cristalina do TBJ NPN pela última vez, pois daqui para 
frente sempre empregaremos o símbolo em nossas análises. 
Para analisar a ligação Ec, primeiramente colocamos o transistor na vertical, 
com o emissor em baixo. Cuidamos para que esse terminal seja realmente 
comum às duas fontes, ligando os negativos nele. Dois resistores Rb e Rc limitam 
a corrente na base e no coletor, nessa ordem. Veja a ilustração da figura 8.8. 
 
Eletrônica analógica 
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 Curso Técnico 47/111 
Achamos mais conveniente apresentar as três etapas de funcionamento 
acompanhadas de ilustrações apropriadas. Vamos omitir as fontes e os resistores 
para simplificar, mas admita que Vcc » VBB, com VBB > 0,7V, e que utilizaremos 
o sentido real para as correntes. 
 
 
 
 
1° Etapa - injeção de portadores no emissor - Nesta etapa, a polarização 
correta do diodo emissor permite às fontes injetarem elétrons no interior do 
emissor pela repulsão mútua entre elétrons das fontes e os livres e em excesso 
pertencentes a essa região. 
 
2° Etapa - entrada dos elétrons na base e recombinação com as lacunas - 
Nesta etapa, os elétrons do emissor têm energia suficiente para vencer a barreira 
de potencial do diodo emissor e penetrar na base. Lá, poucos elétrons livres 
encontram lacuna em sua trajetória, mas os que conseguem se recombinam e 
formam a corrente da base. A grande maioria mantém a trajetória em direção ao 
coletor pela repulsão contínua provocada pelo campo elétrico das fontes. 
 
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 Curso Técnico 48/111 
3° Etapa - elétrons atravessando o diodo coletor e formando a corrente - 
Aqui, os elétrons livres do emissor, que não conseguiram se recombinar na base, 
atravessam a grande região de depleção do coletor (diodo reverso) deixando boa 
parte da energia adquirida das fontes e sendo atraídos pelo forte potencial 
positivo de Vcc. 
 
Leis de Kirchhoff no TBJ na configuração EC - As leis de kirchhoff aplicadas ao 
transistor na última das etapas anteriores